分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）已被國內(nèi)外公認為是節(jié)能減排的一項前沿技術(shù)，在美國、日本以及歐洲已得到了快速發(fā)展，我國也非常重視分布式供能技術(shù)研發(fā)，被國家科技中長期發(fā)展規(guī)劃列為四項前沿技術(shù)之一。發(fā)電裝置排煙余熱的梯級利用是分布式供能系統(tǒng)取得節(jié)能效益的關(guān)鍵，目前分布式供能系統(tǒng)中，300~500℃的發(fā)電機組排煙直接用于驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，而制冷機吸熱溫度僅為100~200℃，帶來了較大的不可逆損失。減低大溫降余熱利用的溫度斷層，提高能量利用效率，是分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)急需解決的關(guān)鍵難題。基于正逆循環(huán)耦合的功冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)具有解決這一難題的潛力，具有很好的應(yīng)用前景。

1.　 正逆循環(huán)耦合系統(tǒng)簡介

正逆循環(huán)耦合系統(tǒng)，是指在分布式供能系統(tǒng)中設(shè)置在燃機下游的一種熱力循環(huán)，該循環(huán)通過將做功正循環(huán)和制冷逆循環(huán)的系統(tǒng)集成，對煙氣余熱進行梯級利用，最大限度地減少余熱利用過程的不可逆損失?？偟南到y(tǒng)集成原則是余熱的高溫部分（200℃以上）用于驅(qū)動做功子循環(huán)，余熱的低溫部分（200℃以下）和做功子循環(huán)排放的低溫熱量由吸收式制冷循環(huán)加以利用。根據(jù)正循環(huán)和逆循環(huán)的集成方式不同，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)是指做功和制冷兩個子循環(huán)是各自封閉的循環(huán)，二者只有能量交換，沒有物質(zhì)交換，該類系統(tǒng)主要實現(xiàn)了熱量的梯級利用；開式系統(tǒng)是指做功和制冷兩個子循環(huán)通過某些部件連接在一起，既有能量交換也有物質(zhì)交換，該類系統(tǒng)在實現(xiàn)熱量梯級利用的同時，也實現(xiàn)了工質(zhì)有效成份的合理利用。

2.　 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

基于正逆循環(huán)耦合的功冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)外的研究較為活躍，相關(guān)研究已經(jīng)從余熱利用領(lǐng)域拓展到了太陽能、地熱等中低溫可再生能源的利用。但相關(guān)研究工作剛剛起步，仍然以系統(tǒng)集成研究，系統(tǒng)模擬與理論分析，小型試驗驗證為主。所采用的工質(zhì)類型可以分為混合工質(zhì)和純工質(zhì)，根據(jù)所采用的工質(zhì)類型，可以將現(xiàn)有的功冷并供系統(tǒng)分為以下兩大類：第一類是基于混合工質(zhì)吸收式動力循環(huán)和吸收式制冷循環(huán)等單元技術(shù)發(fā)展而來的混合工質(zhì)功冷并供系統(tǒng)；第二類是基于有機朗肯循環(huán)和噴射式制冷循環(huán)等單元技術(shù)結(jié)合而成的純工質(zhì)功冷并供系統(tǒng)。氨水二元非共沸混合物具有變溫蒸發(fā)的特性，可以與顯熱熱源進行良好的熱匹配，同時氨水工質(zhì)具有良好的制冷性質(zhì)，是一種常用的吸收式制冷工質(zhì)對，因此，氨水被認為是正逆循環(huán)耦合系統(tǒng)的最佳工質(zhì)之一，以氨水為工質(zhì)的正逆循環(huán)耦合的功冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)研究成為目前的研究主流。

3.　 分布式供能與可再生能源實驗室的研究基礎(chǔ)和研究特色

分布式供能可再生能源實驗室從正逆循環(huán)耦合機理、系統(tǒng)集成以及實驗等多方面對功冷并供系統(tǒng)進行了較為深入的研究。提出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的正逆循環(huán)耦合的功冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，已經(jīng)申請6項國家發(fā)明專利授權(quán)（已獲得授權(quán)2項），相關(guān)研究成果發(fā)表了一系列高水平國際論文，并搭建了一套氨水吸收式制冷實驗臺，開展了相關(guān)試驗，為進一步研發(fā)正逆循環(huán)耦合的功冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。實驗室在該方向的研究特色主要體現(xiàn)在循環(huán)集成理論方面，在能量耦合方面，揭示了熱量的梯級利用關(guān)系，從外熱源的利用深入到循環(huán)內(nèi)部熱量的梯級利用；在物質(zhì)耦合方面，發(fā)現(xiàn)了正循環(huán)工質(zhì)濃度差在制冷子循環(huán)中回收利用的潛力和方法。

作者：分布式供能與可再生能源實驗室 韓巍 孫流莉