傳統電力系統的技術開發和商業化努力主要集中在單個設備上，如集中供熱、直燃式中央空調和發電設備。這些裝置同樣的問題在於單壹目標下的高能耗，在有壹定經濟效益的同時忽略了環境影響和不合理的能源價格。但是，從科學技術的角度來看，這些裝置還沒有達到對有限能源的高效綜合利用。冷熱電聯產(CCHP)是基於能量梯級利用理念的多代總能系統，集制冷、供熱(采暖和熱水)、發電於壹體，旨在提高能量利用效率，減少碳化物和有害氣體的排放。與集中發電和遠距離輸電相比，CCHP可以大大提高能源利用效率:大型電廠的發電效率壹般在35%-55%，扣除廠用電和線損率後，終端利用效率只能達到30-47%。CCHP能源利用率可達90%，無傳輸損耗；此外，CCHP在減少碳和空氣汙染排放方面具有巨大潛力。據有關專家估算，如果從2000年起每年4%的既有建築供電、供熱、供冷使用CCHP，從2005年起25%的新建建築和2010年起50%的新建建築使用，將減少二氧化碳排放量65420。如果將現有建築中CCHP的比例從4%提高到8%，到2020年二氧化碳排放量將減少30%[13，14]。
冷熱電系統的方案選擇
典型的CCHP系統壹般包括:電力系統和發電機(電源)、余熱回收裝置(供熱)、制冷系統(制冷)等。根據不同用戶的需求，CCHP系統的選項非常廣泛:汽輪機驅動的外燃和燃氣輪機驅動的內燃是CCHP技術相關的選項；與制冷模式相關的選擇包括壓縮、吸收或其他熱驅動制冷模式。此外，還有直接供熱和間接供熱冷熱源的方式。
在外燃式熱電聯產的應用中，背壓式汽輪機往往受到區域供熱負荷的限制，無法根據經濟規模進行設置，且大多相當小，效率低；內燃方案方面，通過技術創新，生產出了體積小、重量輕、汙染排放低、燃料適應性廣、機械效率高、排氣溫度高的燃氣輪機，燃氣輪機的容量範圍很廣:從幾十到幾百千瓦的微型燃氣輪機到300兆瓦以上的大型燃氣輪機。當它們用於熱電聯產時，可以發電和產生蒸汽，機械效率高(30% ~ 40%)，熱效率高。因此，在有氣有油的地方，燃氣輪機越來越多地替代熱電聯產中的蒸汽輪機[16]。
壓縮制冷消耗對外功，通過轉軸傳遞給壓縮機制冷。通過機械能的分配，可以調節電量與冷量的比例。吸收式制冷消耗低溫勢能來達到制冷的目的。利用熱電聯產的部分或全部熱能驅動吸收式制冷系統，根據對熱量和制冷量的需求進行調節和優化。
普通吸收式制冷系統
目前最常見的吸收式制冷系統有溴化鋰吸收式制冷系統和氨吸收式制冷系統。前者制冷溫度受制冷劑限制不能低於5℃，壹般只用於家用空調；後者制冷溫度範圍非常大(+10℃ ~ .50℃)，不僅可以用於空調，還可以用於0℃以下的制冷場所。同時，氨吸收制冷系統可以利用低品位余熱，所需熱源只要溫度達到80℃以上就可以使用，使能量得到充分合理的利用；而且氨吸收制冷系統還具有省電、設備制造容易、對安裝場地要求低、系統運行穩定可靠、噪音低、易於調節、設備維護容易、在同壹系統中為用戶提供不同的溫度、單個系統制冷量大等優點。直接熱源制冷和間接熱源制冷的選擇和分配原則:直接熱源制冷(燃機廢氣作為制冷熱源)和間接熱源制冷(燃機廢氣經余熱鍋爐回收產生蒸汽，再用蒸汽作為制冷熱源)的選擇和分配原則主要考慮工藝效率、換熱器的經濟性以及制冷、制熱、動力負荷分配的靈活性。直接熱源制冷不需要通過余熱鍋爐轉化為蒸汽，能量損耗低，能量利用率高。但由於煙氣是加熱工質，換熱器的設計要考慮高溫腐蝕。由於間接熱源制冷采用兩次換熱，能量利用率低，過程能量品位損失大。但由於蒸汽是加熱工質，對換熱器的材料要求較低。另外，直接熱源制冷的負荷分配靈活性差。
冷熱電系統的模擬分析
為了揭示熱電聯產系統具有較高能量利用率的原因，本文對熱電聯產與簡單分布式供電系統的方案進行了比較。設計的三聯產方案的系統流程如圖1所示。以天然氣為燃料的燃氣輪機主要承擔供電任務。燃氣輪機排出的廢氣首先進入回熱器預熱送入燃燒室的空氣，然後進入余熱回收器回收中低溫熱量。余熱回收器冷端主要有兩個循環流:流1為5bar飽和蒸汽，送至溴化鋰吸收式制冷子系統作為制冷熱源，回水經泵補償壓力損失後為5bar飽和水；物流2為90℃熱水，送至城市熱網作為生活用熱的熱源，回水溫度為70℃。單電源系統選用帶回熱的TG80微型燃氣輪機，其主要參數如下
技術條件和基本假設
考慮到目前的技術水平，在模擬過程中，各系統的主要熱力參數如下:主要發電設備選用英國Bowman公司的微型燃氣輪機TG80，其主要熱力參數如表3所示；余熱回收裝置為氣液換熱裝置，節點間溫差不低於20℃。由於使用了相對清潔的天然氣燃料，酸露點溫度為90℃。熱用戶主要是城市供熱。進入熱網的熱水溫度為90℃，回水溫度為70℃。方案采用的雙效溴化鋰制冷循環熱源為151.8℃飽和蒸汽，制冷溫度為15℃，制冷性能系數COP為1.2；方案二采用的壓縮制冷-熱泵循環，制冷溫度為15℃，制熱參數為70℃ ~ 90℃熱水，熱泵COP為3。環境溫度25℃，標準天然氣燃料低位熱值34.88 MJ/m3。
模擬分析結果
三聯產方案能耗分析結果與分供系統能耗對比見表4。其中獨立制冷系統采用電動空調，系統輸入的能量是電能而不是天然氣的化學能。為方便起見，我們采用以下方法將該系統消耗的電能轉換為天然氣消耗量:
油耗=功耗×(配電系統油耗/系統電源輸出)
從表中可以看出，要滿足同樣的電、熱、冷需求，聯產法需要消耗31.8m 3/HR的天然氣，分供法需要消耗54.98 m3/hr的天然氣，這是三個分供系統能耗的總和。隨著人民生活水平的提高，熱電聯產系統的能耗越來越大，能源動力系統正在向大容量、高度集中的模式發展。而分布式電源是集中式電源不可或缺的重要補充。它以其可變負荷靈活、初期投資低、供電可靠性高、輸電損耗小等優點，越來越受到世界各國的重視。