虹橋公共事務(wù)中心分布式供能建設(shè)的思考

上海齊耀動(dòng)力技術(shù)有限公司 吳偉炯 潘志勇

1 項(xiàng)目概況

虹橋公共事務(wù)中心大樓建筑面積為27903m2，位于虹橋火車(chē)站西面。大樓地上八層，地下二層。分布式供能系統(tǒng)位于地下二層，機(jī)房建筑面積為16.8m×13.5m，計(jì)226.8m2。 該項(xiàng)目安裝兩臺(tái)227kW發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電量并入大樓配電系統(tǒng)。每臺(tái)發(fā)電機(jī)組配一臺(tái)熱水型溴化鋰機(jī)組，溴化鋰機(jī)組的制冷量為73冷噸，溴化鋰機(jī)組的制冷熱源全部來(lái)自發(fā)電機(jī)組余熱。項(xiàng)目建成后天然氣綜合能源利用率達(dá)到了85%以上。虹橋樞紐公共管理中心大樓分布式供能系統(tǒng)不僅降低了建筑物用能成本，還積極響應(yīng)了政府節(jié)能減排的號(hào)召，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兼具的項(xiàng)目。

2 設(shè)計(jì)思路

虹橋公共事務(wù)中心大樓的分布式供能系統(tǒng)建設(shè)之初就有其的特殊性。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)原設(shè)計(jì)為地下停車(chē)庫(kù)，空間相對(duì)狹窄，層高只有3米。項(xiàng)目位于地下室對(duì)通風(fēng)和消防的要求相對(duì)地面建筑的要求較高，且周?chē)鸀檗k公區(qū)域，對(duì)噪聲指標(biāo)有明確要求。大樓承擔(dān)了整個(gè)虹橋區(qū)域的交通指揮中心的角色，用電可靠性需要得到保證。這些因素對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提出了較高的要求，我公司對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行了慎重設(shè)計(jì)。

2.1 設(shè)備選型

虹橋公共事務(wù)中心大樓配電系統(tǒng)為單母線分段運(yùn)行。每段母線上配一臺(tái)1600kVA的變壓器。根據(jù)配電變壓器的選型原則、上海各辦公樓用電負(fù)荷的調(diào)研結(jié)果和并網(wǎng)不上網(wǎng)這一基本原則，我方設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為變壓器負(fù)荷的15%～20%。這個(gè)裝機(jī)容量符合辦公樓的用電負(fù)荷特性，容易實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間以較大功率運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益較好。根據(jù)這一原則我們對(duì)廠家的幾種型號(hào)進(jìn)行選擇，選用227 kW這一規(guī)格發(fā)電機(jī)組。

同時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)組的余熱量，我們?yōu)槊颗_(tái)發(fā)電機(jī)組配備了一臺(tái)73冷噸的熱水型溴化鋰空調(diào)機(jī)組。該型空調(diào)機(jī)組能充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組的發(fā)電余熱制冷。制熱則直接通過(guò)換熱器將發(fā)電機(jī)組余熱送入大樓空調(diào)系統(tǒng)。一般辦公大樓的制冷制熱負(fù)荷往往遠(yuǎn)大于它的用電負(fù)荷，發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的余熱只能滿(mǎn)足大樓部分冷熱負(fù)荷，其余由大樓配備的熱泵機(jī)組補(bǔ)充。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分布式供能系統(tǒng)作為類(lèi)似電站形式的系統(tǒng)設(shè)備，其管路復(fù)雜，涉及通風(fēng)管、水管路、油管路、電氣線路。配套設(shè)備眾多，包括熱交換器、泵、發(fā)電機(jī)、空調(diào)、風(fēng)機(jī)等。對(duì)于公共事務(wù)中心大樓而言，現(xiàn)場(chǎng)條件有限，發(fā)電機(jī)房層高只有3米，且有多種公用管路穿越此空間，如消防管，污水管道等，大大限制了分布式供能系統(tǒng)的管路走向。我公司設(shè)計(jì)人員在有限條件下充分挖掘空間潛力，對(duì)管道布置進(jìn)行了反復(fù)優(yōu)化，既要滿(mǎn)足系統(tǒng)走向，還要留有足夠的人員操作空間，保證項(xiàng)目順利實(shí)施。形成的系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)效果圖如圖1所示。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們針對(duì)地下室的特點(diǎn)特別增加了機(jī)械通風(fēng)的量，機(jī)房的通風(fēng)換氣次數(shù)達(dá)到了10次/小時(shí)。同時(shí)單獨(dú)設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)組所需的通風(fēng)量。由于項(xiàng)目位于辦公樓區(qū)域，對(duì)噪聲有嚴(yán)格要求。我方對(duì)設(shè)備噪聲采取了必要的措施，如對(duì)室內(nèi)設(shè)備分別采取了風(fēng)道消聲、設(shè)備減震消聲、排氣消聲器、發(fā)動(dòng)機(jī)隔聲罩，房間內(nèi)安裝隔音吸聲材料等。對(duì)于室外部分采用低噪音的封閉式冷卻塔，并對(duì)冷卻塔散熱風(fēng)扇使用了隔聲罩。這一切都確保室外噪聲不超過(guò)60分貝，達(dá)到環(huán)評(píng)要求。

大樓的配電系統(tǒng)為單母線分段運(yùn)行，正常情況下每段母線上的變壓器獨(dú)立運(yùn)行。分布式能源項(xiàng)目的每臺(tái)發(fā)電機(jī)組單獨(dú)并入各自的配電變壓器，變壓器的負(fù)荷由市電和發(fā)電機(jī)組同時(shí)承擔(dān)。發(fā)電機(jī)組對(duì)變壓器負(fù)荷及其低壓總開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)視，保證并網(wǎng)不上網(wǎng)，所發(fā)電能全部由大樓自身負(fù)荷消耗。并網(wǎng)原理如圖2所示。

分布式供能系統(tǒng)的集中監(jiān)控設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)自身獨(dú)立監(jiān)控，即系統(tǒng)自己有一套設(shè)備對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行控制（如圖3所示）。同時(shí)整個(gè)三聯(lián)供系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集納入大樓樓宇自控中，但大樓樓宇自控中心對(duì)分布式供能系統(tǒng)只監(jiān)不控，這樣就簡(jiǎn)化了分布式供能系統(tǒng)與大樓自控中心的接口。分布式供能系統(tǒng)的設(shè)備做到一鍵啟動(dòng)，即啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組或空調(diào)，其必要的輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，減少操作人員的工作量。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)分布式供能系統(tǒng)不但顯示及記錄狀態(tài)及報(bào)警信息，而且可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將系統(tǒng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。這無(wú)疑減少了以后維護(hù)的工作量。

針對(duì)地下室發(fā)電機(jī)房消防安全要求高的特點(diǎn)我公司特別在發(fā)動(dòng)機(jī)隔聲罩內(nèi)安裝了火焰探測(cè)器和氣體滅火裝置，保證設(shè)備及人員的安全。同時(shí)發(fā)電機(jī)組還納入大樓火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，一旦大樓起火能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組及時(shí)自動(dòng)停機(jī)，避免火災(zāi)進(jìn)一步蔓延。發(fā)電機(jī)組燃?xì)膺M(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣總閥與房間的進(jìn)排風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)連鎖，確保在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣，這樣可以避免在通風(fēng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)可燃?xì)怏w在室內(nèi)的積聚。

3 建設(shè)難點(diǎn)

分布式供能項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)還剛剛起步，人們對(duì)它還不熟悉。由于國(guó)內(nèi)相關(guān)政策不到位，因此分布式供能的建設(shè)往往帶有輔助配套的特色。在建設(shè)中業(yè)主單位往往對(duì)它不夠重視，特別是分布式供能項(xiàng)目目前還是獨(dú)立設(shè)計(jì)，獨(dú)立施工。但其設(shè)計(jì)和施工又必須納入整體項(xiàng)目的實(shí)施框架中，需要整體項(xiàng)目主體工序的配合，因此項(xiàng)目協(xié)調(diào)實(shí)施的管理難度相當(dāng)大。

虹橋公共事務(wù)大樓的分布式供能項(xiàng)目從一開(kāi)始存在進(jìn)度緊，施工難度大的特點(diǎn)。特別是在總體項(xiàng)目建設(shè)后期分布式項(xiàng)目才進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，這樣在設(shè)計(jì)及施工上需要考慮與原有系統(tǒng)銜接的問(wèn)題。我公司在分布式供能的設(shè)計(jì)與施工時(shí)采取盡量減少對(duì)前期設(shè)計(jì)施工的影響這一原則開(kāi)展工作，這無(wú)疑對(duì)我公司的設(shè)計(jì)水平和施工技術(shù)提出了較高的要求。

分布式供能系統(tǒng)設(shè)備眾多，管路復(fù)雜，特別是在層高只有3米而且有其他主管穿插于此其有效凈高不足2.8米有限的空間進(jìn)行施工，施工難度很大。在實(shí)際建設(shè)中我方針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙幾易其稿，特別是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這才使得施工得以順利進(jìn)行。此外，地下室施工，對(duì)大型設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)安裝會(huì)有不少的難度，我公司在工序的安排上特別注意，使大型機(jī)組順利進(jìn)場(chǎng)完成安裝。地下室發(fā)電機(jī)房會(huì)增加投資和施工難度，在場(chǎng)地條件允許的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮采用地面機(jī)房。

4 結(jié)論

分布式供能項(xiàng)目在目前的實(shí)施中還存在不少問(wèn)題，如：

1）相關(guān)規(guī)范無(wú)明確詳細(xì)說(shuō)明。如在規(guī)范方面沒(méi)有針對(duì)小型燃?xì)鈾C(jī)組并網(wǎng)的相關(guān)規(guī)范，單純參照火電廠的規(guī)范顯得沒(méi)必要且過(guò)于復(fù)雜，不但增加投資而且對(duì)分布式供能的推廣造成很大的障礙。

2）限于目前國(guó)內(nèi)政策，分布式供能往往是作為輔助配套系統(tǒng)，國(guó)家對(duì)其可靠性未有明確詳細(xì)的要求，因此用戶(hù)還不信任分布式供能系統(tǒng)。

3）目前對(duì)于分布式供能系統(tǒng)如何納入項(xiàng)目整體能源站建設(shè)中，這方面還沒(méi)有相關(guān)的具體要求。在實(shí)際建設(shè)中分布式供能項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工往往需要和建筑建設(shè)其他工種緊密合作，特別是電力、工藝管道等，需要與建筑的整體建設(shè)有效緊密聯(lián)系起來(lái)，這樣會(huì)大大有利于項(xiàng)目的開(kāi)展，提高項(xiàng)目的成功率，而不是將分布式供能作為單獨(dú)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)，畢竟目前分布式供能在國(guó)內(nèi)還無(wú)法作為獨(dú)立電站獨(dú)立運(yùn)行，還需和電網(wǎng)和其他熱能設(shè)備統(tǒng)一使用。

4）分布式供能項(xiàng)目特別是燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組其經(jīng)濟(jì)效益受制于天然氣價(jià)格和電價(jià)的波動(dòng)，這一定程度上阻礙了分布式供能發(fā)展。

目前分布式供能項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)起步較晚，相關(guān)的政策還沒(méi)有真正落到實(shí)處。分布式供能項(xiàng)目的發(fā)展還需要政府的大力支持。