冷熱電三聯(lián)供技術(shù)在區(qū)域能源中的應(yīng)用探討

1.身份證號：362502198502282213；

2.身份證號：62242519840905442X；3.身份證號：220724197903183410

摘要：冷熱電三聯(lián)供技術(shù)已成熟的應(yīng)用在國內(nèi)外區(qū)域能源的建設(shè)上，本文根據(jù)展示交易中心項目的建設(shè)定位與能源規(guī)劃，以及該區(qū)域的能源供需特點，通過分析該區(qū)域的能源供給能力及遠(yuǎn)期需求，結(jié)合外部市政設(shè)施，提出了建設(shè)能源中心的必要性。針對該項目提出了四種能源供應(yīng)方案，從節(jié)能減排、經(jīng)濟效益、社會效益、能源效益等多方面進(jìn)行綜合對比，得出了較為經(jīng)濟合理的能源供應(yīng)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：冷熱電三聯(lián)供技術(shù)；區(qū)域能源；能源供應(yīng)系統(tǒng)

1.緒論

三聯(lián)供系統(tǒng)主要包括燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、供冷系統(tǒng)、供生活熱水系統(tǒng)以及余熱回收系統(tǒng)，主要設(shè)備包括由發(fā)電設(shè)備、余熱利用設(shè)備、空調(diào)設(shè)備及相關(guān)主輔設(shè)備構(gòu)成。近幾年來，國內(nèi)很多城市在原有的以熱電廠為熱源的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增設(shè)吸收式制冷裝置，在發(fā)電供熱的同時，利用供熱機組的抽氣或背壓排氣制冷，使得整個系統(tǒng)不但可以發(fā)電和供熱，還可以提供空調(diào)及城市的冷負(fù)荷，從而充分達(dá)到了一次能源在區(qū)域內(nèi)的科學(xué)合理、多效梯級、綜合集成的三聯(lián)供式利用【1～3】。

本文針對交易中心項目的能源需求特點和外部市政設(shè)施條件，為其選擇經(jīng)濟合理的綜合能源供應(yīng)方案。

2.項目概況

交易中心位于北京東部區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的建筑建設(shè)密度高，商業(yè)辦公等集中供冷冷負(fù)荷集中、量大且晝夜波動很頻繁，均需要建設(shè)中央空調(diào)系統(tǒng)。

本項目能源中心供應(yīng)區(qū)域總供能面積為9.56萬m2，根據(jù)區(qū)域的建筑特性分為1#、2#、3#樓及地下建筑部分。供應(yīng)區(qū)域內(nèi)集中供熱、供冷、供生活熱水需求匯總?cè)缦卤?：

表1：供能需求

供能面積熱負(fù)荷冷負(fù)荷電負(fù)荷生活熱水負(fù)荷

區(qū)域（萬m2）（kw）（kw）（kw）（kw）

1#樓3.963564.004752.00569.720.00

2#樓2.101260.001995.002573.150.00

3#樓1.801248.601777.90872.45868.92

地下建筑1.701201.121737.690.000.00

合計9.567273.7210262.594015.32868.92

3.能源供應(yīng)方案

3.1.能源方案擬定

根據(jù)該項目的建設(shè)定位與能源規(guī)劃、能源需求特點，附近無區(qū)域鍋爐房供熱和無區(qū)域制冷站供冷。結(jié)合上述條件，考慮了以下四種綜合能源供應(yīng)方案：

方案一：內(nèi)燃機+直燃機+燃煤市電

供電：設(shè)置內(nèi)燃發(fā)電機承擔(dān)建筑內(nèi)的基礎(chǔ)用電負(fù)荷的需求，不足部分由市政電網(wǎng)補充；

供冷：回收發(fā)電機的冷凝余熱以及煙氣余熱用于夏季供冷，夏季不足部分冷負(fù)荷由直燃機承擔(dān)；

供熱：內(nèi)燃機余熱用于冬季供熱，不足部分的熱負(fù)荷由直燃機承擔(dān)；

生活熱水：由發(fā)電機缸套水余熱、補燃型一體機共同承擔(dān)。

方案二：內(nèi)燃機+電制冷+燃?xì)忮仩t+燃煤市電

供電：設(shè)置內(nèi)燃發(fā)電機承擔(dān)建筑內(nèi)的基礎(chǔ)用電負(fù)荷的需求，不足部分由市政電網(wǎng)補充；

供冷：回收發(fā)電機的冷凝余熱以及煙氣余熱用于夏季供冷，夏季不足部分冷負(fù)荷由電制冷機組承擔(dān)；

供熱：內(nèi)燃機余熱用于冬季供熱，不足部分的熱負(fù)荷由燃?xì)忮仩t承擔(dān)；

生活熱水：由發(fā)電機缸套水余熱、燃?xì)忮仩t共同承擔(dān)。

方案三：直燃機+燃煤市電

供電：建筑用電負(fù)荷需求由市政電網(wǎng)承擔(dān)；

供冷：夏季冷負(fù)荷由直燃機組承擔(dān)；

供熱：冬季熱負(fù)荷由直燃機組承擔(dān)。

方案四：燃?xì)忮仩t+燃煤市電+電制冷

供電：建筑用電負(fù)荷需求由市政電網(wǎng)承擔(dān)；

供冷：夏季冷負(fù)荷由離心式冷水機組承擔(dān)；

供熱：冬季熱負(fù)荷由市政熱網(wǎng)承擔(dān)。

3.2.能源方案比較

結(jié)合該項目的實際情況，從節(jié)能減排、經(jīng)濟效益、社會效益、能源效益等多方面進(jìn)行綜合考慮，從而能更科學(xué)、合理的進(jìn)行具體方案的設(shè)計。

3.2.1節(jié)能減排

節(jié)能減排主要從能源利用效率、節(jié)能率和碳排放來進(jìn)行分析。結(jié)果見表2、3。

表2各方案的污染物排放量對比

方案一方案二方案三方案四

單位面積標(biāo)煤耗量（kg/m2）41.9441.1852.1951.25

二氧化碳年排放量（kg/m2）28.1027.5934.9634.34

二氧化硫排放量（kg/m2）0.0160.0290.0470.062

氮氧化物排放量（kg/m2）0.0920.1080.1660.184

煙塵（kg/m2）0.0070.0100.0160.020

表3 各方案的節(jié)能率對比

萬吉焦節(jié)能量折標(biāo)煤（萬噸）節(jié)能率

方案一耗量14.68

方案二耗量14.41-0.27-0.009-1.85%

方案三耗量18.273.590.12319.63%

方案四耗量17.943.260.11118.17%

從表中可以看出，方案一相比于方案三年單位面積標(biāo)煤耗量減少10.24kg/m2，較方案四年單位面積標(biāo)煤耗量減少9.31kg/m2。方案一較方案三的節(jié)能率為19.63%，方案一較方案四的節(jié)能率為18.17%。方案1、2的單位面積能源消耗量及節(jié)能率相當(dāng)，但相比于方案三、四均有減少。四種方案的碳排放量、SO2、NOX、煙塵等污染物對比情況是方案一的全年SO2、NOX、煙塵最少，其次是方案二、方案三，方案四的年SO2、NOX、煙塵量最大。綜上所述，方案一的節(jié)能減排效果最好，節(jié)省非可再生資源，天然氣梯級利用減少綜合排放量，同時也減少城市熱島效益。

3.2.2經(jīng)濟效益

針對各方案需建設(shè)的能源中心進(jìn)行初投資計算，采用同類工程投資指標(biāo)法，經(jīng)過具體財務(wù)分析，初始投資、資本金收益率、年運營成本比較分析詳見下表4所示。

表4方案技術(shù)經(jīng)濟分析匯總

初始投資（萬元）資本金收益率稅后利潤

方案一3614.4712.15%218.31

方案二3587.6010.62%182.84

方案三2271.0813.8%162.6

方案四1981.0013.42%137.45

表中可以看出，方案一的投資最多，方案一的資本金收益率雖然沒有方案四好，但稅后利潤最大；方案二的投資雖然比方案一低，但是方案一的資本金內(nèi)部收益率、稅后利潤比方案二高，在項目資金充足的情況下，建議選擇方案一，獲得最大稅后利潤。

3.2.3社會效益

方案一的能源系統(tǒng)利用煙氣熱水一體機將內(nèi)燃機的余熱回收，與直燃機共同承擔(dān)區(qū)域建筑內(nèi)熱負(fù)荷需求，與直燃機共同承擔(dān)建筑用冷負(fù)荷需求，不依賴于市政電網(wǎng)，同時利用天然氣這一清潔能源，且能源利用率較高。因而方案一較方案三、方案四，可以減少夏季電負(fù)荷需求，調(diào)節(jié)天然氣季節(jié)峰谷差，節(jié)省社會資源和投資。

3.2.4能源供給的安全、可靠性

為了滿足用戶的熱、電和冷負(fù)荷，冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的能源供應(yīng)方式是：電負(fù)荷由發(fā)電機和城市電網(wǎng)兩個來源保障，熱負(fù)荷則由動力裝置排煙余熱和燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐共同保障，驅(qū)動煙氣熱水一體機的熱量同樣可由煙氣余熱和調(diào)峰燃?xì)馓峁?，?qū)動電制冷機組的電可由發(fā)電機和城市電網(wǎng)提供。方案四屬于傳統(tǒng)能源供應(yīng)