天然氣分布式能源冷、熱、電三聯(lián)供方案分析
——酒店天然氣分布式能源應(yīng)用及建議

張 勇，武 清，王 彬

(國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司旅順熱電項(xiàng)目籌建處，遼寧大連116041)

1 項(xiàng)目背景

某四星級(jí)酒店，位于旅游風(fēng)景區(qū)內(nèi)，建筑面積27 500 m2，由2臺(tái)6 t·h－1的燃煤蒸汽鍋爐和2臺(tái)蒸汽LiBr制冷機(jī)組向酒店提供熱、冷、熱水及蒸汽負(fù)荷，酒店沒(méi)有配置備用發(fā)電機(jī)組。

2 設(shè)計(jì)理念

為用戶(hù)制定可行的供能解決方案，并符合機(jī)組運(yùn)行的特殊方式是整個(gè)分布式能源項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。必須要根據(jù)實(shí)際用戶(hù)的內(nèi)、外部條件，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、可行、集約的方案，不能“生搬硬套”，過(guò)多地關(guān)注發(fā)電、供熱等能源需求，不能最大限度地利用分布式能源的梯級(jí)綜合優(yōu)勢(shì)，而忽視了與設(shè)備、管理的合理搭配性、運(yùn)行性，這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)難以長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行。

酒店用戶(hù)的熱負(fù)荷需求主要來(lái)源于采暖、空調(diào)、熱水，電負(fù)荷主要來(lái)源于照明、制冷、電梯和其他動(dòng)力設(shè)備。然而這些負(fù)荷的需求量會(huì)隨著酒店的入住率、季節(jié)的變化、冷熱水使用時(shí)段的不同和客人的生活習(xí)慣等因素的變化而變化。例如，在6月至8月份，夏季空調(diào)制冷需求量大，就造成了用電負(fù)荷大幅增加，達(dá)到全年用電的最高峰，而此時(shí)熱負(fù)荷需求卻是全年的最低谷。在冬季11月至次年4月份的采暖期，熱負(fù)荷的需求是全年的最高峰，而電負(fù)荷卻達(dá)到最低谷。由于酒店的營(yíng)業(yè)性質(zhì)決定了在同一天中，熱電負(fù)荷高峰和低谷時(shí)段都是極不平衡的。要解決這些問(wèn)題，必須要對(duì)酒店的熱、電負(fù)荷比進(jìn)行詳細(xì)的分析、分解，綜合酒店所有能源負(fù)荷的特點(diǎn)，有針對(duì)性的制定能源解決方案，這是酒店冷、熱、電三聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵之一。

3 負(fù)荷分析

3.1 負(fù)荷指標(biāo)

根據(jù)業(yè)主提供的設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范，項(xiàng)目的冷熱指標(biāo)、電負(fù)荷指標(biāo)取值，如表1所示。

3.2 典型日負(fù)荷曲線(xiàn)

根據(jù)類(lèi)似建筑功能類(lèi)型冷熱電負(fù)荷分析，項(xiàng)目典型日冷負(fù)荷曲線(xiàn)如圖1所示，日熱負(fù)荷曲線(xiàn)如圖2所示。

表1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

圖1 典型日冷負(fù)荷曲線(xiàn)

圖2 典型日熱負(fù)荷曲線(xiàn)

隨著室外溫度和季節(jié)變化，冷、熱、電負(fù)荷全年都會(huì)有一定的波動(dòng)，夏季大部分時(shí)間冷負(fù)荷在800 kW以上，冬季大部分時(shí)間熱負(fù)荷在600 kW以上。

經(jīng)過(guò)對(duì)用電量分析得出，酒店每年的用電量變化趨勢(shì)比較一致，如圖3所示。

對(duì)每年的電負(fù)荷在夏季、春秋季和冬季分別進(jìn)行分析討論。

圖3 酒店年用電量變化趨勢(shì)

1)夏季(每年7月份－9月份)

第二，新型農(nóng)村合作醫(yī)療制度的運(yùn)行機(jī)制重點(diǎn)突出“大病統(tǒng)籌”為主。抵抗大病風(fēng)險(xiǎn)是廣大農(nóng)民最迫切的需求，這也是農(nóng)民參加合作醫(yī)療的初衷。傳統(tǒng)的農(nóng)村合作醫(yī)療是以小病為主，把重點(diǎn)放在了門(mén)診治療上，保障層次低。新型農(nóng)村合作醫(yī)療制度突出“大病統(tǒng)籌”為主，保障層次高，重點(diǎn)解決農(nóng)民所關(guān)心的問(wèn)題。

夏季用電量較高，其中8月份的電負(fù)荷最高，在此期間空調(diào)投入運(yùn)行。夏季的月平均電負(fù)荷約為181 kW。

2)過(guò)渡季(每年4月份－6月份，10月份－11月份)

過(guò)渡季電負(fù)荷比較穩(wěn)定，波動(dòng)較小，既不需要采暖，也不需要制冷。春、秋季的月平均電負(fù)荷約為155 kW。

3)冬季(每年12月份－次年3月份)

冬季電負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，這段時(shí)間是供暖季節(jié)。冬季每月的平均電負(fù)荷基本都在143 kW左右。

依據(jù)“量身訂制”的設(shè)計(jì)理念，在詳細(xì)分析了酒店的熱電比值數(shù)據(jù)后，最終確定了該酒店能源供給改造方案:以3×195 kW 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組為主機(jī)，配備 3 臺(tái)0.43 t·h－1余熱鍋爐和1 臺(tái)2 t·h－1天然氣調(diào)峰鍋爐，及其他電氣、熱工、天然氣輸入設(shè)施，組成集約式的冷、熱、電能源供給中心。

4 運(yùn)行方式

4.1 供電

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電量除少部分供能源站自用外，其余電量主要用于滿(mǎn)足花園酒店的基本用電需求。發(fā)電機(jī)在制冷季和采暖季每天運(yùn)行16 h，夜間電價(jià)低谷時(shí)段停機(jī)，在春秋過(guò)渡季機(jī)組可根據(jù)需求停機(jī)檢修和保養(yǎng)，不足的電負(fù)荷由市電提供。

4.2 制冷

制冷負(fù)荷由燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入LiBr制冷機(jī)組后凝結(jié)出的冷水供應(yīng)。

4.3 供熱

采暖熱負(fù)荷由燃?xì)忮仩t蒸汽進(jìn)汽水換熱器出熱水供應(yīng)。

圖4 分布式供能系統(tǒng)

4.4 供生活熱水

優(yōu)先利用燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組余熱制取生活熱水，不足部分由燃?xì)忮仩t補(bǔ)充。(備注:燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)余熱通過(guò)煙氣換熱器和缸套水換熱器出熱水優(yōu)先滿(mǎn)足酒店生活熱水，多余余熱加熱鍋爐給水。)

4.5 區(qū)域氣候條件

初步考慮此項(xiàng)目每年制冷季為3個(gè)月(6月1日－8月31日)、采暖季為5個(gè)月(11月5日－4月10日)。

5 工程實(shí)施

5.1 機(jī)房要求

燃?xì)馊?lián)供能源站的建設(shè)應(yīng)滿(mǎn)足通風(fēng)、泄爆以及消防安全距離的要求。能源站所需建筑面積約200 m2，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，需設(shè)置泄爆面積約為20 m2，可考慮布置在燃煤鍋爐房對(duì)面約260 m2的機(jī)房?jī)?nèi)。

5.2 燃?xì)饨尤?/h3>

發(fā)電系統(tǒng)所需燃?xì)庾钚∵M(jìn)氣壓力為0.01 MPa，系統(tǒng)最大用氣量約為 230 Nm3·h－1，年燃?xì)庥昧考s100萬(wàn)Nm3。

5.3 電力接入

為充分發(fā)揮三聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)以并網(wǎng)運(yùn)行為基本原則，遵循“自發(fā)自用”、“多余上網(wǎng)”的運(yùn)行原則。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組出線(xiàn)電壓為400 V，電力出線(xiàn)接入酒店配電室內(nèi)400 V母線(xiàn)上。

6 經(jīng)濟(jì)分析

6.1 能源價(jià)格

參考酒店的水電氣價(jià)進(jìn)行初步測(cè)算，如表2所示。

表2 酒店水電氣價(jià)格

6.2 成本分析

項(xiàng)目進(jìn)行改造后，其運(yùn)營(yíng)成本與銷(xiāo)售，如表3所示。

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目成本初步分析，在現(xiàn)有政策及條件下，項(xiàng)目是不能正常進(jìn)行運(yùn)營(yíng)的。

表3 運(yùn)營(yíng)成本與銷(xiāo)售

7 結(jié)論

1)此方案采用天然氣分布式能源供應(yīng)方式，符合國(guó)家新型能源的發(fā)展方向。經(jīng)初步論證，在酒店建設(shè)燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)是能源綜合利用率較高、節(jié)能環(huán)保的能源供應(yīng)方式，同時(shí)又能替代現(xiàn)有燃煤鍋爐來(lái)滿(mǎn)足酒店的用能需求。

2)雖然燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)初投資較高，但由于其能源綜合利用效率較高，每年都會(huì)為用戶(hù)節(jié)省一定的運(yùn)行費(fèi)用。

3)項(xiàng)目供熱價(jià)格參考酒店現(xiàn)行的燃煤價(jià)格計(jì)算，與燃?xì)夤嵯啾葍r(jià)格較低，導(dǎo)致項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性較差。

4)根據(jù)初步計(jì)算結(jié)果的分析，此項(xiàng)目基本可行，但是其經(jīng)濟(jì)性依賴(lài)于良好的電力接入條件和優(yōu)惠的燃?xì)鈨r(jià)格，以及合理的供熱價(jià)格，如果這三方面可以保證，則項(xiàng)目具有較大的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

［1］王 麗，魏敦崧.天然氣分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.煤氣與熱力，2006(1):46－48.

［2］馬 寧，徐國(guó)義.華夏賓館天然氣分布式能源系統(tǒng)［J］.上海節(jié)能，2008(1):51－53.

［3］張寶懷，陳亞平，施明恒.天然氣熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及應(yīng)用［J］.熱力發(fā)電，2005(4):59 －60.