寶雞市第五醫(yī)院分布式能源系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

仇一慶

（西北機(jī)器有限公司動(dòng)力公司，陜西 岐山 722405）

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寶雞市第五醫(yī)院分布式能源系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

仇一慶

（西北機(jī)器有限公司動(dòng)力公司，陜西 岐山 722405）

摘要：根據(jù)寶雞市 第五醫(yī)院能源系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要求，分析天然氣分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)天然氣分布式能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)配置、運(yùn)行方式、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：天然氣；分布式能源；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

分布式能源系統(tǒng)的規(guī)模和容量小，并模塊化和分散式布置在用戶附近，分布式能源的操作更加靈活方便，運(yùn)行成本也更低，還能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，因而分布式能源系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)，分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用也越來(lái)越普遍。天然氣屬于清潔能源，能源利用率高、成本低［1］。在政府政策號(hào)召下，越來(lái)越多企事業(yè)單位嘗試將天然氣與分布式能源系統(tǒng)相結(jié)合。寶雞市第五醫(yī)院積極響應(yīng)國(guó)家政策號(hào)召，致力于開(kāi)發(fā)天然氣分布式能源系統(tǒng)，減少醫(yī)院供能成本，提高經(jīng)濟(jì)效益［2］。本文結(jié)合寶雞市第五醫(yī)院的能源系統(tǒng)原有的設(shè)計(jì)，對(duì)天然氣分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

一、設(shè)計(jì)理念

分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)理念是否合理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)該從系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)和全面的角度分析醫(yī)院用能情況。傳統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)為系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的重點(diǎn)，該設(shè)計(jì)理念未充分考慮系統(tǒng)配置是否合理，最終導(dǎo)致系統(tǒng)難以長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行［3］。在冷、熱、電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)組確定，機(jī)組電、熱、冷比及總能效率也固定。然而用戶的實(shí)際用電需求與發(fā)電機(jī)組輸出的熱、冷和電功率并不完全相符，出現(xiàn)發(fā)電機(jī)組輸出的熱過(guò)多或過(guò)少。針對(duì)該問(wèn)題，傳統(tǒng)解決方法為釋放多余熱量，降低發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷［4］。雖然該方式可以避免設(shè)備受損，但是能源利用率低，不符合分布式能源系統(tǒng)的理念。該方式還可能導(dǎo)致系統(tǒng)熱電負(fù)荷嚴(yán)重失衡，造成能源系統(tǒng)故障。

醫(yī)院能源系統(tǒng)的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷主要用于熱水、冬季采暖、夏季制冷，電負(fù)荷主要用于照明、醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行，隨著季節(jié)變化，熱負(fù)荷、冷負(fù)荷和電負(fù)荷需求也在變化。冬季熱電負(fù)荷需求最高，種熱電負(fù)荷需求特點(diǎn)增加了分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度［5］。因此，設(shè)計(jì)天然氣分布式能源系統(tǒng)前，必須對(duì)醫(yī)院的熱電比進(jìn)行分析。

收集寶雞市同類醫(yī)院近三年熱電負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)分析和跟蹤測(cè)試，結(jié)合發(fā)電機(jī)組的熱電比特性，醫(yī)院的熱電負(fù)荷具有以下特點(diǎn)，醫(yī)院的熱水需求與醫(yī)院平均用電負(fù)荷之間的熱電比值與一般發(fā)電機(jī)組的熱電比值范圍相差較小，可以作為熱電聯(lián)供用戶對(duì)象，并且經(jīng)過(guò)計(jì)算，醫(yī)院實(shí)際熱電比需求值為1.6。

二、系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)

根據(jù)“按照以熱定電”設(shè)計(jì)理念［6］，確定醫(yī)院整體供能方案，天然氣熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)配置如下：

2×240kW燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、330USRt燃?xì)庵比间寤嚴(yán)渑瘷C(jī)組、600USRt燃?xì)庵比间寤嚴(yán)渑瘷C(jī)組以及3t/h天然生活鍋爐。根據(jù)設(shè)計(jì)原則，燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組在額定功率下輸出240kW電功率，并且產(chǎn)出402kW熱功率，熱電比值為1.67，熱電總效率為86%。醫(yī)院原設(shè)計(jì)的580USRt蒸汽溴化鋰制冷機(jī)組，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將其改為330USRt以及600USRt天然氣直燃型冷暖機(jī)組各一臺(tái)，制冷機(jī)組的效率從1.03提升至1.4。另外，由于寶雞市第五醫(yī)院的能源系統(tǒng)屬新建設(shè)項(xiàng)目，原設(shè)計(jì)的用熱設(shè)備基本成型，因而本研究未改造用熱設(shè)備，而增設(shè)一臺(tái)3t/h燃天熱水鍋爐，并按照傳統(tǒng)方式為用熱設(shè)備供熱。另外，作為在發(fā)電機(jī)組故障或檢修時(shí)，對(duì)熱水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充和調(diào)節(jié)。

三、系統(tǒng)運(yùn)行方式分析

由于醫(yī)院的熱電負(fù)荷存在季節(jié)性差異，天然氣分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中也必然存在熱電負(fù)荷不均衡問(wèn)題，因而為提高天然氣分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行效率及天然氣利用率，還需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行分析，才能達(dá)到降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

為平衡熱負(fù)荷波動(dòng)幅度較大問(wèn)題，本能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)配置了一定容量的蓄熱水箱，用于調(diào)節(jié)熱負(fù)荷波動(dòng)。另外，根據(jù)不同季節(jié)的熱電比差異，根據(jù)熱電比值劃分為若干階段，提高能源利用率。結(jié)合本醫(yī)院能源供應(yīng)特點(diǎn)以及系統(tǒng)特點(diǎn)，天然氣分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行方式需遵守以下基本原則：

一是發(fā)電機(jī)組在電力峰時(shí)段和平時(shí)段運(yùn)行，電力谷時(shí)段停止運(yùn)行。

二是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，機(jī)組輸出功率必須不低于額定功率的75%，保證機(jī)組運(yùn)行效率， 實(shí)現(xiàn)最高能源效率；

三是依據(jù)以冷、熱定電原則運(yùn)行系統(tǒng)，根據(jù)用戶的冷、熱負(fù)荷需求調(diào)節(jié)發(fā)電量。如若發(fā)電機(jī)組輸出熱量超過(guò)系統(tǒng)額定存儲(chǔ)熱熱量，則降低發(fā)電機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷，采用單機(jī)運(yùn)行。如若輸出電量低于用于熱負(fù)荷需求，則通過(guò)電網(wǎng)彌補(bǔ)空缺，而非釋放多于熱量。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)當(dāng)前熱電聯(lián)用天然氣、燃?xì)忮仩t用天然氣、燃?xì)饪照{(diào)機(jī)組用天然氣價(jià)格、峰時(shí)段和平時(shí)段平均電價(jià)，對(duì)天然氣分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。熱電聯(lián)用天然氣、燃?xì)忮仩t用天然氣、燃?xì)饪照{(diào)機(jī)組用天然氣價(jià)格、峰時(shí)段和平時(shí)段平均電價(jià)分別為2.04元/Nm3、2.35元/Nm3、3.4元/Nm3、0.8元/kWh。在同等情況下，天然氣分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行后熱電總支出費(fèi)用僅增加6萬(wàn)元，而改造燃?xì)忮仩t方案則顯示可節(jié)約90萬(wàn)元，表明天然氣分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

五、結(jié)語(yǔ)

醫(yī)院屬于特殊單位，醫(yī)院對(duì)熱力和熱能質(zhì)量的要求更高，天然氣分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以降低醫(yī)院對(duì)城市電力的依賴，實(shí)現(xiàn)具有戰(zhàn)略安全意義的能源互聯(lián)網(wǎng)和電力使用的“需求側(cè)管理”。但是不同醫(yī)院的熱電需求不同，對(duì)醫(yī)院能源系統(tǒng)進(jìn)行天然氣分布式能源系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)必須結(jié)合醫(yī)院的特點(diǎn)，綜合考慮各方面因素確定能源系統(tǒng)配置，才能達(dá)到系統(tǒng)整合的目的，提高能源利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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［2］張杰，郭甲生，張丹，等. 某醫(yī)院分布式能源系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)［J］. 上海節(jié)能，2014，（9）：36-39.

［3］李先瑞. 天然氣分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題［J］. 發(fā)電與空調(diào)，2012，（3）：7-13.

［4］曾榮鵬. 小型天然氣分布式能源系統(tǒng)的方案選擇及性能分析［J］. 華北電力技術(shù)，2012，（10：）：6-9+19.

［5］劉小琳，劉旭升. 淺析天然氣分布式能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和應(yīng)用范圍［J］. 沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，（4）：292-295.

［6］岳偉挺，沈巧練，何中杰. 天然氣分布式能源冷熱電聯(lián)供機(jī)組配置方案設(shè)計(jì)與研究［J］. 能源工程，2015，（6）：37-41.

中圖分類號(hào)：TK01+8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-864X（2016）07-0298-01

作者簡(jiǎn)介：姓名：仇一慶；學(xué)歷：大專；出生年月：1960.10.11；籍貫：陜西鳳翔；民族：漢族；職稱：中級(jí)工程師；研究方向：鍋爐及采暖；工作單位：西北機(jī)器有限公司動(dòng)力公司。