燃氣分布式供能系統(tǒng)在醫(yī)院的應(yīng)用

上海申能能源服務(wù)有限公司 朱 惠

燃氣分布式供能系統(tǒng)在醫(yī)院的應(yīng)用

上海申能能源服務(wù)有限公司 朱 惠

燃氣分布式供能系統(tǒng)作為節(jié)能減排和天然氣高效利用的一種有效手段已得到各行各業(yè)的關(guān)注，為了能夠更加直觀的去認識燃氣分布式供能系統(tǒng)所產(chǎn)生的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，文章以上海某醫(yī)院燃氣分布式供能系統(tǒng)應(yīng)用案例進行分析，通過相關(guān)實際運行數(shù)據(jù)來進一步提升燃氣分布式供能系統(tǒng)的認知度。

燃氣分布式供能系統(tǒng) 醫(yī)院 節(jié)能減排 經(jīng)濟效益

優(yōu)化一次能源的消費結(jié)構(gòu)、提高能效、增加非化石能源和天然氣的消費比重，是國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的實施方向，燃氣分布式供能系統(tǒng)作為二十一世紀(jì)能源高效利用的一種方式，受到廣泛關(guān)注。燃氣分布式供能系統(tǒng)是指靠近終端用戶現(xiàn)場，以天然氣為一次能源進行發(fā)電，同時回收利用發(fā)電所產(chǎn)生的余熱實現(xiàn)供冷和供熱。通過使用燃氣分布式供能系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電力就地生產(chǎn)和就地消耗，與傳統(tǒng)供能方式相比可以大大提高一次能源的利用效率。

1 醫(yī)院概況

某醫(yī)院是閔行地區(qū)一所集教學(xué)、科研、保健為一體的三級綜合醫(yī)院，一期建筑面積50 056 m3，核定床位600張，平均日門診量為3 000人；二期工程擬擴充至1 000張核定床位。醫(yī)院作為一個特殊的社會公共場所，全年24 h不間斷運營，能耗高于其他公共建筑2~3倍，其主要能耗集中在電力、熱水、空調(diào)制冷和采暖，同時醫(yī)院能源需求具有以下幾個特征：

(1)醫(yī)院需要24 h提供熱水，季節(jié)性變化小。

(2)全年冷熱負荷變化顯著，需求量大。

(3)醫(yī)院電力和熱水負荷具有一定的使用規(guī)律。

綜合分析以上醫(yī)院用能的一系列特征，再結(jié)合燃氣分布式能源系統(tǒng)供能特征，該醫(yī)院比較適合使用燃氣分布式供能系統(tǒng)來提供電力和熱能，其中，醫(yī)院電力供應(yīng)由兩路獨立的10 kV電源供應(yīng)。變電所內(nèi)設(shè)有4臺1 600 kVA的干式變壓器；冷熱供應(yīng)由2臺1.5 t/h蒸汽鍋爐，2臺制冷量3 490 kW溴化鋰機組和1臺制冷量3 516 kW離心機組供應(yīng)。

2 燃氣分布式供能系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

根據(jù)《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》(DG/TJ 08—115—2008)中“以熱定電，熱電平衡”原則，醫(yī)院燃氣分布式供能系統(tǒng)由2臺天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機組構(gòu)成。熱電聯(lián)產(chǎn)機組所發(fā)電力分別接入兩臺變壓器低壓端；并采取并網(wǎng)不上網(wǎng)的形式與電網(wǎng)并聯(lián)運行；通過安裝在醫(yī)院進線端的負荷跟蹤裝置來實時調(diào)節(jié)機組的輸出功率。熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電所產(chǎn)生的余熱通過余熱回收裝置轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴糜谥迫∩顭崴┤粘Ｉ钍褂茫嘤酂崴捎糜阡寤嚈C組輔助制冷。

2.2 電力接入系統(tǒng)

燃氣分布式供能系統(tǒng)電力接入點，宜選擇在負荷穩(wěn)定并且能夠保證機組滿功率運轉(zhuǎn)的供電回路中，同時對接入回路不產(chǎn)生安全隱患，但需采取一定的保護措施，見圖1。醫(yī)院的2臺機組輸出電力分別接入醫(yī)院T1與T3變壓器低壓端，根據(jù)所接變壓器下端負載發(fā)電機組自動投入運行和調(diào)整輸出功率；當(dāng)天祥站母線發(fā)生失電情況時發(fā)電機組立即停止運轉(zhuǎn)；在天祥站與醫(yī)院進線端分別安裝了逆功率保護器，防止發(fā)電機發(fā)生倒送電而影響公共電網(wǎng)安全和人身安全。

圖1 燃氣分布式供能系統(tǒng)電力接入示意

2.3 供熱系統(tǒng)

2臺機組發(fā)電時所產(chǎn)生的廢熱利用煙氣熱水鍋爐產(chǎn)生高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴?jīng)分水缸進入醫(yī)院各區(qū)域內(nèi)生活熱水制取系統(tǒng)。生活熱水需求高于熱電聯(lián)產(chǎn)機組余熱輸出量時，不足部分由醫(yī)院蒸汽制取生活熱水；生活熱水需求低于熱電聯(lián)產(chǎn)機組余熱輸出時，多余熱量用于醫(yī)院溴化鋰機組實現(xiàn)輔助制冷與采暖?？紤]到余熱利用的經(jīng)濟性區(qū)別將優(yōu)先用于制取生活熱水，見圖2。機組性能參數(shù)見表1。

表1 供熱系統(tǒng)主要參數(shù)

圖2 燃氣分布式供能系統(tǒng)熱力系統(tǒng)示意

3 項目運行狀況

該醫(yī)院燃氣分布式供能系統(tǒng)采用能源合同管理方式運作，由上海申能能源服務(wù)公司對設(shè)備進行投資建設(shè)和運行管理，有效規(guī)避了醫(yī)院的投資風(fēng)險及運行管理風(fēng)險，同時保證項目的工程質(zhì)量和節(jié)能效果，項目于2015年年初正式投入運營。2015年度和 2016年度燃氣分布式功能系統(tǒng)正常運作，運行數(shù)據(jù)(天然氣消耗量、發(fā)電量和發(fā)熱量)分別見圖3、圖4和圖5。

圖3 分布式供能系統(tǒng)2015~2016年度天然氣消耗量

圖4 分布式供能系統(tǒng)2015~2016年度發(fā)電量

圖5 分布式供能系統(tǒng)2015~2016年度發(fā)熱量

根據(jù)上述燃氣分布式供能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，2015年和2016年總共發(fā)電量509.07萬kW?h，余熱利用量8 789.04 MW?h，醫(yī)院通過這種電力自發(fā)自用的方式大大減少了市電的購買量，同時系統(tǒng)所產(chǎn)生的余熱可用于醫(yī)院日常生活熱水，省去了傳統(tǒng)鍋爐制取生活熱水。燃氣分布式供能系統(tǒng)通過對能源的階梯利用，最大限度地提高了能源利用效率。

4 項目效果分析

4.1 節(jié)能減排效益

在傳統(tǒng)供能方式下，醫(yī)院電力來自于電網(wǎng)，電網(wǎng)將電廠所發(fā)電力輸送過來，而電廠通常設(shè)置在遠離城市的地區(qū)，受供熱范圍的限制電廠的發(fā)電廢熱基本無法被使用，造成了低位熱能的大量浪費。其次，我國的電力主要以火電為主，燃煤發(fā)電過程中產(chǎn)生了大量的有害物質(zhì)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果，目前我們每使用1 kW?h電力需要消耗400 g標(biāo)準(zhǔn)煤，排放0.997 kg CO2、8.03 g SO2、3.35 g煙塵，嚴(yán)重破壞了自然生態(tài)環(huán)境。

醫(yī)院采用燃氣分布式供能系統(tǒng)作為其能源供應(yīng)的一部分，利用天然氣進行發(fā)電，所發(fā)電力直接供給醫(yī)院使用，不足部分再由市網(wǎng)進行補充，大幅減少了市電的供應(yīng)量。天然氣作為一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時產(chǎn)生的CO2少于其他化石燃料，CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)較低，大大降低了對自然環(huán)境的污染。

同時，由于醫(yī)院特殊的用能特征，日常運營中需要大量的冷熱能，傳統(tǒng)供熱模式采用燃氣鍋爐來滿足供熱需求。這種利用天然氣來制取低位熱能的方式，從能源利用角度考慮存在一定的“高能低用”現(xiàn)象，沒有緊跟現(xiàn)階段國家提出的天然氣高效利用發(fā)展思路。燃氣分布式供能系統(tǒng)通過將高品質(zhì)的熱能進行發(fā)電，低品質(zhì)的熱能用于制取生活熱水和采暖，可以大幅減少醫(yī)院鍋爐用氣量，最終達到節(jié)能減排的目的。

根據(jù)圖3至圖5燃氣分布式供能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)分析，醫(yī)院在獲得同樣的電力和熱能比市網(wǎng)供電和燃氣鍋爐的傳統(tǒng)供能方式相比，2015年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤479 t，減少CO2排放1120 t，2016年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤595 t，減少二氧化碳排放1 378 t，無煙塵和SO2排放。

4.2 系統(tǒng)經(jīng)濟效益

為了鼓勵發(fā)展燃氣分布供能系統(tǒng)，上海市建立了專門機構(gòu)，制定了專項扶持辦法，包括政策支持和優(yōu)惠補貼。

上海燃氣(集團)有限公司作為本市的燃氣供應(yīng)商，積極響應(yīng)政府號召，針對燃氣分布式供能系統(tǒng)實行2.7元/m3優(yōu)惠氣價，提高了燃氣分布式供能系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性。按燃氣分布式供能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)中的年度天然氣消耗量計算，該醫(yī)院燃氣分布式供能系統(tǒng)2015年節(jié)省能源費用218.58萬元，2016年節(jié)省能源費用256.87萬元。

除了系統(tǒng)運行收益之外，燃氣分布式供能系統(tǒng)的年運行時間和系統(tǒng)運行綜合效率達到政府補貼所規(guī)定的要求，可一次性獲得最高3 000元/kW的裝機容量補貼(每個項目最高補貼不高于 5 000萬元)，該醫(yī)院項目運行情況符合補貼標(biāo)準(zhǔn)，最終獲得了總共169.2萬元的設(shè)備投資和運行補貼。

5 結(jié)語

發(fā)展燃氣分布式供能系統(tǒng)有助于緩解我國目前所面臨的環(huán)境污染問題、能源利用率低、煤炭依存度高等問題，并且能夠讓清潔能源天然氣發(fā)揮更高的價值。在冷、熱、電需求量大、需求量穩(wěn)定的醫(yī)院中，通過合理配置燃氣分布式供能系統(tǒng)可以大大降低自身的運營成本，同時有利于國家推進節(jié)能減排，加快能源清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型。

Application of Gas Distributed Energy SupplySystem in Hospital

Shanghai Shenergy Energy Service Co., Ltd. Zhu Hui

Gasdistributed energy supply system, with the features of effectiveenergy saving and emission reduction, efficient use of natural gas,has drawn wide attention of all walks of life. By analyzing the real operating datum of a hospitalusing the gas distributed energy system in Shanghai, this paper explains the environmental and economic benefits to further enhance the recognition of this system.

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