某企業(yè)天然氣分布式能源項(xiàng)目配置方案及經(jīng)濟(jì)性分析

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖南長沙 410007）

1 概述

分布式能源是近些年興起的利用小型設(shè)備向用戶提供能源供應(yīng)的新型能源利用方式［1］，天然氣分布式能源系統(tǒng)將天然氣作為一次能源用于發(fā)電，并利用發(fā)電余熱制冷、供熱，實(shí)現(xiàn)天然氣能量的梯級利用，綜合能源利用效率一般在70%以上［2］。

企業(yè)致力于軟包裝材料的研發(fā)、生產(chǎn)，能源需求主要是電力和天然氣，每年運(yùn)行約250天，每天運(yùn)行24h，天然氣的使用流程如圖1所示。

2 負(fù)荷分析

（1）電負(fù)荷分析。企業(yè)峰平時(shí)段最大平均小時(shí)耗電量和最小平均小時(shí)耗電量分別為893kWh和601kWh，如圖2所示。

（2）冷、熱負(fù)荷分析。目前，企業(yè)安裝2臺457kW的螺桿式冷水機(jī)組，設(shè)計(jì)供回水溫度為8/15℃；1臺1800kW的燃?xì)鉄彷d體鍋爐。最大熱負(fù)荷為2250kW，平均熱負(fù)荷為1624kW。

3 工程設(shè)想

按照“余熱利用最大化，發(fā)電并網(wǎng)不上網(wǎng)，自發(fā)自用”的原則，采取以電定冷、熱的原則確定裝機(jī)容量，充分利用發(fā)電余熱制冷制熱，提高能源綜合利用效率。

優(yōu)先運(yùn)行分布式供能系統(tǒng)，其余用電從電網(wǎng)購買，同時(shí)通過企業(yè)自有的1臺導(dǎo)熱油鍋爐調(diào)峰供熱，2臺457kW的螺桿式冷水機(jī)組調(diào)峰供冷。利用內(nèi)燃機(jī)的煙氣來加熱余熱回收導(dǎo)熱油鍋爐，其中：內(nèi)燃機(jī)排煙溫度457℃，煙氣流量：3290kg/h，導(dǎo)熱油進(jìn)口溫度224℃，出口溫度232℃，利用熱量180kW/h，利用余熱回收導(dǎo)熱油鍋爐的尾部煙氣加熱缸套水93/98℃，煙氣可利用熱量132kW/h。利用熱載體鍋爐的尾部煙氣加熱缸套水93/98℃，煙氣可利用熱量106kW/h。

分布式能源站流程如圖3所示。

4 裝機(jī)規(guī)模

分布式能源系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)規(guī)模與能源站定位原則有關(guān)。企業(yè)的平均電負(fù)荷680kW，按照“余熱利用最大化，發(fā)電并網(wǎng)不上網(wǎng)，自發(fā)自用”的原則，本項(xiàng)目的裝機(jī)規(guī)模定為600kW。因此，分布式能源系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的余熱制冷制熱的裝機(jī)方案：即利用內(nèi)燃機(jī)的煙氣余熱制冷制熱和原導(dǎo)熱油鍋爐的煙氣余熱制冷。

設(shè)計(jì)采用1套600kW的內(nèi)燃機(jī)，即由1臺600kW的內(nèi)燃機(jī)+1臺180kW/h余熱回收導(dǎo)熱油爐+1臺132kW的煙氣余熱回收換熱器 （煙氣熱量加熱缸套水）+1臺106kW的煙氣余熱回收換熱器 （1800kW導(dǎo)熱油鍋爐的煙氣熱量加熱缸套水）+1臺370kW單效熱水型溴化鋰機(jī)組。

5 投資及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

5.1 工程投資

分布式能源站工程投資見表1。

表1 能源站工程投資表

5.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

分布式能源站技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

表2 能源站技術(shù)經(jīng)濟(jì)表

6 結(jié)論

本項(xiàng)目為總投資額690萬元的天然氣分布式冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)，可滿足600kW供電，370kW供冷，180kW供熱需求，企業(yè)其余用電從電網(wǎng)購買，同時(shí)配套傳統(tǒng)設(shè)備彌補(bǔ)供冷、熱負(fù)荷缺口。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，優(yōu)先運(yùn)行分布式供能系統(tǒng)。

當(dāng)電價(jià)按0.7元/kWh、熱價(jià)按0.42元/kWh、冷價(jià)按0.3元/kWh、天然氣價(jià)格按2.82元/Nm3（均為含稅價(jià)）考慮時(shí)，項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8.02%，大于基準(zhǔn)收益率8%，項(xiàng)目可行，且示范效益較強(qiáng)。

該工程項(xiàng)目的研究應(yīng)用，將天然氣能源最大化梯級綜合利用，不僅改善了項(xiàng)目投資環(huán)境，而且可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時(shí)為分布式能源站工程能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒。