昌北機(jī)場分布式能源可行性研究

高金劍 袁蘭蘭 王熙明

摘 要：為了研究昌北機(jī)場分布式能源可行性，本文應(yīng)用了文獻(xiàn)調(diào)研，現(xiàn)場調(diào)研以及 Pipeline 軟件模擬方法， 得到以下結(jié)論：昌北機(jī)場 041 縣道與機(jī)場內(nèi)部配套管網(wǎng)已建設(shè)，管徑較大，壓力充足;根據(jù)昌北機(jī)場 2019 年用電量與用氣量，采用天然氣分布式能源，管網(wǎng)的小時(shí)計(jì)算流量為 6841.76Nm3/h;在工作條件下，管網(wǎng)的總流量最大可達(dá) 7230Nm3/h，管網(wǎng)輸氣能力與輸氣壓力均滿足昌北機(jī)場的用氣需求，昌北機(jī)場分布式能源可行。研究結(jié)果對建設(shè)低碳、綠色機(jī)場的具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：昌北機(jī)場;分布式能源;管網(wǎng)輸氣能力;分布式能源;燃?xì)夤芫W(wǎng)

昌北機(jī)場作為重要的大型公共建筑，擁有 T1 航站樓 2.7 萬平方米、T2 航站樓 9.66 萬平方米，在建的 T3 航站樓面積更大，每天需消耗大量的電能來供熱、制冷等[1， 2]。電能屬于二次能源，我國火力發(fā)電占比 73%，火力發(fā)電需要消耗大量煤炭，環(huán)境污染嚴(yán)重，能源利用率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，不適于我國長遠(yuǎn)發(fā)展[3， 4]。三聯(lián)供分布式能源技術(shù)作為機(jī)場節(jié)能減排、提高能源利用效率重要技術(shù)手段[5-7]，在我國長沙黃花國際機(jī)場已經(jīng)成功應(yīng)用[8]，并不是所有的機(jī)場都適合建設(shè)分布式能源，天然氣供氣不足的不適合建設(shè)，有必要開展分布式能源可行性研究[9， 10]。本文將通過研究昌北機(jī)場的氣源，昌北機(jī)場用氣量以及天然氣管網(wǎng)的輸氣能力，技術(shù)性判斷昌北機(jī)場建設(shè)分布式能源的可行性。

1 氣源分析

昌北機(jī)場位于南昌市經(jīng)開區(qū)，該區(qū)的燃?xì)馓卦S經(jīng)營權(quán)屬于南昌市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，通過現(xiàn)場調(diào)研與前往南昌燃?xì)夤菊{(diào)研，掌握了昌北機(jī)場的市政道路管網(wǎng)與昌北機(jī)場配套燃?xì)夤芫W(wǎng)的建設(shè)情況。

1.1市政管網(wǎng)

2016 年，為了給昌北機(jī)場供燃?xì)?，燃?xì)夤緦?shí)施了經(jīng)開區(qū)竹埠一路-希望大道-縣道 041機(jī)場中壓燃?xì)夤艿拦こ添?xiàng)目，工程編號：I16H035。該天然氣管道接駁于南昌金山大道在 041縣道預(yù)留的dn300PE 球閥，沿著 041 縣道的北邊敷設(shè)到昌北機(jī)場，如圖 1 所示。

市政燃?xì)庵袎喝細(xì)夤艿罏楦哳l直縫鋼管，外徑為 323.9mm，壁厚 6mm，管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力為 0.4MPa，中壓 A 燃?xì)夤艿馈?/p>

1.2機(jī)場內(nèi)部配套管網(wǎng)

機(jī)場配套管網(wǎng)接駁于 041 縣道中壓管道預(yù)留的 D323.9*6 管道，沿著縱三路敷設(shè)，后在橫八路分叉，一路敷設(shè)至 T1 空調(diào)站，另一路敷設(shè)至 T2 空調(diào)站，如圖 2 所示。管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力為 0.4MPa，中壓A 燃?xì)夤艿?，埋地管道均采用厚?SDR11 的PE100 燃?xì)夤艿?，T1 航站樓的預(yù)留管道為外徑 110mm 的 PE 管，T2 航站樓的預(yù)留管道為外徑 160mm 的 PE 管，T3 航站樓的預(yù)留管道為外徑 200mm 的 PE 管。

昌北機(jī)場市政管網(wǎng)管內(nèi)徑為 300mm，管徑足夠大，設(shè)計(jì)壓力 0.4MPa，壓力充足，昌北機(jī)場內(nèi)部配套管網(wǎng)以外徑 200mm 為主，管徑較大，相對市政管網(wǎng)直徑略有減小，壓力為0.4MPa，壓力充足。

1.3用氣量分析

為了計(jì)算昌北機(jī)場計(jì)算流量，需要計(jì)算昌北機(jī)場的年用氣量，昌北機(jī)場的能源消耗主要為電能和天然氣，天然氣用戶有 T1 航站樓、T2 航站樓與商業(yè)用戶，商業(yè)用戶用氣量比較少， 本文忽略商業(yè)用氣量;分布式能源可以發(fā)電，根據(jù)能量守恒把年消耗的電能折算成天然氣， 兩者相加可得分布式能源的年用氣量。

根據(jù)南昌燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司技術(shù)設(shè)備部調(diào)度中心提供的昌北機(jī)場 T1 航站樓 3 臺鍋爐、T2 航站樓 3 臺鍋爐的每月用氣量可計(jì)算年用氣量，如下表 1 所示。

從表 1 中可知，T2 航站樓的年用氣量明顯大于 T1 航站樓，年用氣量 2019 年比 2018 年多 20×104Nm3。這是由于 2018 年鍋爐剛投入使用，用氣量不穩(wěn)定，2019 年用氣量趨于穩(wěn)定。

通過在國家電網(wǎng)江西分公司調(diào)研，掌握了昌北機(jī)場 2019 年的每月用電數(shù)據(jù)，如下表 2 所以，根據(jù)能量守恒，折算出 1Nm3 天然氣釋放的能量等于 9.8 度電的能量，可算出每月的用氣量。

從表 2 可知，7、8 月份用電量比較大，這是因?yàn)橄募狙谉?，制冷需要消耗大量電能。天然氣用氣量在夏季屬于低谷，采用分布式能源，可以緩解電網(wǎng)公司的調(diào)峰壓力，減少燃?xì)夤驹趦庠O(shè)施的建設(shè)成本。2019 年總用電量為 292 × 106 度， 折算成燃?xì)庥昧繛?9795918.37Nm3。加上 T1、T2 航站樓 2019 年用氣點(diǎn)總流量 992005Nm3，昌北機(jī)場 2019 年全年總流量 30787923.37Nm?。

根據(jù)《南昌市城市燃?xì)鈱ｍ?xiàng)規(guī)劃（2015～2030）規(guī)劃說明書》，分布式能源用戶不均勻系數(shù)分布式能源站用氣設(shè)備是指發(fā)電原動機(jī)裝置，余熱利用裝置的補(bǔ)燃用氣，用氣設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)按 4500 小時(shí)，見公式 1。

可以得出計(jì)算流量為：6841.76Nm?/h。

3 昌北機(jī)場燃?xì)夤芫W(wǎng)輸氣能力分析

昌北機(jī)場分布式能源技術(shù)是否可行，關(guān)鍵在于燃?xì)夤芫W(wǎng)輸送的天然氣量能否滿足燃?xì)廨啓C(jī)的用氣需求，燃?xì)夤芫W(wǎng)的輸氣能力取決于管網(wǎng)的管道直徑、管道長度、管道的材質(zhì)，管網(wǎng)的進(jìn)口壓力、出口壓力等因素。本章將應(yīng)用 Pipeline 軟件模擬分析昌北機(jī)場燃?xì)夤芫W(wǎng)的輸氣能力?；谀喜?xì)饧瘓F(tuán)有限公司提供的竣工圖建立模型，如圖 3 所示。

在Pipeline 軟件設(shè)置好單位參數(shù)，根據(jù)竣工圖設(shè)置好每段管道的管徑、管長等參數(shù)，設(shè)置模擬約束條件，圖中 1 號綠色的五邊形為 T1 航站樓用氣點(diǎn)，2 號綠色的五邊形為為 T2 航站樓與 T3 航站樓預(yù)留用氣點(diǎn)，圖中 3 號綠色的五邊形為機(jī)場加氣站預(yù)留用氣點(diǎn)，圖中 4號綠色的五邊形為為機(jī)場員工食堂用氣點(diǎn)，圖中 5 號綠色的五邊形為為機(jī)場加餐飲店預(yù)留用氣點(diǎn)，圖中 6 號紅色的五邊形為氣源點(diǎn)。