某產業(yè)園區(qū)供能方案對比選擇

王開杰

南瑞電力設計有限公司 江蘇 南京 211100

產業(yè)園區(qū)是區(qū)域經濟發(fā)展、產業(yè)調整和升級的重要空間聚集形式，聚集了眾多大工業(yè)用戶，對冷、熱、電等多種能源的需求量很大且集中，這類園區(qū)對供能的可靠性要求較高。2016年，我國工業(yè)園區(qū)能源消費總量為14.5億噸標準煤，占全國能源消費總量的1/3[1]。

工業(yè)園區(qū)是聚集多種產能、用能主體的綜合能源系統(tǒng)，涉及電、熱、冷、氣等多種能源的生產、轉移和消費[2]。目前浙江區(qū)域有很多大型生產型企業(yè)，其生產過程中有大量的電、熱、冷需求。目前主流的能源供應方式有以下兩種：

采用傳統(tǒng)的市電帶動生產設備，采用電制冷機組對車間、辦公樓等有供冷需求的地方進行供冷，采用燃氣鍋爐供應生產所需蒸汽。

采用天然氣冷熱電三聯供系統(tǒng)，以天然氣為主要燃料帶動天然氣輪機或內燃機等天然氣發(fā)電設備運行，產生電力以滿足用戶電力需求[3]，而系統(tǒng)排出的廢熱則通過余熱鍋爐或溴化鋰等設備向用戶供蒸汽及供冷[4]。

本文以浙江省某大型生產企業(yè)為例，該企業(yè)是典型的工業(yè)生產企業(yè)，廠內電、熱、冷均有一定量的需求。以下就對該企業(yè)上述兩種方案的經濟性進行分析。

1 項目用能需求分析

園區(qū)占地面積550畝，企業(yè)為醫(yī)藥制造企業(yè)，總建筑面積30萬平米，其中辦公研發(fā)樓建筑面積約為5萬平方米，工業(yè)生產車間面積約為25萬平方米。

該園區(qū)能源需求主要包括建筑采暖供冷空調用能、辦公動力設備用電和照明用電、生活熱水用熱以及工業(yè)建筑用能、工業(yè)生產用能等。

根據經驗數據，各公司生產車間冷負荷取均值180w/m2，根據前述面積概述，故生產車間冷負荷合計45000kw。辦公樓冷負荷取均值90W/m2，根據前述面積，故辦公樓冷負荷合計4500kw。故該園區(qū)總的空調冷負荷為49500kw。

由于生產車間工藝過程中釋放出部分熱量，故考慮生產車間空調熱負荷取均值40W/m2，根據前述生產車間面積，可得生產車間熱負荷10000kw。辦公樓熱負荷取70W/m2，故辦公樓熱負荷3500kw。故該園區(qū)總的空調熱負荷為13500kw。

本項目工業(yè)園區(qū)為內企業(yè)為醫(yī)藥制造企業(yè)，屬二類工業(yè)用地。根據《熱電聯產規(guī)劃設計手冊》，同時結合各區(qū)實際情況，二類工業(yè)用地每公頃用蒸汽按0.2-0.5t/h?？紤]園區(qū)的主要產業(yè)有較高的用汽量，考慮整體負荷情況和同時使用系數，暫按0.45t/h每公頃計算，本項目預計集中供熱熱負荷為16.5t/h。

根據與企業(yè)交流和調研所得資料分析，該園區(qū)的總體電力負荷需求為18MW，包括辦公設施用電及生產車間設備用電（不含電制冷機組用電）。

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2 項目規(guī)劃設計方案

作為一個食品及制藥工業(yè)園區(qū)，企業(yè)的主要耗能有以下形式：熱能（蒸汽）、冷能（車間降溫降濕）和電能（設備運轉及辦公用電）。根據當地資源稟賦，冷熱源供應可以有如下兩種方案：

2.1 電制冷機組+燃氣鍋爐

方案一擬完全采用市電供應設備運轉、辦公用電及空調制冷，采用燃氣鍋爐供應蒸汽和滿足采暖需求。根據前述負荷需求分析，本項目擬配置總計14078RT高效制冷機組和蒸發(fā)量為16.5t/h的燃氣鍋爐機組。

主設備配置表如下：

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2.2 冷熱電三聯供機組+電制冷機組

方案二擬采用燃氣冷熱電三聯供機組供應生產電力需求、全部蒸汽需求、全部供暖需求及部分供冷需求，不足部分由市電及電制冷機組補充。

主設備配置表如下：

5 5 水-水板換 2 換熱量3.5MW 3 溴化鋰機組 2 額定制冷量9.3MW，額定煙氣流量57800kg/h；額定制熱量6.1MW，額定煙氣流量61079kg/h 4 高效離心冷水機組7℃-12℃：制冷量1800RT

3 運行費用分析

本文考慮生產車間生產用電負荷一年內大部分時間處于24h運行狀態(tài)，部分時間段檢修及低負荷運行，折合全年滿負荷運行時間6500h。由于暫不確定園區(qū)的變壓器容量與實際需量的關系，暫按分時平均電價0.7元/kwh來計算總的運行電費。夏季供冷及冬季供暖分別按120天計算，考慮負荷同時系數0.6。該園區(qū)工藝蒸汽使用量與用電負荷基本同步，按全年滿負荷6500h進行計算。天然氣價格暫按3.2元/Nm3計算?？傻脙煞N方案運行費用如下：

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4 投資及回收期對比分析

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由上述表格對比可以看出，方案二的投資較方案一要高出很多，但是年運行費用要低不少，方案二相對方案一的增量投資回收期約5.3年。

本項目采用BOO模式，由投資方負責建設能源供應系統(tǒng)并負責運維，向園區(qū)供冷供熱供蒸汽，收取供冷費用、供熱費用、供蒸汽費用。根據市場價格，暫定供冷價格40元/m2，供熱價格25元/m2，蒸汽300t/h。

在計算方案二收入時，將園區(qū)采用三聯供機組的電能從而減少從市電采購的電費也計列入收入。

兩種方案收入、成本、靜態(tài)回收期如下表所示：

方案一電制冷機組+燃氣鍋爐單位：萬元方案二冷熱電三聯供機組+電制冷機組單位：萬元收入 成本 收入 成本夏季供冷 1200 1330.56 1200 2395.01冬季供暖 750 414.72 750 1548.29工藝用蒸汽 3900 3120 3900 5824設備及辦公用電 --- --- 6865.6 ---合計 5850 4865.28 12715.6 9767.3毛利潤 984.72 2948.3初投資（萬元） 3720 14150靜態(tài)投資回收期（年） 3.78 4.80

由上表可以看出，方案一的靜態(tài)投資回收期約3.78年（稅前），投資內部收益率26%，方案二靜態(tài)投資回收期約4.80年（稅前），投資內部收益率19%。相較之下，方案一投資更省，回收期更短。

5 敏感性分析

利用小時數（h） 靜態(tài)回收期 投資內部收益率電制冷+燃氣鍋爐100%負荷，工業(yè)用汽6500h 3.78 25.60%75%負荷，工業(yè)用汽5000h 4.94 18.71%50%負荷，工業(yè)用汽3500h 7.12 11.18%三聯供機組+電制冷100%負荷，工業(yè)用汽6500h 4.80 19.37%75%負荷，工業(yè)用汽5000h 6.85 11.88%50%負荷，工業(yè)用汽3500h 11.98 2.95%

6 結論與建議

1）傳統(tǒng)方案與采用天然氣冷熱電三聯供方案均可滿足園區(qū)的能源需求，傳統(tǒng)方案的投資收益略優(yōu)于天然氣冷熱電三聯供方案。三聯供方案投資較傳統(tǒng)方案高出較多，但其運行費用較低，增量投資回收期約為5.3年，尚處于可接受范圍內。

2）天然氣冷熱電三聯供相對傳統(tǒng)方案對利用小時數的敏感性更高，在較低負荷時，投資回收期會迅速拉長。

3）目前的成本分析是以天然氣價格3.2元/m3，電價0.7元/kwh來作為輸入進行計算。天然氣價格是參照現行當地工業(yè)企業(yè)從城市燃氣公司購氣價格，電價是按照工業(yè)電價加權而得，均有一定的浮動空間。目前國際能源形勢變化較大，尤其是LNG價格下降較多。浙江地區(qū)允許企業(yè)采購LNG作為企業(yè)用氣氣源，若園區(qū)采用自購LNG，會大大降低天然氣的使用成本。電價是根據園區(qū)內用電時段會有浮動，若園區(qū)長期工作在峰電時段，平均電價會有所上漲。

4）目前兩方案投資回收年限及收益率差距不大，若天然氣價格降低或使用電價上漲，兩者的經濟性差距會被進一步縮小，甚至天然氣冷熱電三聯供的經濟性會優(yōu)于傳統(tǒng)方案。建議園區(qū)在建設時，充分與城市燃氣機LNG供應商洽談價格，并根據園區(qū)內生產情況推算合理電價后，確定能源供應方案。