北京某園區(qū)供冷方案對比分析

文_印長友 陳曉雨 王根軍 北京燃?xì)饽茉窗l(fā)展有限公司

1 項(xiàng)目概況

1.1 建筑規(guī)模及業(yè)態(tài)形式

園區(qū)位于北京市南部，供冷建筑面積為182.69萬m2，整個(gè)園區(qū)分成13個(gè)地塊(見圖1)。園區(qū)包含冷鏈物流公司、生物醫(yī)藥加工企業(yè)、高分子材料科研制造基地、現(xiàn)代化寫字樓、商業(yè)中心等業(yè)態(tài)。

圖1 園區(qū)規(guī)劃圖

1.2 負(fù)荷分析

冷鏈物流用能穩(wěn)定，區(qū)域面積大，建筑容積率低，用能密度較低，周邊建設(shè)用地較多；生物醫(yī)藥等高新企業(yè)一般辦公區(qū)域需要用冷，試驗(yàn)生產(chǎn)區(qū)域需要專用精密空調(diào)或者通風(fēng)解決冷負(fù)荷；寫字樓等，建筑容積率相對較高，用能密度相對較高。

按照傳統(tǒng)的區(qū)域供能規(guī)劃思路，一般會在區(qū)域靠近中心位置設(shè)置中心制冷站，作為整個(gè)區(qū)域唯一的冷源，為全區(qū)域提供冷負(fù)荷，中心制冷站通過熱力管網(wǎng)和區(qū)域內(nèi)的用戶相連，實(shí)現(xiàn)“大市政”集中供冷。

依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34-2010）、暖通空調(diào)技術(shù)措施中規(guī)定，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，熱負(fù)荷情況見表1。

表1 負(fù)荷計(jì)算一覽表

2 方案思路和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)

2.1 經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)

供冷價(jià)格為53元/m2，項(xiàng)目的計(jì)算期定為21a，其中建設(shè)期1a，生產(chǎn)運(yùn)營期20a。測算時(shí)項(xiàng)目估算達(dá)產(chǎn)率按照其投產(chǎn)第一年30%，第二年50%，第三年70%，第四年90%，第五年及以后每年100%；項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)測算設(shè)定收費(fèi)率100%。

2.2 方案基本要求

在有綠地的園區(qū)，根據(jù)地理優(yōu)勢配置地源熱泵，運(yùn)行時(shí)優(yōu)先使用地源熱泵承擔(dān)供能范圍內(nèi)的基礎(chǔ)冷負(fù)荷，設(shè)置電制冷機(jī)調(diào)峰。在用地面積充足的園區(qū)，耦合蓄冷裝置，利用蓄能裝置在夜間低谷電時(shí)段蓄冷蓄熱，在高峰電價(jià)時(shí)段釋放。

2.3 方案對比

整個(gè)園區(qū)在解決同樣冷負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上，將整體區(qū)域中心站+大規(guī)模管網(wǎng)模式和分散制冷站+小范圍管網(wǎng)的方案進(jìn)行對比，在相同輸配參數(shù)、財(cái)務(wù)政策、成本費(fèi)率的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，最終對比兩方案收益率情況。

2.3.1 “中心站”集中供冷方案

(1)技術(shù)路線和設(shè)備選型

將園區(qū)按照供能性質(zhì)不同將所有地塊的冷負(fù)荷劃分為3個(gè)區(qū)，新建3座區(qū)域型制冷中心站，每個(gè)區(qū)域分別設(shè)置1座制冷站。

新建供冷配套管網(wǎng)，建設(shè)從園區(qū)制冷站到各個(gè)地塊的市政供冷管網(wǎng)，每個(gè)地塊內(nèi)部有建設(shè)支狀內(nèi)部管網(wǎng)和用戶末端制冷設(shè)備相連。

1#制冷站內(nèi)安裝2臺500RT的雙工況電制冷機(jī)、350m3的蓄冰槽及配套設(shè)施。2#制冷站內(nèi)安裝3地源熱泵（供熱量1507kW，供冷量1456kW）、2臺1000RT的雙工況主機(jī)、750m3的蓄冰槽及配套輔機(jī)設(shè)施。3#制冷站內(nèi)安裝3地源熱泵（供熱量3296kW，供冷量3216kW）、2臺2600RT的雙工況主機(jī)、1900m3的蓄冰槽及配套輔機(jī)設(shè)施，主要設(shè)備選型表見表2。

表2 制冷站主要設(shè)備表

（2）財(cái)務(wù)評價(jià)

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目總的建設(shè)投資24673.08萬元，年總成本費(fèi)用4235.35萬元，年凈利潤總額1079.80萬元，項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8.55%。

項(xiàng)目收益低因?yàn)橥顿Y較高，較低的供能密度，導(dǎo)致在“中心站”集中供冷方案中管網(wǎng)投資占用比例大，再加上無法更好的利用蓄冷和地緣熱泵，即無法在一個(gè)中心區(qū)域大規(guī)模建設(shè)蓄冷系統(tǒng)，部分空閑的綠地資源無法建設(shè)地緣熱泵，導(dǎo)致系統(tǒng)效率無法達(dá)到最大，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性也無法達(dá)到最佳，這也是“中心站”集中供冷方案的無奈之選，能源站輻射范圍大，在用能密度較低的區(qū)域發(fā)揮不出大市政管網(wǎng)低成本運(yùn)行的優(yōu)勢。

2.3.2 “衛(wèi)星站”分散供冷方案

（1）技術(shù)路線和設(shè)備選型

在每個(gè)地塊都新建一座小型制冷“衛(wèi)星站”，站內(nèi)設(shè)置電制冷機(jī)，每個(gè)“衛(wèi)星站”直接連接地塊內(nèi)的末端設(shè)備，末端制冷設(shè)備和制冷“衛(wèi)星站”通過用戶內(nèi)部管網(wǎng)連接。

“衛(wèi)星站”內(nèi)根據(jù)不同的地域的特點(diǎn)設(shè)置地源熱泵或者蓄冷用來承擔(dān)基礎(chǔ)冷負(fù)荷，為衛(wèi)星站覆蓋范圍提供集中供冷，主要設(shè)備表見表3。

表3 制冷站主要設(shè)備表

蓄能水槽 V=4400m3 1地源熱泵 制熱量1795kW，制冷量1732kW 2電制冷機(jī) 173RT 制冷量607kW 1蓄能水槽 V=5100m3 1電制冷機(jī) 550RT 制冷量1934kW 2蓄能水槽 V=4850m3 1電制冷機(jī) 273RT 制冷量961kW 2蓄能水槽 V=2400m3 1地源熱泵 制熱量1795kW，制冷量1732kW 3電制冷機(jī) 297RT 制冷量1046kW 1蓄能水槽 V=7800m3 1地源熱泵 制熱量1795kW，制冷量1732kW 5蓄能水槽 V=6700m3 1

（2）財(cái)務(wù)評價(jià)

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目總的建設(shè)投資20490.43萬元，年總成本費(fèi)用4621.98萬元，年凈利潤總額1070.97萬元，項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率9.91%。

項(xiàng)目收益比較好的原因是投資較低，較低的供能密度，導(dǎo)致在“衛(wèi)星站”分散供冷方案中管網(wǎng)投資占用比適中，再加上更好的利用每個(gè)“衛(wèi)星站”周邊的資源，提升蓄冷設(shè)備的裝機(jī)規(guī)模，合理的利用周邊綠地建設(shè)地緣熱泵，規(guī)避了一個(gè)中心區(qū)域無法大規(guī)模建設(shè)蓄冷系統(tǒng)的弊病，發(fā)揮了蓄冷的高效率、高經(jīng)濟(jì)性，能源站輻射范圍較小，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，在用能密度較低的區(qū)域發(fā)揮出運(yùn)行成本低的優(yōu)勢。

3 對比分析

本項(xiàng)目因?yàn)樗杏脩舳加欣湫枨?，初期?guī)劃時(shí)完全符合大管網(wǎng)集中供冷的規(guī)劃特點(diǎn)，此類思路看似技術(shù)成熟、運(yùn)行成本低，但是隨后經(jīng)過兩種方案從前期投資、后期運(yùn)行管理成本等方面對比分析可知，并不是所有的區(qū)域型供冷都適用“中心站”集中供冷的方案。

從投資和收益情況來看，“衛(wèi)星站”分散供冷方案要優(yōu)于“中心站”園區(qū)供冷方案，其主要原因在于“衛(wèi)星站”方案降低了市政管網(wǎng)的投資，園區(qū)型能源規(guī)劃中集中大市政管網(wǎng)的投資較大，投資的差異導(dǎo)致最終收益率的差異。

從運(yùn)行成本來分析，“中心站”園區(qū)供冷方案理應(yīng)要優(yōu)于“衛(wèi)星站”分散供冷方案，其主要原因在于“衛(wèi)星站”方案站點(diǎn)多覆蓋范圍廣，需要的運(yùn)行人員較多，增加運(yùn)行成本。但是因?yàn)椤靶l(wèi)星站”分散供冷方案加大了蓄冷的裝機(jī)規(guī)模，同時(shí)耦合了地緣熱泵等可再生能源的形式，提高了效率，降低了能耗成本。

和供熱不同，區(qū)域供冷因?yàn)樯婕暗綔夭钶^低，負(fù)責(zé)輸送能量的外管網(wǎng)投資很大，結(jié)合上述特點(diǎn)，供冷規(guī)劃思路和供熱不同，供熱可以做成統(tǒng)一高溫源再大半徑輸送的方式，而供冷則會很大程度上加大初投資，同時(shí)也會影響制冷效率。

4 結(jié)語

在制定大型的園區(qū)制冷方案時(shí)，技術(shù)上優(yōu)選用“衛(wèi)星站”分散供冷方案去解決用戶冷負(fù)荷，此類方案因?yàn)樾》秶墓芫W(wǎng)會降低管網(wǎng)冷損失，適當(dāng)提高回水溫度，機(jī)組效率提高，同時(shí)“衛(wèi)星站”分散供冷方案可以更靈活的耦合附近地?zé)岬瓤稍偕茉?，降低運(yùn)行費(fèi)用，降低碳排放。

在商務(wù)實(shí)施方面上，對于分期實(shí)施或者未來招商不確定性較高的園區(qū)，“衛(wèi)星站”分散供冷方案的優(yōu)點(diǎn)尤為明顯，可根據(jù)地塊建設(shè)進(jìn)度，逐步投產(chǎn)，提高方案可行性。

在運(yùn)行成本方面，因?yàn)椤靶l(wèi)星站”分散供冷方案采用的是小半徑管網(wǎng)，調(diào)節(jié)能力好，循環(huán)阻力小，供量輸送效率高。外加可以更靈活、更大程度地使用蓄冷，節(jié)省了電力消耗費(fèi)用，同時(shí)也為電網(wǎng)提供了削峰填谷的支持，新型的規(guī)劃理念也是踐行低碳理念。

在建設(shè)投資方面，低密度供能區(qū)域的大市政管網(wǎng)供能方案中管網(wǎng)投資占比較高，導(dǎo)致最后總投資未必比“衛(wèi)星站”分散供冷方案在投資上有優(yōu)勢，類似于本案例中，“中心站”集中供冷方案初投資已經(jīng)超過“衛(wèi)星站”分散供冷方案，所以優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是節(jié)省投資的重要手段。