中國儲能網(wǎng)訊：工業(yè)園區(qū)具有能源需求大、耗能集中等特點。 天然氣分布式能源站可作為園區(qū)配套基礎設施工程，實現(xiàn)園區(qū)的冷、熱、電三聯(lián)供，幫助園區(qū)企業(yè)節(jié)省用能成本，減少設備運營投資， 增強園區(qū)招商吸引力；同時，可大幅減少污染物排放，實現(xiàn)地區(qū)“綠色發(fā)展”，具有重要的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
本文將以某工業(yè)園區(qū)為例，介紹一套分布式能源項目合理的裝機分析方法。
1 熱負荷分析
1.1 園區(qū)現(xiàn)有負荷
目前工業(yè)園區(qū)主要用能企業(yè)有 4 家汽車公司和 10 家生物制藥公司。 通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，各企業(yè)的負荷類型多，情況比較 復雜；企業(yè)自備小鍋爐運行與維護管理的成本高，能源利用效率低于分布式供能系統(tǒng)的綜合能源利用效率；部分供熱小鍋爐減排設施配套不夠完善，對環(huán)境影響較大。
為此，以分布式能源站替代上述小型鍋爐及電制冷機組，滿足園區(qū)企業(yè)用熱(冷)負荷的需求。
1.2 熱負荷分析
園區(qū)內(nèi)熱負荷均為工業(yè)熱負荷， 包含非季節(jié)性的生產(chǎn)工藝熱負荷和季節(jié)性的工業(yè)建筑的采暖、空調(diào)熱負荷。 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研資料，園區(qū)目前存在冷負荷需求的企業(yè)有只有汽車公司 A 和 D，有熱水負荷需求的企業(yè)有 A、B、C 和 D。 其中，A 每天運行時間為 16h，B、C 和 D 的每天運行時間為12h，D 近期將把運行時間改為 16h。 園區(qū)目前用汽負荷企業(yè)需求分散，介質(zhì)為飽和蒸汽。 冷水供水參數(shù)約為 7~10°C，熱水供水參數(shù)約為 95~125°C，供蒸汽參數(shù)約為 0.5MPa 的飽和蒸汽。
1.3 設計熱負荷
鑒于項目近期負荷主要為已投運企業(yè)及在建企業(yè)提供冷、熱、電負荷，且已與大部分這類企業(yè)簽訂了供能意向協(xié)議，本次設計將現(xiàn)有及近期熱負荷統(tǒng)一考慮，由新建機組集中供熱。
1.3.1 熱水負荷
根據(jù)上述用戶熱水負荷要求，綜合考慮以能源站為中心最遠 3km 和 5km 的供熱距離，熱力網(wǎng)采用蒸汽作為供熱介質(zhì)，并在汽車公司 A 和 D 側(cè)各設置 1 座汽水換熱站，蒸汽產(chǎn)生的疏水全部回收。
考慮汽水換熱站側(cè)換熱系數(shù)和管道供熱系數(shù)均為 0.95，并依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范》(CJJ 34-2010)，考慮 5%的蒸汽管網(wǎng)損失和焓降后，折算到抽凝機抽汽參數(shù)為:P= 0.8MPa·a;t=290.4°C，背壓機供熱參數(shù)為 0.8MPa、280°C，各用戶熱負荷折算后各月的用汽量如表 1。
1.3.2 制冷負荷
本工程冷負荷優(yōu)先利用熱網(wǎng)加熱器換熱后的冷凝水進行制冷，提供空調(diào)用冷凍水，其余不足部分采用蒸汽雙效型溴化鋰機組進行補充。各用戶冷負荷折算后各月的用汽量如表 2。
1.3.3 工業(yè)用汽負荷
依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范》(CJJ 34-2010)，生產(chǎn)熱負荷同時使用系數(shù)可取 0.6~0.9。綜合考慮經(jīng)開區(qū)的行業(yè)類別，將經(jīng)開區(qū)的生產(chǎn)熱負荷同時使用系數(shù)取 0.8， 考慮 5%的管網(wǎng)損失后，折算到汽機抽汽口。
結(jié)合工業(yè)蒸汽用戶類型及工業(yè)蒸汽熱負荷收資，繪制典 型日負荷圖(已考慮各企業(yè)同時使用系數(shù))，詳見圖 1。
綜上，經(jīng)分析折算，匯總園區(qū)工業(yè)熱負荷(折算到汽機抽汽口)，詳見表 3。
根據(jù)上述熱負荷的統(tǒng)計與整理資料， 匯總本工程的設計熱負荷如表 4。
2 裝機分析
2.1 主機配置
根據(jù)投資方的要求及電力平衡的結(jié)果，能源站所發(fā)電量 先滿足工業(yè)園區(qū)的電力負荷需求，剩余電量全部上網(wǎng)?？紤]到本工程性質(zhì)為燃氣分布式能源熱電聯(lián)產(chǎn)機組，應符合總熱效率年平均大于 70%指標?；谝陨弦蛩兀竟こ虜M選以下兩種配置方案:
方案一:1×50MW 級燃氣輪機+1 臺雙壓余熱鍋爐+1× 14MW 抽凝式汽輪發(fā)電機組成聯(lián)合循環(huán)，2×15MW 級燃氣輪機+2×27t/h 單壓余熱鍋爐組成簡單循環(huán)，并設置 4×25t/h 燃氣調(diào)峰鍋爐。 全廠最大供汽量 205.2t/h。
方案二:2×50MW 級燃氣輪機+2 臺雙壓余熱鍋爐+1× 8.26MW 背壓式汽輪發(fā)電機組+1×14MW 抽凝式汽輪發(fā)電機組， 并設置 4×20t/h 燃氣調(diào)峰鍋爐。 全廠最大供汽量 205.5t/h (見表 5)。
從以上計算結(jié)果分析可以得出:兩個方案滿足《燃氣分布 式供能站設計規(guī)范》熱電比及年平均熱效率的要求;在滿足熱 (冷)負荷需求下，方案一初期投資較低，全廠熱效率較高，比方案二多節(jié)約標煤 2514t/a。 故本工程推薦方案一。
2.2 機組運行模式及供熱/冷方案
2.2.1 機組正常運行模式
(1)采暖期供熱工況
三臺燃機 100%負荷運行。
抽凝機組最大供汽量 54.2t/h (含余熱鍋爐低壓蒸汽量)，加上兩臺簡單循環(huán)機組余熱鍋爐供汽量 51t/h，合計能提供的總汽量 105.2t/h，不能滿足園區(qū) 148t/h 的平均用汽熱負荷需求，故需考慮啟動 25t/h 燃氣調(diào)峰鍋爐，滿足工業(yè)熱用戶的平均熱負荷和最大熱負荷需求。
(2)制冷期供熱工況
三臺燃機 100%負荷運行。
抽凝機組額定供汽量 30t/h，最大供汽量 54.2t/h(含余熱鍋爐低壓蒸汽量)， 加上兩臺簡單循環(huán)機組余熱鍋爐供汽量51t/h，能滿足園區(qū) 98t/h 的平均用汽熱負荷的需求，但不能滿足 129t/h 最大用汽熱負荷的需求，此時需啟動燃氣調(diào)峰鍋爐， 滿足最大熱負荷的需求。
(3)夜間供熱工況
一臺燃機在 100%負荷下運行。
2.2.2 機組故障時運行模式
(1)采暖期供熱工況
本工程采暖期工業(yè)熱負荷平均蒸汽耗量約為 148t/h。當能源站中抽凝機組檢修或運行故障時， 聯(lián)合循環(huán)機組可考慮從所帶余熱鍋爐的中壓過熱器出口管道上直接抽汽，經(jīng)減溫減壓后供至管網(wǎng)。此時，聯(lián)合循環(huán)機組所能提供的最大供汽量可增至約 74t/h; 加上兩套簡單循環(huán)機組及現(xiàn)有的調(diào)峰鍋爐 (合計 100t/h)可滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負荷要求。當簡單循環(huán)機組檢修或運行故障時， 可考慮啟動燃氣調(diào)峰鍋爐滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負荷要求。
(2)制冷期供熱工況
本工程制冷期工業(yè)熱負荷平均蒸汽耗量約為 98t/h。 當能源站中抽凝機組檢修或運行故障時， 聯(lián)合循環(huán)機組可考慮從 所帶余熱鍋爐的中壓過熱器出口管道上直接抽汽，經(jīng)減溫減 壓后供至管網(wǎng)。此時，聯(lián)合循環(huán)機組所能提供的最大供汽量可增至約 74t/h;加上兩套簡單循環(huán)機組及現(xiàn)有的調(diào)峰鍋爐(合計 100t/h)可滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負荷要求。當簡單循環(huán)機組 檢修或運行故障時，可考慮啟動燃氣調(diào)峰鍋爐滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負荷要求。
3 經(jīng)濟分析
3.1 資金籌措方案
注冊資本金為建設方投資的 20%， 融資方式暫按向國內(nèi)銀行貸款考慮， 利率 4.9%上浮10%為 5.39%(按季計息)，還款期為 10 年，寬限期 2 年，采用本金等額還款方式，流動資金貸款利率為 4.35%。 工程靜態(tài)投資:80757 萬元， 單位投資 8591 元/kW;動態(tài)投資 83492 萬元，單位投資 8882 元/kW;其中建貸利息 2735 萬元。
3.2 主要經(jīng)濟指標
本項目是在保證企業(yè)成本費用、稅金、盈余公積金、企業(yè) 用于還貸的利潤、機組投產(chǎn)后 10 年內(nèi)還清貸款，還款采用本金等額償還方式，按固定冷熱價與電價正算收益和經(jīng)濟效益分析。 財務內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值等指標見表 6 經(jīng)濟效益指標一 覽表。
4 總結(jié)
綜上所述，仔細分析園區(qū)冷熱負荷數(shù)據(jù)，合理進行項目主機配置，對項目的經(jīng)濟性具有較大意義。本天然氣分布式能源項目的建設可以滿足園區(qū)內(nèi)企業(yè)的熱負荷需求，對節(jié)約能源，減少城市大氣污染物排放，提高城市環(huán)境保護質(zhì)量有著十分重要的意義。
責編：杉杉
