【摘 要】本文通過(guò)廣州某分布式能源站的方案設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要介紹了分布式能源站的組成與特點(diǎn)，討論了在城市中建設(shè)分布式能源站的可行性。重點(diǎn)分析了發(fā)電部分內(nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)的性能比較。結(jié)合廣州本地情況，提出選擇8*9MW內(nèi)燃機(jī)的方案，并對(duì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

【關(guān)鍵詞】分布式能源；冷熱電三聯(lián)供；內(nèi)燃機(jī)；燃?xì)廨啓C(jī)

1、項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目位于廣州市番禺某新區(qū)，新區(qū)計(jì)劃建設(shè)成集商務(wù)辦公、星級(jí)酒店、會(huì)展中心、風(fēng)情購(gòu)物街和休閑娛樂(lè)于一體的綜合性國(guó)際中央商務(wù)區(qū)，總建筑面積超過(guò)300萬(wàn)平方米。

本工程定位為分布式能源站，它不同于傳統(tǒng)的集中式能源生產(chǎn)與供應(yīng)模式，而是分散在用戶端，通過(guò)能源綜合梯級(jí)利用模式，來(lái)達(dá)到更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好的環(huán)保性能等供能多目標(biāo)。能源站采用的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，通過(guò)一種一次能源的輸入同時(shí)滿足區(qū)域內(nèi)用戶多種能量形式(包括冷、熱、電)的需求。其與常規(guī)分產(chǎn)能源系統(tǒng)比較具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：

1)節(jié)能：通過(guò)能源和梯級(jí)綜合利用，能源利用效率大幅度提高。能源效率一般可以達(dá)到70%以上，而傳統(tǒng)的煤電機(jī)組發(fā)電效率僅為35%。

2)環(huán)保:一次能源消耗量減少，相應(yīng)地減少了環(huán)境各種污染物排放。此外，天然氣屬于清潔燃料，系統(tǒng)各類(lèi)排放指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤和油等其它燃料。

3)經(jīng)濟(jì):通過(guò)能源高效利用可以從中獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，大型能源系統(tǒng)的集中管理也減少了相應(yīng)的運(yùn)行管理費(fèi)用。

4)可靠:系統(tǒng)建設(shè)在區(qū)域負(fù)荷中心，可利用聯(lián)供系統(tǒng)和大電網(wǎng)同時(shí)為用戶提供電力，在大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)也可以保證區(qū)域內(nèi)的重要用電負(fù)荷。

2、建設(shè)規(guī)模及裝機(jī)方案

2.1裝機(jī)方案：按照熱電平衡和充分利用發(fā)電余熱的原則，擬設(shè)8臺(tái)瓦錫蘭公司的20V34SG型內(nèi)燃機(jī)?？紤]到機(jī)組適應(yīng)熱負(fù)荷變化的靈活性，機(jī)組配置采用單元制，即1臺(tái)內(nèi)燃機(jī)配1臺(tái)1900RT吸收式制冷機(jī)和1臺(tái)1900RT電制冷機(jī)。天然氣在燃機(jī)中燃燒做功，發(fā)電后的燃機(jī)尾部煙氣進(jìn)行余熱利用，進(jìn)入吸收式制冷機(jī)。同時(shí)設(shè)余熱鍋爐回收尾部煙氣余熱，在不同的季節(jié)可滿足部分熱水負(fù)荷，制送出生活熱水。

本項(xiàng)目能源站的供冷、熱、電能力的定位為服務(wù)建筑面積約100萬(wàn)平方米。

（1）供冷：供冷需求30000RT。能源站可供應(yīng)園區(qū)內(nèi)白天大部分制冷用電負(fù)荷。

（2）供電：園區(qū)用電需求約330MW，能源站能滿足園區(qū)部分用電負(fù)荷，不足之處從電網(wǎng)購(gòu)電。

（3）供生活熱水：為附近單位提供生

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（4）內(nèi)燃機(jī)已被證實(shí)在高環(huán)境溫度時(shí)比燃?xì)廨啓C(jī)更優(yōu)越，。燃?xì)廨啓C(jī)的效率在15℃以上時(shí)每上升1℃下降0.2%，而先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)在40℃時(shí)仍然可以達(dá)到最大效率。廣州夏季環(huán)境溫度較高，內(nèi)燃機(jī)在夏季表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）部分負(fù)荷時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的效率比燃?xì)廨啓C(jī)好，80%負(fù)荷時(shí)內(nèi)燃機(jī)的效率一般達(dá)到40%，而燃?xì)廨啓C(jī)一般為30%。比較適合夏季冷量需求大于電力需求的工況。

本設(shè)計(jì)機(jī)組參數(shù)按照瓦錫蘭公司的產(chǎn)品20V34SG。此機(jī)主為四沖程、火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為500rpm，可以實(shí)現(xiàn)9.3MW的最大功率輸出，發(fā)電機(jī)端效率可達(dá)46.3%。

2.4接入系統(tǒng)比較

本能源站8臺(tái)發(fā)電機(jī)按照單母線分段考慮，每4臺(tái)一組，總?cè)萘繛?7.2MW。因?yàn)榘l(fā)電量較大，從降低輸電損耗，節(jié)約電纜敷設(shè)成本的考慮，可以選擇較高的供電電壓，如110kV的接入電壓。但是發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般為10kV，如果采用110kV或以上的電壓接入電網(wǎng)，則需要設(shè)置升壓變電站，這又會(huì)增加初投資，還有運(yùn)行維護(hù)的成本，而且占用了能源站原本就十分有限的空間。

2.5電氣主接線

初步擬定以下方案： 8臺(tái)發(fā)電機(jī)分2組，每組設(shè)置一段發(fā)電機(jī)母線，每段母線考慮設(shè)4路10kV出線直接為附近用戶供電。

2.6廠用電

能源站自用電電壓采用10kV、380/220V兩級(jí)，200kW以上的電動(dòng)機(jī)由10kV電壓供電。廠用電正常工作電源取發(fā)電機(jī)出口配電母線。

本能源站有800kW離心式冷水機(jī)組8臺(tái)，總?cè)萘?400 kW，采用10kV電壓供電。

本能源站配套有冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔及其它用電設(shè)備一批。總?cè)萘考s6000 kW，采用10kV電壓供電。設(shè)4臺(tái)2000Kva-10/0.4 kV變壓器供電。

2.7自動(dòng)控制

自動(dòng)控制系統(tǒng)采用用數(shù)字式電調(diào)，帶無(wú)人值守和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)燃機(jī)供氣、轉(zhuǎn)速、排氣溫度、輸出軸功率、潤(rùn)滑溫度、啟動(dòng)過(guò)程、工作過(guò)程和停機(jī)過(guò)程的全自動(dòng)控制、并對(duì)機(jī)組的各種電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信和操作。

2.8煙氣處理

本工程發(fā)電機(jī)以天然氣作為燃料，正常情況下尾氣不含粉塵和SO2，氮氧化物排放量為95-190mg/ m3（5%含氧量情況下）。是德國(guó)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和上海標(biāo)準(zhǔn)的一半，煙氣利用完以后，可以直接通過(guò)煙囪排放。