◎高建華

冷熱電三聯(lián)供工程系統(tǒng)配置方案

◎高建華

通過對冷熱電聯(lián)供工程工程冷、熱、電負荷的分析，進行系統(tǒng)優(yōu)化配置。采用燃氣鍋爐作為系統(tǒng)采暖熱源，采用燃氣內(nèi)燃機作為電力供應(yīng)，采用電制冷機為冷源，同時采用預(yù)熱直燃機來有效利用發(fā)電機余熱。從設(shè)備總投資和運行費用兩方面分析對比，小機組方案投資低，經(jīng)營費用低，適合作為商業(yè)區(qū)能源站。

工程概述

工程概況。某商業(yè)區(qū)規(guī)劃占地面積40700m2，建設(shè)占地面積為16237m2，某商業(yè)區(qū)項目共有5個組成部分，1號樓商務(wù)、2號樓寫字樓、3號樓創(chuàng)意空間，1到4層為品牌店與生活超市；地下為四層，為地下停車場。其中供冷/熱的建筑面積為80420.1m2。

負荷分析

供能時間。根據(jù)氣候特點及本項目建筑使用性質(zhì)，確定商業(yè)區(qū)能源站計算采暖期為11月1日至次年3月31日，共計151天/采暖季（5個月）；制冷期為5月1日至9月30日，共153天/年。生活熱水為全年供應(yīng)。商場，餐飲、管理等商業(yè)類建筑為全日制供能，寫字樓類建筑為工作日供能，周末不供。本項目每日的供能時間為8：00～22：00，共14個小時。

電負荷。分別對商業(yè)區(qū)冬、夏季最大日的總用電負荷行預(yù)測，總電負荷包括建筑電負荷及能源站自耗電負荷。經(jīng)測算，某商業(yè)區(qū)夏季最大日電負荷最高值為5.9MW，最低值為0.4MW，冬季最大日最高電負荷為3.2MW，最低值為0.4MW。最大日電負荷的預(yù)測考慮了用電設(shè)備同時使用因素，未考慮瞬時峰值負荷。

冷負荷。某商業(yè)區(qū)的設(shè)計冷負荷值為12797.60 kW。

熱負荷。某商業(yè)區(qū)的設(shè)計熱負荷值為10657.77 kW。

熱水負荷。商業(yè)區(qū)熱水主要用于洗手和淋浴等，商業(yè)區(qū)的生活熱水為全天供應(yīng)制，生活熱水使用人數(shù)均為2800人。經(jīng)過計算，某商業(yè)區(qū)設(shè)計生活熱水負荷為0.461MW。

供能匯總?；诶湄摵?、熱負荷、熱水負荷以及供能時間，計算得出供能量。能源站向商業(yè)區(qū)每年供冷量為4.21萬GJ，供熱量為2.75萬GJ，供熱水量為2.23萬噸。

系統(tǒng)配置總體方案

系統(tǒng)流程。本系統(tǒng)采用天然氣發(fā)電機組、煙氣型溴化鋰機組、中央空調(diào)和燃氣熱水鍋爐等組成高效的冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)。夏季，溴化鋰機組和中央空調(diào)產(chǎn)生的冷水匯總輸送至已有空調(diào)水分水器，送至用戶側(cè)用于制冷；冬季，溴化鋰機組產(chǎn)生與燃氣熱水鍋爐品質(zhì)相同的熱水，匯總至空調(diào)水分水器送至用戶側(cè)用于采暖。發(fā)電機組冷卻高、低溫循環(huán)水通過板式換熱器產(chǎn)生的生活熱水，與燃氣熱水鍋爐產(chǎn)生的熱水匯總后，給用戶側(cè)提供生活熱水。

采用燃氣內(nèi)燃發(fā)電機供應(yīng)用戶側(cè)基本電力負荷，不足部分由市電提供；煙氣型溴化鋰機組回收發(fā)電機組排出的煙氣余熱，用于供冷、供熱，冷負荷不足部分由中央空調(diào)提供；熱負荷不足部分由2臺8噸燃氣熱水鍋爐提供；生活熱水由燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組冷卻水及1噸燃氣熱水鍋爐提供。

天然氣發(fā)電機組發(fā)電直接供應(yīng)用戶側(cè)用電和空調(diào)循環(huán)及終端用電。

溴化鋰機組。本項目溴化鋰機組選用2臺制冷量為528kW（制熱量423kW）煙氣型溴化鋰機組。發(fā)電機組的尾氣從機組內(nèi)部排出的過程中攜帶有大量的熱量，排煙溫度在510℃左右。

燃氣熱水鍋爐。本項目燃氣熱水鍋爐選用2臺8噸和1臺1噸燃氣熱水鍋爐，均產(chǎn)生60℃左右熱水。其中2臺8噸燃氣熱水鍋爐產(chǎn)生熱水用于冬季采暖，1臺1噸燃氣熱水鍋爐給用戶側(cè)提供生活熱水。

冷卻循環(huán)系統(tǒng)

發(fā)電機組冷卻。燃氣發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)分為高、低溫冷卻循環(huán)系統(tǒng)。高溫內(nèi)循環(huán)水流量均為34m3/h，高溫進水溫度78℃，高溫回水溫度85℃；低溫進水溫度45℃，低溫回水溫度50℃。發(fā)電機組高、低溫冷卻內(nèi)循環(huán)水可通過板式換熱器產(chǎn)生熱水并入空調(diào)水系統(tǒng)中供用戶側(cè)采暖或提供生活熱水。

溴化鋰機組冷卻。溴化鋰機組冷卻系統(tǒng)采用開式循環(huán)、玻璃鋼冷卻塔冷卻。冷卻循環(huán)使用普通自來水，冷卻水進口溫度32℃，出口溫度37.5℃，溴化鋰機組冷卻水量為113m3/h。

成本比較計算

三聯(lián)供系統(tǒng)成本計算

耗電成本：單臺發(fā)電機組持續(xù)運行功率為700kW，該熱電冷聯(lián)供項目自用電約為100kW，中央空調(diào)及其末端風機盤管等耗電量約為3900kW，運行期間，采暖、制冷期均為5個月，供冷、供熱的時間段要求：8：00～22：00，共 14 個小時，平均電價為1.05元/kW·h，則該系統(tǒng)每年從市電的取電費用為：［3900-（1400-100）×2］×14×5×30×1.05元/kW·h=286.65萬元；

天然氣成本。單臺燃氣發(fā)電機組冷熱水每可提供439kW的熱量（1580MJ/h），按照天然氣熱值36MJ/m3，鍋爐效率按照89%計算，三聯(lián)供運行期間利用燃氣內(nèi)燃機組冷卻水熱量節(jié)約天然氣量為：1580×14×10×30÷89%÷36×2=41.4萬m3

按照天然氣氣價2.95元/方計算，每臺燃氣發(fā)電機組燃氣消耗量為185Nm3/h，每臺8噸燃氣熱水鍋爐的燃氣消耗量為634Nm3/h，1噸燃氣熱水鍋爐的燃氣消耗量為53Nm3/h。則該系統(tǒng)年消耗天然氣量為：185×2×14×10×30+634×2×14×5×30+53×14×12×30-41.4萬=407萬m3（三聯(lián)供系統(tǒng)年運行10個月）；天然氣成本為：407×2.95=1200萬元；

水成本。按照水價5.33元/方計算，系統(tǒng)年耗水量約為23000m3，則水的費用為：23000×5.33=12萬元；

系統(tǒng)運行和維護費用：系統(tǒng)運行成本：主要包括機油消耗、人員工資、設(shè)備維護等，按照經(jīng)驗，發(fā)電設(shè)備運行成本按0.08元/ kW·h測算，即：

年運行成本=設(shè)備運行成本×年總發(fā)電量= 0.08×700×2×14×10×30÷10000=94.08萬元；

溴化鋰機組及其它運行維護費用20萬元。

綜上所述，三聯(lián)供系統(tǒng)運行總成本為：286.65+1200+12+94.08+20=1612萬元。

常規(guī)系統(tǒng)成本計算

若該系統(tǒng)不采用燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供方式，采用常規(guī)利用方式，即配置如下： 3 臺/套中央空調(diào)（單臺/套制冷量約4200kW），2臺8噸和1臺1噸燃氣熱水鍋爐，并配套其他相關(guān)設(shè)施。

燃氣發(fā)電機組發(fā)電和市電網(wǎng)并網(wǎng)運行，可靠性高，不向外部電網(wǎng)送電，便于審批；發(fā)電機組排煙直接驅(qū)動煙氣型溴化鋰機組運行，可減少設(shè)備配置及故障源，同時提高系統(tǒng)的熱力系數(shù)和能量綜合利用率。

（作者單位：陜西大唐新能電力設(shè)計股份有限公司）