朱良君，王世朋，謝玉榮，張海珍

某燃煤電站閑置土地綜合能源方案的設(shè)計(jì)

朱良君，王世朋，謝玉榮，張海珍

（1.華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.浙江省蓄能與建筑節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310030）

針對南方某燃煤電站閑置土地資源，為提高閑置土地資源利用率，以及提高電站經(jīng)濟(jì)性，擬對該區(qū)域閑置土地進(jìn)行綜合能源供能方案改造，提出了建設(shè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房，并配套建設(shè)分布式光伏以及儲能電站形成集光儲一體化的綜合供能體系，實(shí)施冷熱電多元供應(yīng)的綜合能源供應(yīng)方案，實(shí)現(xiàn)對該電站資源的綜合利用，以及對能源資源的綜合配置與優(yōu)化，在提高電站的綜合能源利用效率的同時，大大提高其經(jīng)濟(jì)性，起到推廣應(yīng)用綜合能源的示范作用。

數(shù)據(jù)中心；多能互補(bǔ)；吸收式制冷；電儲能

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的更新?lián)Q代，可再生能源技術(shù)的飛速發(fā)展，電力改革進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn)，開展綜合能源服務(wù)已成為提升能源效率、降低用能成本、促進(jìn)競爭與合作的重要發(fā)展方向[1]。面對綜合能源服務(wù)的巨大市場，能源行業(yè)發(fā)生了重大變革，各大傳統(tǒng)能源企業(yè)紛紛制訂、實(shí)施綜合能源服務(wù)行動計(jì)劃，電力、熱力、燃?xì)庖约笆褪雀黝惸茉雌髽I(yè)紛紛提出向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，各類配售電企業(yè)、能源服務(wù)公司也將自身未來的收益增長點(diǎn)聚焦到綜合能源服務(wù)領(lǐng)域[2]。

綜合能源服務(wù)本質(zhì)上是由新技術(shù)革命、綠色發(fā)展、新能源崛起引發(fā)的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重塑，從而推動新興業(yè)態(tài)、商業(yè)模式、服務(wù)方式不斷創(chuàng)新。綜合能源系統(tǒng)可以接納包括清潔能源在內(nèi)的多種能源，提高各種能源的利用效率，促進(jìn)能源系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多種能源的互補(bǔ)互濟(jì)[3]。中國能源安全面對著清潔能源電力消納難題和能源技術(shù)創(chuàng)新瓶頸等問題，而綜合能源服務(wù)系統(tǒng)作為一種新型的能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)換和利用系統(tǒng)對于規(guī)避能源供應(yīng)風(fēng)險、保障能源安全具有重要作用，中國正處于能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時期，構(gòu)建綜合能源服務(wù)系統(tǒng)有助于推動中國能源向低碳型、多元化、全方位國際合作轉(zhuǎn)型[4-5]。

1 數(shù)據(jù)中心簡介

數(shù)據(jù)中心是容納用以支持應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施的物理場所，包括服務(wù)器，傳遞、計(jì)算和存儲數(shù)據(jù)的信息網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)配套設(shè)備。2020-03-04的政治局常務(wù)會議上再次強(qiáng)調(diào)要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，數(shù)據(jù)中心作為“新基建”中的一個亮點(diǎn)，引起了業(yè)界的高度關(guān)注。數(shù)據(jù)中心不僅僅是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，更是新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的服務(wù)體系和基本支撐，深刻改變了社會經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的面貌[5]。中國IDC市場正在從高速發(fā)展期過渡向成熟期，2019-06-06，工信部向國內(nèi)三家電信運(yùn)營商及廣電發(fā)放了5G商用牌照，5G部署將進(jìn)一步拓展高流量應(yīng)用場景。工業(yè)和信息部向三大電信運(yùn)營商中國移動、中國聯(lián)通、中國電信和中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司正式發(fā)放5G牌照批準(zhǔn)這四家企業(yè)經(jīng)營“第五代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)”。結(jié)合5G的主要應(yīng)用方向，大流量場景將繼續(xù)增加，帶動全球網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量激增，數(shù)據(jù)中心的重要地位進(jìn)一步彰顯[6-7]。2010—2019年中國IDC市場規(guī)模情況如圖1所示，2019年中國IDC市場規(guī)模達(dá)到1 561億元，同比增長27.12%，增長率持續(xù)上升的原因主要為增值業(yè)務(wù)的快速增長，預(yù)計(jì)未來IDC市場仍將保持高速發(fā)展態(tài)勢。

圖1 2010—2019年中國IDC市場規(guī)模現(xiàn)狀

目前，中國重點(diǎn)發(fā)展的各大新興產(chǎn)業(yè)，比如人工智能、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，均需要以數(shù)據(jù)中心作為產(chǎn)業(yè)支撐。數(shù)據(jù)中心行業(yè)應(yīng)用廣泛，上下游產(chǎn)業(yè)鏈條完整。中國IDC產(chǎn)業(yè)鏈的基本構(gòu)成如圖2所示，IDC產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游基礎(chǔ)設(shè)施、中游IDC專業(yè)服務(wù)及相關(guān)解決方案（云服務(wù)商為主）和下游最終用戶構(gòu)成[8]，隨著“新基建”再次啟動，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)將會飛速發(fā)展。

2 項(xiàng)目背景分析

項(xiàng)目地點(diǎn)位于南方某二線城市，項(xiàng)目公司占地約 110 000 m2，位于城市近郊，地理位置優(yōu)越，交通便利，距離附近機(jī)場約10 km，市政府約11 km，高鐵站約9 km，附近正在建設(shè)地鐵線路，可作為數(shù)據(jù)中心機(jī)房的優(yōu)選地點(diǎn)。

圖2 中國IDC產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

該燃煤電站現(xiàn)裝機(jī)規(guī)模為2臺50 MW發(fā)電機(jī)帶抽汽供熱機(jī)組，單臺機(jī)組抽汽最大值110 t/h，配3臺220 t/h循環(huán)流化床鍋爐。

抽汽情況：共六級抽汽，一級抽汽至中壓供熱，1.6～1.8 MPa，三級抽汽至低壓供熱，0.8 MPa，供熱抽汽溫度為250 ℃，汽輪機(jī)效率43%，煤耗360～400 g/kW·h。結(jié)合機(jī)組運(yùn)行情況可見，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組煤耗較高，高于燃煤機(jī)組平均煤耗20%以上。該項(xiàng)目現(xiàn)狀供應(yīng)現(xiàn)狀為電負(fù)荷充足，熱負(fù)荷偏小。當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策嚴(yán)格，對污染物排放要求較高，機(jī)組面臨環(huán)保壓力較大，需要提前做好產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級改造的準(zhǔn)備工作。

2.1 土地資源可利用性

建設(shè)數(shù)據(jù)中心難點(diǎn)之一是土地征用難，投資方基本無法拿到凈地，征地需自行處理拆遷等相關(guān)問題，嚴(yán)重影響了投資方投資的積極性。公司具備充足的土地資源，可開發(fā)用地面積滿足高端低碳數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)開發(fā)用地要求。

2.2 負(fù)荷保障能力可行性

建設(shè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的難點(diǎn)二是用電保障，由于數(shù)據(jù)中心需要具備高安全性，需配套兩路市電作為電源，同時配置不同等級的變電站，一般企業(yè)很難與電網(wǎng)公司進(jìn)行協(xié)調(diào)并建設(shè)滿足要求的雙路電源。公司作為發(fā)電企業(yè)，具有自己的電源點(diǎn)，一方面電源點(diǎn)可以充當(dāng)數(shù)據(jù)中心一路電源；另一方面電源可實(shí)現(xiàn)就近供電，實(shí)現(xiàn)公司與數(shù)據(jù)中心雙贏。

2.3 提供競爭性電價能力

建設(shè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的難點(diǎn)三是運(yùn)行成本高，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營過程中，電費(fèi)支出是運(yùn)營的主要成本支出，占運(yùn)營總成本的40%～60%。公司作為傳統(tǒng)的能源企業(yè)，具備代理用戶市場交易的能力。降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本，一方面公司可以開展能源產(chǎn)品直供；另一方面，可以通過電力市場交易，購置相對比較低價的電量。由此可見，公司具備提供具有競爭性電價的能力，解決了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維費(fèi)用高的問題，提升了數(shù)據(jù)中心的盈利能力和市場競爭力。

2.4 綜合服務(wù)保障能力

建設(shè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的難點(diǎn)四是支撐專業(yè)團(tuán)隊(duì)建設(shè)難。為了保障數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行，需要配置服務(wù)器運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、電源動力運(yùn)維、現(xiàn)場環(huán)境運(yùn)維和保安物業(yè)、銷售等團(tuán)隊(duì)。公司作為傳統(tǒng)能源公司，一直從事電力生產(chǎn)、運(yùn)行與維護(hù)和能源市場開拓等工作，同時具有服務(wù)器運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、現(xiàn)場管理等方面的專業(yè)人員，通過公司內(nèi)部的組織機(jī)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整可以成立數(shù)據(jù)中心支撐專業(yè)團(tuán)隊(duì)，開展數(shù)據(jù)中心的配套工作。

3 綜合能源方案設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)有燃煤機(jī)組熱用戶相對較少、熱負(fù)荷嚴(yán)重不足、熱電聯(lián)產(chǎn)效率偏低和機(jī)組煤耗較高等現(xiàn)狀，對機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)改造，加大汽機(jī)抽汽，汽輪機(jī)的抽汽溫度為250 ℃，恰恰是蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)的最佳熱源。利用抽汽作為熱源，驅(qū)動溴化鋰制冷機(jī)制取冷凍水，同時繼續(xù)保留原有熱用戶，持續(xù)供應(yīng)熱力蒸汽，拓展冷用戶，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冷熱電三聯(lián)供。一方面，供能系統(tǒng)繼續(xù)向現(xiàn)有的熱用戶供蒸汽；另一方面，供能系統(tǒng)向數(shù)據(jù)中心和附近的辦公樓宇提供冷能，全面改善燃煤機(jī)組整體能源利用效率。

除進(jìn)行原有的燃煤機(jī)組改造外，充分利用屋頂建筑面積，建筑屋頂布置分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，同時建設(shè)蓄能系統(tǒng)，開展用戶側(cè)儲能以及電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰等能源服務(wù)。構(gòu)建區(qū)域內(nèi)集煤電、光伏、儲能于一體的多元化能源結(jié)構(gòu)，打造區(qū)域內(nèi)冷熱電多能供應(yīng)的供應(yīng)鏈，充分利用內(nèi)置資源，開展綜合能源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)境效益最大化，打造綜合能源示范項(xiàng)目。綜合能源方案如圖3所示。

4 效益分析

擬在該燃煤電站區(qū)域內(nèi)建設(shè)數(shù)據(jù)中心建筑面積約 160 000 m2，可容納機(jī)柜數(shù)量為20 000個，配套建設(shè)高端辦公樓建筑面積約195 000 m2，并配置1座規(guī)模為100 MW·h儲能調(diào)峰電站，在廠房屋頂布置12 MW分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。依據(jù)高端低碳數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園規(guī)模設(shè)想，進(jìn)行投資初步估算，項(xiàng)目總投資約38.2億元，其中數(shù)據(jù)中心造價29.6億元，高端辦公樓5.85億，具體分項(xiàng)估算情況如表1所示。針對該套綜合能源系統(tǒng)，根據(jù)投資概算，工程靜態(tài)總投資約38.17萬元，工程動態(tài)投資38.78萬元，計(jì)算得出項(xiàng)目的所得稅前投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率12.23%，投資回收期約8.11年，具有良好的投資前景。

圖3 綜合能源方案示意圖

表1 綜合能源配套設(shè)施預(yù)算造價表

序號工程項(xiàng)目名稱分項(xiàng)造價/萬元技術(shù)參數(shù)單位備注 1數(shù)據(jù)中心機(jī)房 1.1設(shè)備費(fèi)240 0002萬個 1.2廠房費(fèi)41 60016萬平方米 1.3其他配套設(shè)施費(fèi)用15 000配套盤管、制冷設(shè)備、電氣設(shè)備等 2辦公建筑58 50019.5m2 3儲能調(diào)峰電站20 000100MW·h 4屋頂光伏6 60012MW 5合計(jì)381 700

針對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀，配套接入的吸收式制冷系統(tǒng)，充分考慮數(shù)據(jù)中心的冷負(fù)荷，使得熱電聯(lián)產(chǎn)煤電機(jī)組的可用性大大提高，充分利用機(jī)組多余的蒸汽量，通過吸收式溴化鋰制冷機(jī)進(jìn)行制冷，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的高負(fù)荷運(yùn)行，大大提高了電站的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組的綜合能源利用效率由43%提高至55%，實(shí)現(xiàn)綜合資源的充分利用，綜合能源的示范推廣。

［1］封紅麗，龔遜東.園區(qū)綜合能源服務(wù)市場開拓經(jīng)驗(yàn)借鑒［J］.能源，2020（Suppl 1）：82-85.

［2］封紅麗.國內(nèi)綜合能源服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展建議［J］.電器工業(yè)，2019（2）：18-28.

［3］王明富，吳華華，楊林華，等.電力市場環(huán)境下能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］.電力需求側(cè)管理，2020，22（2）：1-7.

［4］朱君，孫強(qiáng)，馮蒙霜，等.工業(yè)園區(qū)綜合能源服務(wù)商業(yè)模式研究［J］.電力需求側(cè)管理，2020，22（2）：67-71.

［5］代紅才.綜合能源服務(wù)能源產(chǎn)業(yè)新時代的戰(zhàn)略選擇［J］.電氣時代，2020（3）：8-11.

［6］王世朋，趙大周，柯冬冬，等.杭州數(shù)據(jù)中心燃?xì)夥植际侥茉吹湫头桨讣敖?jīng)濟(jì)性分析［J］.浙江電力，2019（10）：20-25.

［7］印佳敏，陳澤韓.天然氣分布式能源系統(tǒng)在大型數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究［J］.南方能源建設(shè)，2015，2（2）：52-56.

［8］朱良君，王世朋，謝玉榮，等.新型燃?xì)夥植际侥茉磁c數(shù)據(jù)中心耦合供能技術(shù)［J］.科技與創(chuàng)新，2020（2）：29-31.

F321

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.12.061

2095－6835（2020）12－0137－03

朱良君，男，安徽宿松人，助理工程師，研究方向?yàn)橛酂岣咝Ю?、分布式能源、綜合能源服務(wù)。

〔編輯：張思楠〕