任 銳

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西 太原 030032）

企業(yè)的發(fā)展大都離不開能源的利用，尤其在霧霾日漸嚴(yán)重的今天，能源又被賦予了更特殊的角色，不僅要節(jié)能還要清潔。然而對(duì)于山西的企業(yè)來說，以前擁有煤炭資源的優(yōu)勢(shì)現(xiàn)在卻不占有優(yōu)勢(shì)了，除了集中供熱、發(fā)電廠等行業(yè)，企業(yè)用煤供熱、采暖、產(chǎn)蒸汽也快成為歷史。

山西建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化園區(qū)-晉東南園區(qū)（以下簡(jiǎn)稱園區(qū)） 是建工集團(tuán)與晉煤集團(tuán)深度戰(zhàn)略合作，共同建設(shè)的大型建筑產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。園區(qū)正常運(yùn)行所需的直接能源有電、熱、冷等，由于不能使用煤炭，對(duì)園區(qū)的能源需求提出了新的挑戰(zhàn)。

1 概述

園區(qū)擬規(guī)劃用地800 畝，分兩期建設(shè)，計(jì)劃總投資24.3億元，一期工程計(jì)劃建設(shè)裝配式鋼結(jié)構(gòu)廠區(qū)、裝配式綜合管廊和混凝土預(yù)制構(gòu)件廠區(qū)，二期工程以裝飾裝修一體化、新型綠色建材為主題。園區(qū)建成后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值42 億元，上繳稅費(fèi)2.3 億元，解決就業(yè)1100 余人，同時(shí)可帶動(dòng)鋼鐵、建材、物流等相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展。

晉東南園區(qū)建設(shè)將利用智慧、綠色的分布式能源系統(tǒng)解決方案，對(duì)園區(qū)所有的能源進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，通過能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷、熱、電等能源的相互轉(zhuǎn)換，充分利用各類余能，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，達(dá)到土地集約、功能集約、設(shè)備集約、運(yùn)營集約的效果。

本項(xiàng)目擬建設(shè)天然氣分布式能源站，實(shí)現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供，以解決園區(qū)所需制冷、采暖、用電需求，并最大程度化節(jié)約能源、減少污染物排放。

2 電力系統(tǒng)

本分布式能源項(xiàng)目電力接入考慮為二個(gè)方案：

一方案：與公用電網(wǎng)相連，多余電量上網(wǎng)售電，不足時(shí)從網(wǎng)上取電。

二方案：考慮“自發(fā)自用”的電力接入和運(yùn)行方式。能源站內(nèi)設(shè)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口電壓10.5kV，接入園區(qū)10kV 配電母線，并網(wǎng)不上網(wǎng)運(yùn)行。

方案比較：

一方案通過賣電獲取一定的電價(jià)收益，但對(duì)本園區(qū)來講不太適用，主要因以下原因：在天然氣價(jià)格3 元/m3，上網(wǎng)電價(jià)0.32 元/kWh 的條件下，即使發(fā)電效率達(dá)到100%，發(fā)電成本也將達(dá)到0.36 元/kWh，在無國家及當(dāng)?shù)卣辛φ叩闹С窒?，發(fā)電上網(wǎng)賣電即負(fù)效益，因此不建議上網(wǎng)賣電。另外園區(qū)購電價(jià)為0.53 元/kWh，高于發(fā)電成本，自用電時(shí)有一定效益。

園區(qū)冷熱電負(fù)荷

綜上所述，電力系統(tǒng)采用二方案，既符合分布式能源的宗旨，也滿足園區(qū)的經(jīng)濟(jì)利益。

3 園區(qū)冷熱電負(fù)荷

從負(fù)荷表可看出，熱負(fù)荷最大為4000kW，冷負(fù)荷為1100kW，電負(fù)荷為2500kW，冷熱電三種負(fù)荷差別較大、且季節(jié)性負(fù)荷變化也大，另外生產(chǎn)負(fù)荷還與訂單量有直接關(guān)系。

4 三聯(lián)供方案

1） 原則：以熱定電、兼顧熱電平衡，熱負(fù)荷以滿足蒸汽負(fù)荷為主，滿足其它負(fù)荷為輔。

2） 關(guān)鍵設(shè)備的選擇：均以本項(xiàng)目所需機(jī)組級(jí)別比較。燃機(jī)：分為燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)電效率比內(nèi)燃機(jī)低，但余熱品質(zhì)高；內(nèi)燃機(jī)電效率高，但熱利用復(fù)雜，低品位熱較大，對(duì)產(chǎn)生余熱蒸汽不利。

余熱鍋爐：分過熱蒸汽鍋爐和飽和蒸汽鍋爐，本項(xiàng)目所需蒸汽為3t/h 左右，所選余熱鍋爐的容量不大，如選用帶過熱器的鍋爐，鍋爐為非標(biāo)產(chǎn)品，愿意生產(chǎn)制造的廠家有限且此噸位的小型鍋爐廠家設(shè)計(jì)能力偏弱，大型鍋爐制造企業(yè)又不愿生產(chǎn)。所以建議選用飽和蒸汽鍋爐。

溴化鋰機(jī)組：分為單效機(jī)組和雙效機(jī)組，如余熱品位高選用雙效機(jī)組，余熱品位低選用單效機(jī)組。

3） 方案選擇,選用燃機(jī)時(shí)，如果方案只選用內(nèi)燃機(jī)，由于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的余熱除部分產(chǎn)生蒸汽外，還有相當(dāng)一部分為熱水，該熱水在夏季時(shí)利用率很低，生產(chǎn)生活需用量少，造成能量損失，因此不適合單獨(dú)使用內(nèi)燃機(jī)。如果方案只選用燃?xì)廨啓C(jī)，由于冬夏負(fù)荷差別大，為滿足各季節(jié)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需要設(shè)置多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，1MW 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)造價(jià)高，且多為進(jìn)口產(chǎn)品，為降低項(xiàng)目造價(jià)，不宜多選。因此依據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際需要，采用了不同燃機(jī)的組合方式以使造價(jià)合理，參數(shù)配合適宜。方案為：燃?xì)廨啓C(jī)+內(nèi)燃機(jī)+余熱鍋爐+溴化鋰機(jī)組方式

工藝流程圖如下：

天然氣→燃?xì)廨啓C(jī)（890kW） →3t/h 余熱鍋爐→工業(yè)用蒸汽3t/h（負(fù)荷需求）

天然氣→內(nèi)燃機(jī)（1150kW） →溴化鋰?yán)渑瘷C(jī)組→冷負(fù)荷1100kW/熱負(fù)荷4000kW

天然氣→鍋爐（4.2t/h） →汽水換熱機(jī)組→工業(yè)用蒸汽3t/h（負(fù)荷需求）

4） 主設(shè)備配置方案

5 供熱經(jīng)濟(jì)性比較

5.1 能源價(jià)格表

5.2 不采用分布式綜合利用，供熱、供蒸汽用鍋爐，制冷用電，分散購買能源費(fèi)用及工程總造價(jià)見下表：

工程總造價(jià):700 萬元

5.3 分布式能源運(yùn)行費(fèi)用及工程總造價(jià)見下表：

機(jī)組配置方案

能源價(jià)格表

園區(qū)年運(yùn)行費(fèi)用

園區(qū)年運(yùn)行費(fèi)用

工程總造價(jià)：2500 萬元

從以上表格數(shù)據(jù)可看出分布式能源工程建設(shè)費(fèi)用2500萬元要遠(yuǎn)高于普通鍋爐房的建設(shè)費(fèi)用700 萬元，高出1800萬元。但分布式能源的年運(yùn)行費(fèi)用1553.9 萬元要低于分散式能源1711 萬元，約147 萬元。因此在使用分布式能源的情況下，多投資的工程費(fèi)用可在約12 年回收回來，在以后運(yùn)行時(shí)可節(jié)約年運(yùn)行費(fèi)用。

6 結(jié)語

如今分布式能源正在如火如荼的進(jìn)行中，但從本項(xiàng)目也可看出天燃?xì)夥植际侥茉从糜诒緢@區(qū)的應(yīng)用效果并不顯著，項(xiàng)目回收期為12 年（靜態(tài)回收期），如考慮動(dòng)態(tài)效應(yīng)則回收期更長(zhǎng)。影響本項(xiàng)目效益的因素有如下幾點(diǎn)：

1） 本地區(qū)無有利的天然氣分布式能源政策，比如燃?xì)庋a(bǔ)貼、電價(jià)補(bǔ)貼、建設(shè)補(bǔ)貼等。導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用高，回收期長(zhǎng)。

2） 分布式能源的主要設(shè)備燃?xì)廨啓C(jī)，小功率級(jí)別的（低于MW 級(jí)） 生產(chǎn)廠家很少，設(shè)備效率等與國際發(fā)達(dá)水平差距較大，在小規(guī)模的分布式能源利用中效率低，難于產(chǎn)生好的經(jīng)濟(jì)效益，而采用進(jìn)口設(shè)備又造成工程設(shè)備投資增加高。

3） 生產(chǎn)穩(wěn)定性、負(fù)荷穩(wěn)定性、冷熱電負(fù)荷比例都對(duì)運(yùn)行有一定影響。

因此天然氣分布式能源工程的應(yīng)用應(yīng)立足于對(duì)各冷熱電負(fù)荷的精確掌握、對(duì)當(dāng)?shù)卣叩某浞至私狻?duì)主要設(shè)備的靈活運(yùn)用才能設(shè)計(jì)出適合項(xiàng)目的好方案。