王開(kāi)杰

南瑞電力設(shè)計(jì)有限公司 江蘇 南京 211100

產(chǎn)業(yè)園區(qū)是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)調(diào)整和升級(jí)的重要空間聚集形式，聚集了眾多大工業(yè)用戶(hù)，對(duì)冷、熱、電等多種能源的需求量很大且集中，這類(lèi)園區(qū)對(duì)供能的可靠性要求較高。2016年，我國(guó)工業(yè)園區(qū)能源消費(fèi)總量為14.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的1/3[1]。

工業(yè)園區(qū)是聚集多種產(chǎn)能、用能主體的綜合能源系統(tǒng)，涉及電、熱、冷、氣等多種能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移和消費(fèi)[2]。目前浙江區(qū)域有很多大型生產(chǎn)型企業(yè)，其生產(chǎn)過(guò)程中有大量的電、熱、冷需求。目前主流的能源供應(yīng)方式有以下兩種：

采用傳統(tǒng)的市電帶動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，采用電制冷機(jī)組對(duì)車(chē)間、辦公樓等有供冷需求的地方進(jìn)行供冷，采用燃?xì)忮仩t供應(yīng)生產(chǎn)所需蒸汽。

采用天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，以天然氣為主要燃料帶動(dòng)天然氣輪機(jī)或內(nèi)燃機(jī)等天然氣發(fā)電設(shè)備運(yùn)行，產(chǎn)生電力以滿(mǎn)足用戶(hù)電力需求[3]，而系統(tǒng)排出的廢熱則通過(guò)余熱鍋爐或溴化鋰等設(shè)備向用戶(hù)供蒸汽及供冷[4]。

本文以浙江省某大型生產(chǎn)企業(yè)為例，該企業(yè)是典型的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，廠內(nèi)電、熱、冷均有一定量的需求。以下就對(duì)該企業(yè)上述兩種方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目用能需求分析

園區(qū)占地面積550畝，企業(yè)為醫(yī)藥制造企業(yè)，總建筑面積30萬(wàn)平米，其中辦公研發(fā)樓建筑面積約為5萬(wàn)平方米，工業(yè)生產(chǎn)車(chē)間面積約為25萬(wàn)平方米。

該園區(qū)能源需求主要包括建筑采暖供冷空調(diào)用能、辦公動(dòng)力設(shè)備用電和照明用電、生活熱水用熱以及工業(yè)建筑用能、工業(yè)生產(chǎn)用能等。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，各公司生產(chǎn)車(chē)間冷負(fù)荷取均值180w/m2，根據(jù)前述面積概述，故生產(chǎn)車(chē)間冷負(fù)荷合計(jì)45000kw。辦公樓冷負(fù)荷取均值90W/m2，根據(jù)前述面積，故辦公樓冷負(fù)荷合計(jì)4500kw。故該園區(qū)總的空調(diào)冷負(fù)荷為49500kw。

由于生產(chǎn)車(chē)間工藝過(guò)程中釋放出部分熱量，故考慮生產(chǎn)車(chē)間空調(diào)熱負(fù)荷取均值40W/m2，根據(jù)前述生產(chǎn)車(chē)間面積，可得生產(chǎn)車(chē)間熱負(fù)荷10000kw。辦公樓熱負(fù)荷取70W/m2，故辦公樓熱負(fù)荷3500kw。故該園區(qū)總的空調(diào)熱負(fù)荷為13500kw。

本項(xiàng)目工業(yè)園區(qū)為內(nèi)企業(yè)為醫(yī)藥制造企業(yè)，屬二類(lèi)工業(yè)用地。根據(jù)《熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)》，同時(shí)結(jié)合各區(qū)實(shí)際情況，二類(lèi)工業(yè)用地每公頃用蒸汽按0.2-0.5t/h?？紤]園區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)有較高的用汽量，考慮整體負(fù)荷情況和同時(shí)使用系數(shù)，暫按0.45t/h每公頃計(jì)算，本項(xiàng)目預(yù)計(jì)集中供熱熱負(fù)荷為16.5t/h。

根據(jù)與企業(yè)交流和調(diào)研所得資料分析，該園區(qū)的總體電力負(fù)荷需求為18MW，包括辦公設(shè)施用電及生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備用電（不含電制冷機(jī)組用電）。

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2 項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

作為一個(gè)食品及制藥工業(yè)園區(qū)，企業(yè)的主要耗能有以下形式：熱能（蒸汽）、冷能（車(chē)間降溫降濕）和電能（設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及辦公用電）。根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源稟賦，冷熱源供應(yīng)可以有如下兩種方案：

2.1 電制冷機(jī)組+燃?xì)忮仩t

方案一擬完全采用市電供應(yīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、辦公用電及空調(diào)制冷，采用燃?xì)忮仩t供應(yīng)蒸汽和滿(mǎn)足采暖需求。根據(jù)前述負(fù)荷需求分析，本項(xiàng)目擬配置總計(jì)14078RT高效制冷機(jī)組和蒸發(fā)量為16.5t/h的燃?xì)忮仩t機(jī)組。

主設(shè)備配置表如下：

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2.2 冷熱電三聯(lián)供機(jī)組+電制冷機(jī)組

方案二擬采用燃?xì)饫錈犭娙?lián)供機(jī)組供應(yīng)生產(chǎn)電力需求、全部蒸汽需求、全部供暖需求及部分供冷需求，不足部分由市電及電制冷機(jī)組補(bǔ)充。

主設(shè)備配置表如下：

5 5 水-水板換 2 換熱量3.5MW 3 溴化鋰機(jī)組 2 額定制冷量9.3MW，額定煙氣流量57800kg/h；額定制熱量6.1MW，額定煙氣流量61079kg/h 4 高效離心冷水機(jī)組7℃-12℃：制冷量1800RT

3 運(yùn)行費(fèi)用分析

本文考慮生產(chǎn)車(chē)間生產(chǎn)用電負(fù)荷一年內(nèi)大部分時(shí)間處于24h運(yùn)行狀態(tài)，部分時(shí)間段檢修及低負(fù)荷運(yùn)行，折合全年滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間6500h。由于暫不確定園區(qū)的變壓器容量與實(shí)際需量的關(guān)系，暫按分時(shí)平均電價(jià)0.7元/kwh來(lái)計(jì)算總的運(yùn)行電費(fèi)。夏季供冷及冬季供暖分別按120天計(jì)算，考慮負(fù)荷同時(shí)系數(shù)0.6。該園區(qū)工藝蒸汽使用量與用電負(fù)荷基本同步，按全年滿(mǎn)負(fù)荷6500h進(jìn)行計(jì)算。天然氣價(jià)格暫按3.2元/Nm3計(jì)算。可得兩種方案運(yùn)行費(fèi)用如下：

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4 投資及回收期對(duì)比分析

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由上述表格對(duì)比可以看出，方案二的投資較方案一要高出很多，但是年運(yùn)行費(fèi)用要低不少，方案二相對(duì)方案一的增量投資回收期約5.3年。

本項(xiàng)目采用BOO模式，由投資方負(fù)責(zé)建設(shè)能源供應(yīng)系統(tǒng)并負(fù)責(zé)運(yùn)維，向園區(qū)供冷供熱供蒸汽，收取供冷費(fèi)用、供熱費(fèi)用、供蒸汽費(fèi)用。根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，暫定供冷價(jià)格40元/m2，供熱價(jià)格25元/m2，蒸汽300t/h。

在計(jì)算方案二收入時(shí)，將園區(qū)采用三聯(lián)供機(jī)組的電能從而減少?gòu)氖须姴少?gòu)的電費(fèi)也計(jì)列入收入。

兩種方案收入、成本、靜態(tài)回收期如下表所示：

方案一電制冷機(jī)組+燃?xì)忮仩t單位：萬(wàn)元方案二冷熱電三聯(lián)供機(jī)組+電制冷機(jī)組單位：萬(wàn)元收入 成本 收入 成本夏季供冷 1200 1330.56 1200 2395.01冬季供暖 750 414.72 750 1548.29工藝用蒸汽 3900 3120 3900 5824設(shè)備及辦公用電 --- --- 6865.6 ---合計(jì) 5850 4865.28 12715.6 9767.3毛利潤(rùn) 984.72 2948.3初投資（萬(wàn)元） 3720 14150靜態(tài)投資回收期（年） 3.78 4.80

由上表可以看出，方案一的靜態(tài)投資回收期約3.78年（稅前），投資內(nèi)部收益率26%，方案二靜態(tài)投資回收期約4.80年（稅前），投資內(nèi)部收益率19%。相較之下，方案一投資更省，回收期更短。

5 敏感性分析

利用小時(shí)數(shù)（h） 靜態(tài)回收期 投資內(nèi)部收益率電制冷+燃?xì)忮仩t100%負(fù)荷，工業(yè)用汽6500h 3.78 25.60%75%負(fù)荷，工業(yè)用汽5000h 4.94 18.71%50%負(fù)荷，工業(yè)用汽3500h 7.12 11.18%三聯(lián)供機(jī)組+電制冷100%負(fù)荷，工業(yè)用汽6500h 4.80 19.37%75%負(fù)荷，工業(yè)用汽5000h 6.85 11.88%50%負(fù)荷，工業(yè)用汽3500h 11.98 2.95%

6 結(jié)論與建議

1）傳統(tǒng)方案與采用天然氣冷熱電三聯(lián)供方案均可滿(mǎn)足園區(qū)的能源需求，傳統(tǒng)方案的投資收益略?xún)?yōu)于天然氣冷熱電三聯(lián)供方案。三聯(lián)供方案投資較傳統(tǒng)方案高出較多，但其運(yùn)行費(fèi)用較低，增量投資回收期約為5.3年，尚處于可接受范圍內(nèi)。

2）天然氣冷熱電三聯(lián)供相對(duì)傳統(tǒng)方案對(duì)利用小時(shí)數(shù)的敏感性更高，在較低負(fù)荷時(shí)，投資回收期會(huì)迅速拉長(zhǎng)。

3）目前的成本分析是以天然氣價(jià)格3.2元/m3，電價(jià)0.7元/kwh來(lái)作為輸入進(jìn)行計(jì)算。天然氣價(jià)格是參照現(xiàn)行當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)從城市燃?xì)夤举?gòu)氣價(jià)格，電價(jià)是按照工業(yè)電價(jià)加權(quán)而得，均有一定的浮動(dòng)空間。目前國(guó)際能源形勢(shì)變化較大，尤其是LNG價(jià)格下降較多。浙江地區(qū)允許企業(yè)采購(gòu)LNG作為企業(yè)用氣氣源，若園區(qū)采用自購(gòu)LNG，會(huì)大大降低天然氣的使用成本。電價(jià)是根據(jù)園區(qū)內(nèi)用電時(shí)段會(huì)有浮動(dòng)，若園區(qū)長(zhǎng)期工作在峰電時(shí)段，平均電價(jià)會(huì)有所上漲。

4）目前兩方案投資回收年限及收益率差距不大，若天然氣價(jià)格降低或使用電價(jià)上漲，兩者的經(jīng)濟(jì)性差距會(huì)被進(jìn)一步縮小，甚至天然氣冷熱電三聯(lián)供的經(jīng)濟(jì)性會(huì)優(yōu)于傳統(tǒng)方案。建議園區(qū)在建設(shè)時(shí)，充分與城市燃?xì)鈾C(jī)LNG供應(yīng)商洽談價(jià)格，并根據(jù)園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)情況推算合理電價(jià)后，確定能源供應(yīng)方案。