李 林 李 健 寧志鑫 陳春曉

國核示范電站有限責(zé)任公司

0 序言

本文調(diào)研內(nèi)容以上海市的燃?xì)獍l(fā)電、燃?xì)馊?lián)供項目為核心，調(diào)查了從1999 年到2022 年投運的不同時期的項目，項目跨度24 年，也見證了這24 年間國內(nèi)外技術(shù)的更新?lián)Q代和上海的飛速發(fā)展。

調(diào)研的用戶類型：本次調(diào)研涉及15個分布式供能項目，包括商務(wù)區(qū)、大型商場、醫(yī)院、機場、工業(yè)區(qū)、酒店、度假區(qū)、辦公大樓、大學(xué)校園等近10 種用戶負(fù)荷類型。

調(diào)研的機組廠商：所調(diào)研的項目涉及的機組包括顏巴赫、洋馬、康明斯、卡特彼勒、曼海姆、MTU 廠家的燃?xì)鈨?nèi)燃機，以及西門子、索拉、中航等廠家的燃?xì)廨啓C。

調(diào)研的機組類型：燃?xì)鈨?nèi)燃機和燃?xì)廨啓C，大部分為進(jìn)口機組，也有部分國產(chǎn)機組。

調(diào)研的機組負(fù)荷：所調(diào)研的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機組的功率范圍為350~4 401 kW，燃?xì)廨啓C發(fā)電機組功率范圍包括1.2~10 MW。基本涵蓋了分布式主要的用戶，調(diào)研所選項目也盡可能典型，以便日后追蹤調(diào)查。

通過調(diào)研工作，得到如下結(jié)論與建議：

1 調(diào)研結(jié)論

1.1 項目的運行效率

根據(jù)調(diào)研對象提供的數(shù)據(jù)來看，所調(diào)研項目機組普遍運行良好，年平均能源利用率均在70%以上，最高達(dá)到90%，由調(diào)研對象提供的年運行小時數(shù)2 000-8 000 h 不等，但都能滿足《上海市天然氣分布式供能系統(tǒng)和燃?xì)饪照{(diào)發(fā)展專項扶持辦法》中年利用時數(shù)達(dá)到2 000 h及以上的要求。

1.2 投資經(jīng)濟效益（回收期）

除個別調(diào)研對象獲得補助高，年滿發(fā)小時數(shù)高，回收期短以外，總體投資經(jīng)濟效益低，在項目良好運行情況下區(qū)域分布供能投資回收期10-15 年，醫(yī)院等小型項目投資回收期8-10 年（在獲得政府財政扶持和電力、燃?xì)獯罅χС值臈l件下）；根據(jù)多家調(diào)研對象的概算，僅滿發(fā)小時數(shù)達(dá)到2 500 h 以上，才能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

1.3 運營模式

商業(yè)運營模式主要包括自運自營、合同能源管理兩種方式，其中大部分采用合同能源管理的方式。

1.4 項目的自動化水平及運行班制

運行自動化水平達(dá)到能在控制室內(nèi)通過LCD操作站對能源中心進(jìn)行集中監(jiān)控和正常運行時的監(jiān)視和控制。系統(tǒng)自動化程度高，已經(jīng)做到了全自動運行。

1.5 設(shè)備部件故障率

設(shè)備故障率低，幾乎沒有由于系統(tǒng)自身原因引起的故障停機。近幾年設(shè)備的整體價格下降了20%左右，主要是提高了除核心設(shè)備以外的配套設(shè)備的國產(chǎn)化率。對于部件故障與損耗來說，內(nèi)燃機組的火花塞屬于高損耗件，短則1 月、數(shù)月，長則1年就需要更換；空氣過濾器、油過濾器是更換頻率較高件，易堵塞，需要定期檢查更換；在備件中常備有這些部件，小部分零件自己更換，主要還是由廠家提供零件并維修。機油需要定期更換，約每月都需要更換一次，有調(diào)研對象反映，如果能進(jìn)行機油成分檢測，確定更換周期，更加科學(xué)。

1.6 維護保養(yǎng)等級與周期

根據(jù)不同公司，不同的運行小時數(shù)，檢修維護等級不同，廠商會幫助用戶制定相應(yīng)的保養(yǎng)計劃。一般情況下，平均每2年維保5次，其中基本上1 100 h左右換機油，2 000 h 微保養(yǎng)，10 000 h 小保養(yǎng)，24 000 h 大保養(yǎng)。不利于運行的問題是：設(shè)備大修及關(guān)鍵零部件更換周期較長（約2個月）。燃機返廠大修的時間由投資、運營方自行決定，一般要求運行超過30 000 h 需返廠大修，具體大修工作包括：為適應(yīng)新發(fā)動機的管路改造；機座顯示器更新；對控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)進(jìn)行校驗；對操作系統(tǒng)升級及合理化完善；更換全部潤滑油；對機罩進(jìn)行密封修補。維保具體工作：（1）服務(wù)范圍：發(fā)電機組、馬達(dá)控制中心、發(fā)電機、余熱鍋爐系統(tǒng)、其它（控制、直流電、冷卻系統(tǒng)、儀表開關(guān)）等；（2）工作內(nèi)容主要為設(shè)備檢查、安全測試、試驗、校正、保養(yǎng)、一般性維修等。

1.7 維護檢修費用

設(shè)備維護保養(yǎng)成本在0.04~0.25 元/kW 不等（各企業(yè)財務(wù)科目設(shè)置不同，統(tǒng)計結(jié)果有較大差異）。增加脫硝裝置，預(yù)計會增加成本0.02 元。單位發(fā)電量維護檢修費用高的原因主要有：

（1）備件依賴設(shè)備供應(yīng)商；

（2）有些部件故障率高，如：內(nèi)燃機的火花塞。

（3）如果由外國工程師檢修，人工費用每天可達(dá)數(shù)千甚至上萬元；

（4）設(shè)備被動度保養(yǎng)；

（5）設(shè)備滿發(fā)小時數(shù)少。

針對以上五點，提出降低維護檢修費用的措施如下：

（1）購買機組設(shè)備時應(yīng)在合同中提前與設(shè)備廠家商議好機組部件維修更換的費用，避免故障維修時設(shè)備供應(yīng)商漫天要價；

（2）某些故障率高的部件（如：火花塞、活塞環(huán)、墊片等）應(yīng)存有備件以便隨時更換，避免因部件不能及時更換造成的生產(chǎn)損失；

（3）投資方在與設(shè)備商簽訂供貨合同時應(yīng)明確設(shè)備廠家的職責(zé)，協(xié)商好檢修人員的費用，以避免后期檢修造成的額外支出；

（4）根據(jù)實際運行情況制定合理的維修保養(yǎng)計劃，避免設(shè)備過度保養(yǎng)；

（5）當(dāng)采用多臺機組運行時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷需求變化調(diào)節(jié)機組的啟停，盡可能使機組處于滿負(fù)荷運行狀態(tài)。

1.8 系統(tǒng)型式

本次調(diào)研的分布式供能系統(tǒng)的設(shè)計主要包括冷熱電三聯(lián)供和熱電聯(lián)供兩種方式。冷熱電三聯(lián)供主要的運行方式為發(fā)電機組根據(jù)負(fù)荷需要進(jìn)行發(fā)電，然后利用發(fā)電之后的高溫余熱進(jìn)行供冷供熱。夏季主要采用發(fā)電機組的高溫余熱與冷水機組相連接進(jìn)行供冷；冬季主要利用發(fā)電機組的高溫余熱與換熱器相連接進(jìn)行供熱。熱電聯(lián)供的主要運行方式為發(fā)電機組發(fā)電后產(chǎn)生的高溫余熱與余熱鍋爐相連接，產(chǎn)生高溫蒸汽，供給用戶使用。

2 設(shè)計上的幾條建議

通過調(diào)研，從設(shè)計角度，提出如下建議：

1）幫助用戶爭取政策支持，有利市場開拓

如果能幫助/協(xié)助/配合用戶爭取政策支持，無疑是給用戶吃了一顆定心丸，原因如下：當(dāng)前的政府政策支持有明確的時效性，造成對以后的政策預(yù)期存在很大的不確定性，基于政策在分布式供能發(fā)展中的巨大作用，這種不確定對企業(yè)中長期規(guī)劃會產(chǎn)生較大影響；目前分布式供能項目獲得的電力、燃?xì)獾闹С趾蛢?yōu)惠缺乏統(tǒng)一的具有操作性的政府文件支撐，從而增加了項目規(guī)劃建設(shè)和運營的難度；分布式供能項目僅依靠企業(yè)自身努力經(jīng)濟上難以長期維持，需要政府常態(tài)化的政策扶持；從本次調(diào)研得到的反饋來看，分布式三聯(lián)供并沒有預(yù)想中的在上海遍地開花，其中最大的阻力還是政策上能否拿到國家的補貼或者是爭取到優(yōu)惠的氣價和余電上網(wǎng)的資格，成了用戶能否盈利的關(guān)鍵因素。

2）設(shè)計之初，應(yīng)充分考慮終端用戶負(fù)荷匹配問題

當(dāng)能源中心發(fā)出的冷熱電源只能使用5-6 h時，肯定難以有一個理想的投資回報率。若存在多個用戶時，不同用戶的使用峰值交錯開，使得全天的平均運行功率能穩(wěn)定在一定范圍，開機時間維持在12 h 以上（即年運行小時數(shù)達(dá)到5 000 h），盈利能力就比較可觀。

3）考慮未來負(fù)荷發(fā)展，采取模塊化設(shè)計

區(qū)域分布式供能負(fù)荷的增長有3-5 年的滯后（培育期），因此要堅持需求導(dǎo)向，在產(chǎn)品選型上選擇成熟產(chǎn)品和已經(jīng)集成整合的產(chǎn)品（系統(tǒng)），便于模塊化擴展（容量）；

4）熱機類型（內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C）選擇

第一，總的來說使用燃?xì)廨啓C的比較少，調(diào)研中，調(diào)研對象反映的原因是：一方面燃?xì)廨啓C能提供較大功率，而分布式項目往往沒有那么大的負(fù)荷，另一方面投資方希望能盡可能降低從投資到設(shè)備報廢整個周期內(nèi)的運營維護費用，那么內(nèi)燃機的整機初投資、維修維護費用、備品備件價格仍然具有明顯的經(jīng)濟性優(yōu)勢。但是，需注意：本次所調(diào)研的中航的軍用燃?xì)廨啓C因為是退役的燃?xì)廨啓C，價格低、維護工作量也很小，維護費用大約為0.02-0.03元/kWh，是一個特例，不是普遍現(xiàn)象，主要原因是它為軍用退役產(chǎn)品。第二，內(nèi)燃機的發(fā)電效率比燃?xì)廨啓C大很多（可能為一倍及以上），但是綜合效率燃?xì)廨啓C高于內(nèi)燃機，即：燃?xì)廨啓C熱效率高，如果采用國產(chǎn)中航燃?xì)廨啓C，運行可靠，故障極少，初投資并不高，供熱量大，是一個不錯的選擇，根據(jù)內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C的此特點，可以有針對性地滿足特定用戶電、熱（冷）負(fù)荷要求。

5）煙氣-水（蒸汽）板式換熱器的使用

相對于余熱鍋爐，該設(shè)備價格低，構(gòu)造簡單，占地小，應(yīng)優(yōu)先選用。

6）煙氣-熱水余熱型溴化鋰機組的選型

如果用戶有冷、熱兩種負(fù)荷需求，宜選用制冷制熱兩用型溴化鋰機組，不宜選用制冷單用型溴化鋰機組。

7）進(jìn)口設(shè)備VS國產(chǎn)設(shè)備

進(jìn)口設(shè)備性能更好、更加可靠，但是部件必須從外商購置，人工費高，總運維費用高。本報告建議：①不得已時，熱機選擇國外產(chǎn)品，其它所有設(shè)備如發(fā)電機等選用國內(nèi)產(chǎn)品；②指導(dǎo)甲方在購買合同中，規(guī)定部件購買價格、人員費及其它外商提供服務(wù)的費用，以控制后期的運維費用。

8）幫助用戶拓寬備件渠道

設(shè)備選型時，因為可選的可靠機型多是國外機型，初投資和維護維修費用都比較貴，尤其是大修時要送回原廠，導(dǎo)致大修周期很長。若是能爭取到能提供原廠備件的第三方公司，或是盡可能低的維護維修費用，將節(jié)省一大筆投資費用。

9）儲能裝置的應(yīng)用

若在系統(tǒng)中加入儲能裝置，可以存儲三聯(lián)供系統(tǒng)中多余的電能、冷量和熱量，也能一定程度上提高經(jīng)濟性。

10）系統(tǒng)設(shè)計建議

終端用戶負(fù)荷波動大時，余熱供冷、供熱有時難以及時供應(yīng)到位，建議系統(tǒng)中要有燃?xì)忮仩t、電制冷機組或者儲冷儲熱裝置，以滿足用戶短期內(nèi)的峰值負(fù)荷需求。