中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：工業(yè)園區(qū)具有能源需求大、耗能集中等特點(diǎn)。 天然氣分布式能源站可作為園區(qū)配套基礎(chǔ)設(shè)施工程，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的冷、熱、電三聯(lián)供，幫助園區(qū)企業(yè)節(jié)省用能成本，減少設(shè)備運(yùn)營投資， 增強(qiáng)園區(qū)招商吸引力；同時(shí)，可大幅減少污染物排放，實(shí)現(xiàn)地區(qū)“綠色發(fā)展”，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
本文將以某工業(yè)園區(qū)為例，介紹一套分布式能源項(xiàng)目合理的裝機(jī)分析方法。
1 熱負(fù)荷分析
1.1 園區(qū)現(xiàn)有負(fù)荷
目前工業(yè)園區(qū)主要用能企業(yè)有 4 家汽車公司和 10 家生物制藥公司。 通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，各企業(yè)的負(fù)荷類型多，情況比較 復(fù)雜；企業(yè)自備小鍋爐運(yùn)行與維護(hù)管理的成本高，能源利用效率低于分布式供能系統(tǒng)的綜合能源利用效率；部分供熱小鍋爐減排設(shè)施配套不夠完善，對環(huán)境影響較大。
為此，以分布式能源站替代上述小型鍋爐及電制冷機(jī)組，滿足園區(qū)企業(yè)用熱(冷)負(fù)荷的需求。
1.2 熱負(fù)荷分析
園區(qū)內(nèi)熱負(fù)荷均為工業(yè)熱負(fù)荷， 包含非季節(jié)性的生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷和季節(jié)性的工業(yè)建筑的采暖、空調(diào)熱負(fù)荷。 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研資料，園區(qū)目前存在冷負(fù)荷需求的企業(yè)有只有汽車公司 A 和 D，有熱水負(fù)荷需求的企業(yè)有 A、B、C 和 D。 其中，A 每天運(yùn)行時(shí)間為 16h，B、C 和 D 的每天運(yùn)行時(shí)間為12h，D 近期將把運(yùn)行時(shí)間改為 16h。 園區(qū)目前用汽負(fù)荷企業(yè)需求分散，介質(zhì)為飽和蒸汽。 冷水供水參數(shù)約為 7~10°C，熱水供水參數(shù)約為 95~125°C，供蒸汽參數(shù)約為 0.5MPa 的飽和蒸汽。
1.3 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷
鑒于項(xiàng)目近期負(fù)荷主要為已投運(yùn)企業(yè)及在建企業(yè)提供冷、熱、電負(fù)荷，且已與大部分這類企業(yè)簽訂了供能意向協(xié)議，本次設(shè)計(jì)將現(xiàn)有及近期熱負(fù)荷統(tǒng)一考慮，由新建機(jī)組集中供熱。
1.3.1 熱水負(fù)荷
根據(jù)上述用戶熱水負(fù)荷要求，綜合考慮以能源站為中心最遠(yuǎn) 3km 和 5km 的供熱距離，熱力網(wǎng)采用蒸汽作為供熱介質(zhì)，并在汽車公司 A 和 D 側(cè)各設(shè)置 1 座汽水換熱站，蒸汽產(chǎn)生的疏水全部回收。
考慮汽水換熱站側(cè)換熱系數(shù)和管道供熱系數(shù)均為 0.95，并依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 34-2010)，考慮 5%的蒸汽管網(wǎng)損失和焓降后，折算到抽凝機(jī)抽汽參數(shù)為:P= 0.8MPa·a;t=290.4°C，背壓機(jī)供熱參數(shù)為 0.8MPa、280°C，各用戶熱負(fù)荷折算后各月的用汽量如表 1。
1.3.2 制冷負(fù)荷
本工程冷負(fù)荷優(yōu)先利用熱網(wǎng)加熱器換熱后的冷凝水進(jìn)行制冷，提供空調(diào)用冷凍水，其余不足部分采用蒸汽雙效型溴化鋰機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)充。各用戶冷負(fù)荷折算后各月的用汽量如表 2。
1.3.3 工業(yè)用汽負(fù)荷
依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 34-2010)，生產(chǎn)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)可取 0.6~0.9。綜合考慮經(jīng)開區(qū)的行業(yè)類別，將經(jīng)開區(qū)的生產(chǎn)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)取 0.8， 考慮 5%的管網(wǎng)損失后，折算到汽機(jī)抽汽口。
結(jié)合工業(yè)蒸汽用戶類型及工業(yè)蒸汽熱負(fù)荷收資，繪制典 型日負(fù)荷圖(已考慮各企業(yè)同時(shí)使用系數(shù))，詳見圖 1。
綜上，經(jīng)分析折算，匯總園區(qū)工業(yè)熱負(fù)荷(折算到汽機(jī)抽汽口)，詳見表 3。
根據(jù)上述熱負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與整理資料， 匯總本工程的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷如表 4。
2 裝機(jī)分析
2.1 主機(jī)配置
根據(jù)投資方的要求及電力平衡的結(jié)果，能源站所發(fā)電量 先滿足工業(yè)園區(qū)的電力負(fù)荷需求，剩余電量全部上網(wǎng)?？紤]到本工程性質(zhì)為燃?xì)夥植际侥茉礋犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，應(yīng)符合總熱效率年平均大于 70%指標(biāo)。基于以上因素，本工程擬選以下兩種配置方案:
方案一:1×50MW 級燃?xì)廨啓C(jī)+1 臺(tái)雙壓余熱鍋爐+1× 14MW 抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組成聯(lián)合循環(huán)，2×15MW 級燃?xì)廨啓C(jī)+2×27t/h 單壓余熱鍋爐組成簡單循環(huán)，并設(shè)置 4×25t/h 燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐。 全廠最大供汽量 205.2t/h。
方案二:2×50MW 級燃?xì)廨啓C(jī)+2 臺(tái)雙壓余熱鍋爐+1× 8.26MW 背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組+1×14MW 抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組， 并設(shè)置 4×20t/h 燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐。 全廠最大供汽量 205.5t/h (見表 5)。
從以上計(jì)算結(jié)果分析可以得出:兩個(gè)方案滿足《燃?xì)夥植?式供能站設(shè)計(jì)規(guī)范》熱電比及年平均熱效率的要求;在滿足熱 (冷)負(fù)荷需求下，方案一初期投資較低，全廠熱效率較高，比方案二多節(jié)約標(biāo)煤 2514t/a。 故本工程推薦方案一。
2.2 機(jī)組運(yùn)行模式及供熱/冷方案
2.2.1 機(jī)組正常運(yùn)行模式
(1)采暖期供熱工況
三臺(tái)燃機(jī) 100%負(fù)荷運(yùn)行。
抽凝機(jī)組最大供汽量 54.2t/h (含余熱鍋爐低壓蒸汽量)，加上兩臺(tái)簡單循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐供汽量 51t/h，合計(jì)能提供的總汽量 105.2t/h，不能滿足園區(qū) 148t/h 的平均用汽熱負(fù)荷需求，故需考慮啟動(dòng) 25t/h 燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐，滿足工業(yè)熱用戶的平均熱負(fù)荷和最大熱負(fù)荷需求。
(2)制冷期供熱工況
三臺(tái)燃機(jī) 100%負(fù)荷運(yùn)行。
抽凝機(jī)組額定供汽量 30t/h，最大供汽量 54.2t/h(含余熱鍋爐低壓蒸汽量)， 加上兩臺(tái)簡單循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐供汽量51t/h，能滿足園區(qū) 98t/h 的平均用汽熱負(fù)荷的需求，但不能滿足 129t/h 最大用汽熱負(fù)荷的需求，此時(shí)需啟動(dòng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐， 滿足最大熱負(fù)荷的需求。
(3)夜間供熱工況
一臺(tái)燃機(jī)在 100%負(fù)荷下運(yùn)行。
2.2.2 機(jī)組故障時(shí)運(yùn)行模式
(1)采暖期供熱工況
本工程采暖期工業(yè)熱負(fù)荷平均蒸汽耗量約為 148t/h。當(dāng)能源站中抽凝機(jī)組檢修或運(yùn)行故障時(shí)， 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組可考慮從所帶余熱鍋爐的中壓過熱器出口管道上直接抽汽，經(jīng)減溫減壓后供至管網(wǎng)。此時(shí)，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組所能提供的最大供汽量可增至約 74t/h; 加上兩套簡單循環(huán)機(jī)組及現(xiàn)有的調(diào)峰鍋爐 (合計(jì) 100t/h)可滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負(fù)荷要求。當(dāng)簡單循環(huán)機(jī)組檢修或運(yùn)行故障時(shí)， 可考慮啟動(dòng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負(fù)荷要求。
(2)制冷期供熱工況
本工程制冷期工業(yè)熱負(fù)荷平均蒸汽耗量約為 98t/h。 當(dāng)能源站中抽凝機(jī)組檢修或運(yùn)行故障時(shí)， 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組可考慮從 所帶余熱鍋爐的中壓過熱器出口管道上直接抽汽，經(jīng)減溫減 壓后供至管網(wǎng)。此時(shí)，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組所能提供的最大供汽量可增至約 74t/h;加上兩套簡單循環(huán)機(jī)組及現(xiàn)有的調(diào)峰鍋爐(合計(jì) 100t/h)可滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負(fù)荷要求。當(dāng)簡單循環(huán)機(jī)組 檢修或運(yùn)行故障時(shí)，可考慮啟動(dòng)燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐滿足園區(qū)企業(yè)工業(yè)熱負(fù)荷要求。
3 經(jīng)濟(jì)分析
3.1 資金籌措方案
注冊資本金為建設(shè)方投資的 20%， 融資方式暫按向國內(nèi)銀行貸款考慮， 利率 4.9%上浮10%為 5.39%(按季計(jì)息)，還款期為 10 年，寬限期 2 年，采用本金等額還款方式，流動(dòng)資金貸款利率為 4.35%。 工程靜態(tài)投資:80757 萬元， 單位投資 8591 元/kW;動(dòng)態(tài)投資 83492 萬元，單位投資 8882 元/kW;其中建貸利息 2735 萬元。
3.2 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
本項(xiàng)目是在保證企業(yè)成本費(fèi)用、稅金、盈余公積金、企業(yè) 用于還貸的利潤、機(jī)組投產(chǎn)后 10 年內(nèi)還清貸款，還款采用本金等額償還方式，按固定冷熱價(jià)與電價(jià)正算收益和經(jīng)濟(jì)效益分析。 財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值等指標(biāo)見表 6 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)一 覽表。
4 總結(jié)
綜上所述，仔細(xì)分析園區(qū)冷熱負(fù)荷數(shù)據(jù)，合理進(jìn)行項(xiàng)目主機(jī)配置，對項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性具有較大意義。本天然氣分布式能源項(xiàng)目的建設(shè)可以滿足園區(qū)內(nèi)企業(yè)的熱負(fù)荷需求，對節(jié)約能源，減少城市大氣污染物排放，提高城市環(huán)境保護(hù)質(zhì)量有著十分重要的意義。
責(zé)編：杉杉
