燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)在醫(yī)院中應(yīng)用

朱 惠 上海申能能源服務(wù)有限公司

0 引言

目前，分布式供能系統(tǒng)已成為各國(guó)應(yīng)對(duì)節(jié)能減排而共同選擇的有效手段之一。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)作為分布式供能系統(tǒng)家族中的一員，其具有的一次能源利用率高、安裝使用方便、運(yùn)行可靠穩(wěn)定、節(jié)能減排效果明顯等諸多優(yōu)勢(shì)而成為城市構(gòu)建可持續(xù)能源系統(tǒng)的首選方式。

1 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)除了能源利用率高和環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)外，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以讓用戶享有充分的用電“選擇權(quán)”，用電選擇權(quán)主要體現(xiàn)在用戶可以掌握自身發(fā)電成本和用電需求，在峰值電價(jià)時(shí)選擇自身發(fā)電，這樣可以有效的緩解用電壓力和降低能耗成本[1]。

2 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在一次能源利用效率、運(yùn)行可靠性和節(jié)能減排效果上具有其他分布式供能方式和傳統(tǒng)供能方式所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際運(yùn)行使用上熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的確存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，比如日常運(yùn)行維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備商零配件壟斷風(fēng)險(xiǎn)，以及燃料成本不可控風(fēng)險(xiǎn)，這些因素直接影響到熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)日常運(yùn)行成本和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用運(yùn)行分析

醫(yī)院作為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用首選用戶，主要是因?yàn)獒t(yī)院能耗較大，而且用電用熱在各個(gè)季節(jié)段內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。現(xiàn)選擇一家具有代表性的三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院作為分析對(duì)象，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

3.1 案例基本情況

醫(yī)院總建筑面積72 000㎡，核定床位數(shù)600張、平均日門診量為3 000人次，是一所教學(xué)、科研、保健為一體的現(xiàn)代化三級(jí)甲等綜合醫(yī)院，該院使用了一套熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來(lái)提供一部分的電能和熱能。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)主要參數(shù)如表1。

表 1 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)主要參數(shù)

3.2 系統(tǒng)概況

圖1 醫(yī)院生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)圖

醫(yī)院熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)所發(fā)電力就地消耗，余熱用于制取生活熱水供全院使用。系統(tǒng)工作原理（參見(jiàn)圖1）：市政補(bǔ)水經(jīng)過(guò)空調(diào)余熱回收系統(tǒng)預(yù)加熱，然后再由熱電聯(lián)產(chǎn)余熱進(jìn)行二次加熱，最后產(chǎn)生60℃的生活熱水接入保溫水箱，在熱水用量小于實(shí)際使用量時(shí)，多出部分進(jìn)行儲(chǔ)存待用水高峰時(shí)使用；在熱電聯(lián)產(chǎn)出現(xiàn)故障或者保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)急補(bǔ)水保證最低供水量，生活熱水由鍋爐加熱保證病房正常用水。這種“先用后續(xù)”的設(shè)計(jì)思路可以最大限度的使用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)余熱，提高系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。

3.3 運(yùn)行策略

根據(jù)醫(yī)院實(shí)際電力負(fù)載和生活熱水用量進(jìn)行不斷優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整后的運(yùn)行周期分為夏期、冬期和過(guò)渡期，在滿足醫(yī)院生活熱水使用量的情況下，開(kāi)機(jī)時(shí)間段根據(jù)電力峰谷平不同單價(jià)進(jìn)行有選擇性的優(yōu)化設(shè)定。

運(yùn)行時(shí)間段：目前根據(jù)醫(yī)院實(shí)際熱水用水量測(cè)算，在夏期每天用水量在60 m3左右，冬期每天用水在140 m3左右，過(guò)渡期每天用水在90 m3左右，以熱電聯(lián)產(chǎn)“以熱定電”原則為準(zhǔn)則，再結(jié)合醫(yī)院用水和電力峰谷平電價(jià)數(shù)據(jù)（表2、表3），對(duì)運(yùn)行時(shí)間段進(jìn)行設(shè)定如表4。

中國(guó)原油戰(zhàn)略接替的現(xiàn)實(shí)指向?yàn)椋焊鞔笈璧氐纳顚印⒑Ｉ系那靶律绾Ｏ嗟貙印⑽鞑馗咴⒅袊?guó)北部“中亞陸間區(qū)南帶”的上古生界。

3.4 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析[2]

（1）計(jì)算依據(jù)

運(yùn)行成本：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所發(fā)生的相關(guān)費(fèi)用，包括燃料成本、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)成本、系統(tǒng)自耗電成本和勞動(dòng)力成本四部分。

表2 上海市夏季電力單價(jià)表

表3 上海市非夏季電力單價(jià)表

表4 運(yùn)行時(shí)間段設(shè)定

式中：CT–系統(tǒng)運(yùn)行總成本（元/h）；

FC–天然氣使用成本（元/h）；

MC–設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)成本（元/h）；

LC–勞動(dòng)力成本（元/h）；

EC–系統(tǒng)電力消耗成本（元/h）。

通常設(shè)備商提供的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用包含勞動(dòng)力成本。

經(jīng)濟(jì)收益：傳統(tǒng)供能方式提供與熱電聯(lián)產(chǎn)等量能源所需要的費(fèi)用和熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行所需要的費(fèi)用之間的差值。

式中：MS–經(jīng)濟(jì)收益（元/h）；

MT–傳統(tǒng)供能方式提供與熱電聯(lián)產(chǎn)等量能源所需要的費(fèi)用（元/h）。

標(biāo)煤節(jié)省量：熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)消耗的標(biāo)煤與傳統(tǒng)方式提供等量能源消耗的標(biāo)煤之間的差值。

式中：QS–標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)省量（kg/h）；

QT–傳統(tǒng)供能方式提供與熱電聯(lián)產(chǎn)等量能源消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤（kg/h）；

QC–熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤（kg/h）。

CO2減少量：熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的CO2與傳統(tǒng)方式提供等量能源所產(chǎn)生的CO2之間的差值。

式中：WCO2–CO2減少量（kg/h）；

WT–傳統(tǒng)供能方式提供與熱電聯(lián)產(chǎn)等量能源產(chǎn)生的CO2（kg/h）；

WC–熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的CO2（kg/h）。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)上海市政府頒發(fā)的分布式供能扶持政策[3]，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)享有政府天然氣優(yōu)惠氣價(jià)和一次性設(shè)備補(bǔ)助。小時(shí)經(jīng)濟(jì)效益按（表5）上海市天然氣單價(jià)和（表2、3）上海市電力電價(jià)為測(cè)算依據(jù)，結(jié)合運(yùn)行時(shí)間段（表4）進(jìn)行計(jì)算，熱電聯(lián)產(chǎn)小時(shí)運(yùn)行收益結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 上海天然氣單價(jià)表

表6 熱電聯(lián)產(chǎn)小時(shí)運(yùn)行收益

（3）節(jié)能環(huán)保效益

以標(biāo)煤耗量和CO2排放量為依據(jù)，對(duì)傳統(tǒng)供能方式和該醫(yī)院熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)供能方式的小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)煤耗量和二氧化碳排放量進(jìn)行對(duì)比見(jiàn)表7。

表7 標(biāo)煤消耗量和CO2排放量對(duì)比

3.5 熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用結(jié)果

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)比分析，醫(yī)院熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)揮了分布式供能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，充分利用峰谷電價(jià)和燃?xì)鈨?yōu)惠政策，按照現(xiàn)開(kāi)機(jī)計(jì)劃（表4）每年總運(yùn)行時(shí)間在3 000 h左右，每年可節(jié)省能源開(kāi)支76萬(wàn)元，每年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤耗186t,每年CO2排放減少690 t。

4 結(jié)論

隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的進(jìn)一步明確以及長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略的實(shí)施，燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)這種舊思路新用法的方式可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)集中式發(fā)電的不足，尤其在一些遠(yuǎn)離發(fā)電廠的大城市中，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)越性得到了充分體現(xiàn)。醫(yī)院作為城市中能耗較高的公共建筑單位，合理有效的利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，使其真正成為集中式供能方式的一種有益補(bǔ)充，在城市優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低能耗和節(jié)能減排中做出貢獻(xiàn)。醫(yī)院使用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的社會(huì)意義毋庸置疑，但是面對(duì)天然氣價(jià)格不斷上漲所帶來(lái)的運(yùn)行成本上升，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)收益還有待進(jìn)一步研討。

[1] 陳柳欽 分布式能源發(fā)展軌跡與前景展望[J]《價(jià)格與市場(chǎng)》2014-3

[2] 魏會(huì)東、吳靜怡、王如竹 樓宇級(jí)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用分析[J]《建筑科學(xué)》2007-6

[3] DG/TJ08-115-2008上海市工程建筑規(guī)范《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》