世博園區B片區能源中心設備配置合理性分析

孔令文 國家電網（上海）智能電網研發投資有限公司

張鵬飛 上海世博發展（集團）有限公司

張文宇 上海市建筑科學研究院

1 B片區概況

上海世博 B 片區央企總部能源中心主要為企業總部辦公樓及附屬商業服務。規劃地上建筑總面積597 288 ㎡，其中辦公面積 571 188 ㎡，商業面積26 100 ㎡。地下商業及地下通道面積約 60000 ㎡。圖1為央企分布總平面圖。

根據上海世博 B片區央企總部區的冷、熱負荷容量及特點，在該區域建設了天然氣分布式能源中心，主要為B 片區內各央企總部辦公樓及附屬商業建筑供能(不包含B 片區世博館路東側的酒店群)，供能總面積為 64.7 萬㎡，地上建筑總面積 597 288㎡，其中辦公面積 571 188㎡，商業面積 26 100 ㎡，地下商業面積約 49 978 ㎡。能源中心含燃氣內燃機+煙氣熱水型溴化鋰機組、燃氣熱水鍋爐、離心式冷水機組、蓄冷（熱）裝置，以及相應的配套設施，布置在 B03地塊內的電力大樓及規劃二路地下，占地面積約4 200 ㎡。

2 能源中心設備配置調研

能源中心設備配置見表1～表4。

表1 內燃機發電機組性能參數

表2 溴化鋰機組性能參數

表3 離心式冷水機組設備性能參數

表4 設計日機組供冷（供熱）量 kWh

3 系統運行方式

（1）夏季設計日制冷機組運行方式

設計園區夏季設計日最大小時冷負荷為56.8 MW，2臺溴化鋰機組提供的冷量為10466kW，7臺冷水機組提供的冷量為36400kW，蓄冷裝置提供的冷量9 912 kW。從22：00～06：00時2臺冷水機組利用低谷電蓄冷，在此期間將蓄冷罐蓄滿。

圖2 夏季設計日運行方式圖

（2）冬季設計日供熱機組運行方式

設計園區冬季設計日最大小時熱負荷為34.3 MW，2臺溴化鋰機組提供的熱量7 440 kW，3臺供熱量為6 000 kW的燃氣熱水鍋爐提供的熱量為18 000 kW，蓄熱水箱提供的熱量為8 840 kW。從22：00～05：00時2臺溴化鋰機組在此期間將蓄熱罐蓄滿。

圖3 冬季設計日運行方式圖

（3）過渡季典型日制冷機組運行方式

設計園區過渡季典型日最大小時冷負荷為30.3MW，2臺溴化鋰機組提供的冷量10466kW，3臺冷水機組提供的冷量15 600 kW，蓄冷裝置提供的冷量4 269 kW。從22：00～06：00時2臺冷水機組利用低谷電蓄冷，在此期間將蓄冷罐蓄滿。

圖4 過渡季典型日供冷運行方式圖

（4）過渡季典型日供熱機組運行方式

設計園區過渡季典型日最大小時熱負荷為8.9MW，2臺溴化鋰機組提供的熱量7 440 kW，1臺燃氣熱水鍋爐提供的熱量為1 440 kW，蓄熱水箱提供的熱量為0 kW。

圖5 過渡季典型日供熱運行方式圖

表5 供冷期（供熱期）機組供冷（供熱）量 MWh

供能總平衡關系如表4、表5所示。系統運行模式為：夏季白天由溴化鋰機組提供基本的冷負荷，同時采用水蓄冷提供日常冷負荷，采用電制冷機組進行調峰。夏季晚上電制冷機組利用低谷電進行水蓄冷。冬季白天由溴化鋰機組提供基本的熱負荷，同時采用水蓄熱提供日常熱負荷，采用燃氣熱水鍋爐進行調峰。冬季晚上利用溴化鋰機組和燃氣熱水鍋爐進行蓄熱。

通過從三聯供系統的配置與運行策略得出，全年供冷量18 284 MWh，供熱量11 580 MWh，2臺內燃機發電機基本全年運行365 d，運行14 h/d，發電量3 622 kWh/h，消耗天然氣1 013 m3/h，天然氣熱值按38 931kJ/m3計算，聯供系統的年平均能源綜合利用率為86%，大于《燃氣冷熱電三聯供工程技術規程》70%的要求。

4 能源中心設備配置分析

能源中心規劃供能總面積64.7萬㎡，其中地上59.7萬㎡。園區設計最大冷負荷為56.8 MW，設計最大熱負荷為34.3 MW，單位建筑面積冷負荷87 W/㎡，熱負荷53 W/㎡；單位地上建筑面積冷負荷95 W/㎡，熱負荷57 W/ ㎡。

國內外辦公建筑有代表性空調概算指標整理如表6所示。通過對比可以看出，本能源中心設計容量針對整個規劃區來講比較緊湊，不能滿足地下商業區域空調需求，用能高峰時候需要其他形式的冷熱源補充供冷供熱。

另一方面能源中心設計最小化，可以避免大系統大容量，有利于提高系統運行效率，尤其在規劃區運行初期可以降低運行費用。

表6 辦公建筑空調負荷概算指標

5 結語

從三聯供系統的配置與運行策略可以得出，在設計日最大負荷時段，冷負荷分別由三聯供系統、冷水機組和水蓄冷聯合提供，為保證三聯供系統的利用時數，適當減少其配置，從而可以降低初投資，提高能源中心的綜合效率。

從設計最小負荷看，通過本方案的三聯供系統配置，在一天中最低負荷時段，可以僅通過三聯供系統向外供冷、供熱，從而提供了整個系統設備利用率。另一方面，設計負荷基于所有辦公樓人員齊備進行預測的，將來實際運行時尤其初期投入階段，可能實際冷熱較低，因此適當降低三聯供系統的容量配置，可以降低由于初期冷、熱負荷較低帶來的風險。