寶雞市第五醫院分布式能源系統的方案設計

仇一慶

（西北機器有限公司動力公司，陜西 岐山 722405）

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寶雞市第五醫院分布式能源系統的方案設計

仇一慶

（西北機器有限公司動力公司，陜西 岐山 722405）

摘要：根據寶雞市 第五醫院能源系統整體設計要求，分析天然氣分布式能源系統設計，重點對天然氣分布式能源系統的設計理念、系統配置、運行方式、經濟效益進行分析。

關鍵詞：天然氣；分布式能源；系統設計

引言

分布式能源系統的規模和容量小，并模塊化和分散式布置在用戶附近，分布式能源的操作更加靈活方便，運行成本也更低，還能實現無人值守，因而分布式能源系統更具優勢，分布式能源系統應用也越來越普遍。天然氣屬于清潔能源，能源利用率高、成本低［1］。在政府政策號召下，越來越多企事業單位嘗試將天然氣與分布式能源系統相結合。寶雞市第五醫院積極響應國家政策號召，致力于開發天然氣分布式能源系統，減少醫院供能成本，提高經濟效益［2］。本文結合寶雞市第五醫院的能源系統原有的設計，對天然氣分布式能源系統設計進行分析。

一、設計理念

分布式能源系統設計的關鍵在于設計理念是否合理，系統設計方案應該從系統、動態和全面的角度分析醫院用能情況。傳統分布式能源系統設計中，發電機為系統設計 的重點，該設計理念未充分考慮系統配置是否合理，最終導致系統難以長期穩定地運行［3］。在冷、熱、電聯供分布式能源系統設計中，發電機組確定，機組電、熱、冷比及總能效率也固定。然而用戶的實際用電需求與發電機組輸出的熱、冷和電功率并不完全相符，出現發電機組輸出的熱過多或過少。針對該問題，傳統解決方法為釋放多余熱量，降低發電機組的負荷［4］。雖然該方式可以避免設備受損，但是能源利用率低，不符合分布式能源系統的理念。該方式還可能導致系統熱電負荷嚴重失衡，造成能源系統故障。

醫院能源系統的熱負荷和冷負荷主要用于熱水、冬季采暖、夏季制冷，電負荷主要用于照明、醫療設備運行，隨著季節變化，熱負荷、冷負荷和電負荷需求也在變化。冬季熱電負荷需求最高，種熱電負荷需求特點增加了分布式能源系統設計難度［5］。因此，設計天然氣分布式能源系統前，必須對醫院的熱電比進行分析。

收集寶雞市同類醫院近三年熱電負荷運行數據，并對數據進行長時間動態分析和跟蹤測試，結合發電機組的熱電比特性，醫院的熱電負荷具有以下特點，醫院的熱水需求與醫院平均用電負荷之間的熱電比值與一般發電機組的熱電比值范圍相差較小，可以作為熱電聯供用戶對象，并且經過計算，醫院實際熱電比需求值為1.6。

二、系統配置設計

根據“按照以熱定電”設計理念［6］，確定醫院整體供能方案，天然氣熱電聯供分布式能源系統配置如下：

2×240kW燃氣內燃發電機組、330USRt燃氣直燃溴化鋰冷暖機組、600USRt燃氣直燃溴化鋰冷暖機組以及3t/h天然生活鍋爐。根據設計原則，燃氣內燃發電機組在額定功率下輸出240kW電功率，并且產出402kW熱功率，熱電比值為1.67，熱電總效率為86%。醫院原設計的580USRt蒸汽溴化鋰制冷機組，本系統設計將其改為330USRt以及600USRt天然氣直燃型冷暖機組各一臺，制冷機組的效率從1.03提升至1.4。另外，由于寶雞市第五醫院的能源系統屬新建設項目，原設計的用熱設備基本成型，因而本研究未改造用熱設備，而增設一臺3t/h燃天熱水鍋爐，并按照傳統方式為用熱設備供熱。另外，作為在發電機組故障或檢修時，對熱水系統進行補充和調節。

三、系統運行方式分析

由于醫院的熱電負荷存在季節性差異，天然氣分布式能源系統運行過程中也必然存在熱電負荷不均衡問題，因而為提高天然氣分布式能源系統運行效率及天然氣利用率，還需要對系統的運行方式進行分析，才能達到降低成本、提高經濟效益的目的。

為平衡熱負荷波動幅度較大問題，本能源系統設計時配置了一定容量的蓄熱水箱，用于調節熱負荷波動。另外，根據不同季節的熱電比差異，根據熱電比值劃分為若干階段，提高能源利用率。結合本醫院能源供應特點以及系統特點，天然氣分布式能源系統運行方式需遵守以下基本原則：

一是發電機組在電力峰時段和平時段運行，電力谷時段停止運行。

二是發電機組運行時，機組輸出功率必須不低于額定功率的75%，保證機組運行效率， 實現最高能源效率；

三是依據以冷、熱定電原則運行系統，根據用戶的冷、熱負荷需求調節發電量。如若發電機組輸出熱量超過系統額定存儲熱熱量，則降低發電機組運行負荷，采用單機運行。如若輸出電量低于用于熱負荷需求，則通過電網彌補空缺，而非釋放多于熱量。

四、經濟效益分析

根據當前熱電聯用天然氣、燃氣鍋爐用天然氣、燃氣空調機組用天然氣價格、峰時段和平時段平均電價，對天然氣分布式能源系統的經濟效益進行分析。熱電聯用天然氣、燃氣鍋爐用天然氣、燃氣空調機組用天然氣價格、峰時段和平時段平均電價分別為2.04元/Nm3、2.35元/Nm3、3.4元/Nm3、0.8元/kWh。在同等情況下，天然氣分布式能源系統運行后熱電總支出費用僅增加6萬元，而改造燃氣鍋爐方案則顯示可節約90萬元，表明天然氣分布式能源系統的經濟效益顯著。

五、結語

醫院屬于特殊單位，醫院對熱力和熱能質量的要求更高，天然氣分布式能源系統設計可以降低醫院對城市電力的依賴，實現具有戰略安全意義的能源互聯網和電力使用的“需求側管理”。但是不同醫院的熱電需求不同，對醫院能源系統進行天然氣分布式能源系統改造設計必須結合醫院的特點，綜合考慮各方面因素確定能源系統配置，才能達到系統整合的目的，提高能源利用率和經濟效益。

參考文獻

［1］王建偉，和彬彬. 對某小區天然氣分布式能源站的設計方案分析［J］.陜西電力，2014，（5）：84-86.

［2］張杰，郭甲生，張丹，等. 某醫院分布式能源系統的方案設計［J］. 上海節能，2014，（9）：36-39.

［3］李先瑞. 天然氣分布式能源系統設計時應注意的幾個問題［J］. 發電與空調，2012，（3）：7-13.

［4］曾榮鵬. 小型天然氣分布式能源系統的方案選擇及性能分析［J］. 華北電力技術，2012，（10：）：6-9+19.

［5］劉小琳，劉旭升. 淺析天然氣分布式能源系統的設計要點和應用范圍［J］. 沈陽工程學院學報（自然科學版），2013，（4）：292-295.

［6］岳偉挺，沈巧練，何中杰. 天然氣分布式能源冷熱電聯供機組配置方案設計與研究［J］. 能源工程，2015，（6）：37-41.

中圖分類號：TK01+8

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2016）07-0298-01

作者簡介：姓名：仇一慶；學歷：大專；出生年月：1960.10.11；籍貫：陜西鳳翔；民族：漢族；職稱：中級工程師；研究方向：鍋爐及采暖；工作單位：西北機器有限公司動力公司。