冷熱電三聯供工程系統配置方案

◎高建華

冷熱電三聯供工程系統配置方案

◎高建華

通過對冷熱電聯供工程工程冷、熱、電負荷的分析，進行系統優化配置。采用燃氣鍋爐作為系統采暖熱源，采用燃氣內燃機作為電力供應，采用電制冷機為冷源，同時采用預熱直燃機來有效利用發電機余熱。從設備總投資和運行費用兩方面分析對比，小機組方案投資低，經營費用低，適合作為商業區能源站。

工程概述

工程概況。某商業區規劃占地面積40700m2，建設占地面積為16237m2，某商業區項目共有5個組成部分，1號樓商務、2號樓寫字樓、3號樓創意空間，1到4層為品牌店與生活超市；地下為四層，為地下停車場。其中供冷/熱的建筑面積為80420.1m2。

負荷分析

供能時間。根據氣候特點及本項目建筑使用性質，確定商業區能源站計算采暖期為11月1日至次年3月31日，共計151天/采暖季（5個月）；制冷期為5月1日至9月30日，共153天/年。生活熱水為全年供應。商場，餐飲、管理等商業類建筑為全日制供能，寫字樓類建筑為工作日供能，周末不供。本項目每日的供能時間為8：00～22：00，共14個小時。

電負荷。分別對商業區冬、夏季最大日的總用電負荷行預測，總電負荷包括建筑電負荷及能源站自耗電負荷。經測算，某商業區夏季最大日電負荷最高值為5.9MW，最低值為0.4MW，冬季最大日最高電負荷為3.2MW，最低值為0.4MW。最大日電負荷的預測考慮了用電設備同時使用因素，未考慮瞬時峰值負荷。

冷負荷。某商業區的設計冷負荷值為12797.60 kW。

熱負荷。某商業區的設計熱負荷值為10657.77 kW。

熱水負荷。商業區熱水主要用于洗手和淋浴等，商業區的生活熱水為全天供應制，生活熱水使用人數均為2800人。經過計算，某商業區設計生活熱水負荷為0.461MW。

供能匯總。基于冷負荷、熱負荷、熱水負荷以及供能時間，計算得出供能量。能源站向商業區每年供冷量為4.21萬GJ，供熱量為2.75萬GJ，供熱水量為2.23萬噸。

系統配置總體方案

系統流程。本系統采用天然氣發電機組、煙氣型溴化鋰機組、中央空調和燃氣熱水鍋爐等組成高效的冷、熱、電三聯供系統。夏季，溴化鋰機組和中央空調產生的冷水匯總輸送至已有空調水分水器，送至用戶側用于制冷；冬季，溴化鋰機組產生與燃氣熱水鍋爐品質相同的熱水，匯總至空調水分水器送至用戶側用于采暖。發電機組冷卻高、低溫循環水通過板式換熱器產生的生活熱水，與燃氣熱水鍋爐產生的熱水匯總后，給用戶側提供生活熱水。

采用燃氣內燃發電機供應用戶側基本電力負荷，不足部分由市電提供；煙氣型溴化鋰機組回收發電機組排出的煙氣余熱，用于供冷、供熱，冷負荷不足部分由中央空調提供；熱負荷不足部分由2臺8噸燃氣熱水鍋爐提供；生活熱水由燃氣內燃發電機組冷卻水及1噸燃氣熱水鍋爐提供。

天然氣發電機組發電直接供應用戶側用電和空調循環及終端用電。

溴化鋰機組。本項目溴化鋰機組選用2臺制冷量為528kW（制熱量423kW）煙氣型溴化鋰機組。發電機組的尾氣從機組內部排出的過程中攜帶有大量的熱量，排煙溫度在510℃左右。

燃氣熱水鍋爐。本項目燃氣熱水鍋爐選用2臺8噸和1臺1噸燃氣熱水鍋爐，均產生60℃左右熱水。其中2臺8噸燃氣熱水鍋爐產生熱水用于冬季采暖，1臺1噸燃氣熱水鍋爐給用戶側提供生活熱水。

冷卻循環系統

發電機組冷卻。燃氣發電機組冷卻系統分為高、低溫冷卻循環系統。高溫內循環水流量均為34m3/h，高溫進水溫度78℃，高溫回水溫度85℃；低溫進水溫度45℃，低溫回水溫度50℃。發電機組高、低溫冷卻內循環水可通過板式換熱器產生熱水并入空調水系統中供用戶側采暖或提供生活熱水。

溴化鋰機組冷卻。溴化鋰機組冷卻系統采用開式循環、玻璃鋼冷卻塔冷卻。冷卻循環使用普通自來水，冷卻水進口溫度32℃，出口溫度37.5℃，溴化鋰機組冷卻水量為113m3/h。

成本比較計算

三聯供系統成本計算

耗電成本：單臺發電機組持續運行功率為700kW，該熱電冷聯供項目自用電約為100kW，中央空調及其末端風機盤管等耗電量約為3900kW，運行期間，采暖、制冷期均為5個月，供冷、供熱的時間段要求：8：00～22：00，共 14 個小時，平均電價為1.05元/kW·h，則該系統每年從市電的取電費用為：［3900-（1400-100）×2］×14×5×30×1.05元/kW·h=286.65萬元；

天然氣成本。單臺燃氣發電機組冷熱水每可提供439kW的熱量（1580MJ/h），按照天然氣熱值36MJ/m3，鍋爐效率按照89%計算，三聯供運行期間利用燃氣內燃機組冷卻水熱量節約天然氣量為：1580×14×10×30÷89%÷36×2=41.4萬m3

按照天然氣氣價2.95元/方計算，每臺燃氣發電機組燃氣消耗量為185Nm3/h，每臺8噸燃氣熱水鍋爐的燃氣消耗量為634Nm3/h，1噸燃氣熱水鍋爐的燃氣消耗量為53Nm3/h。則該系統年消耗天然氣量為：185×2×14×10×30+634×2×14×5×30+53×14×12×30-41.4萬=407萬m3（三聯供系統年運行10個月）；天然氣成本為：407×2.95=1200萬元；

水成本。按照水價5.33元/方計算，系統年耗水量約為23000m3，則水的費用為：23000×5.33=12萬元；

系統運行和維護費用：系統運行成本：主要包括機油消耗、人員工資、設備維護等，按照經驗，發電設備運行成本按0.08元/ kW·h測算，即：

年運行成本=設備運行成本×年總發電量= 0.08×700×2×14×10×30÷10000=94.08萬元；

溴化鋰機組及其它運行維護費用20萬元。

綜上所述，三聯供系統運行總成本為：286.65+1200+12+94.08+20=1612萬元。

常規系統成本計算

若該系統不采用燃氣內燃機冷熱電三聯供方式，采用常規利用方式，即配置如下： 3 臺/套中央空調（單臺/套制冷量約4200kW），2臺8噸和1臺1噸燃氣熱水鍋爐，并配套其他相關設施。

燃氣發電機組發電和市電網并網運行，可靠性高，不向外部電網送電，便于審批；發電機組排煙直接驅動煙氣型溴化鋰機組運行，可減少設備配置及故障源，同時提高系統的熱力系數和能量綜合利用率。

（作者單位：陜西大唐新能電力設計股份有限公司）