某藥廠分布式能源系統設計分析

摘要：介紹了分布式能源系統，對分布式能源發電機組類型進行了列表對標。通過對某工程熱電負荷分析，給出了分布式能源設計方案，對分布式能源系統存在的問題進行了分析總結。

關鍵詞：分布式能源；發電設備；工藝流程；投資分析

引言

分布式能源是利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯供等方式實現能源的梯級利用，綜合能源利用效率在70%以上，并在負荷中心就近實現能源供應的現代能源供應方式，是天然氣高效利用的重要方式。出于提高能源利用率、節能降耗的目的，近年建設的分布式能源系統都需要進行余熱利用（余熱制冷/供熱）。

就地或就近解決能源需求的分布式能源技術，可根據用戶需求提供冷熱電聯供，同時更小巧的體積、更高的能效以及更低的成本，使分布式能源技術越來越多受到各行各業的青睞。燃機聯合循環裝置以其建設周期短、啟停速度快、污染物排放少和熱效率高等諸多特點已成為當前高速發展經濟、加強環境保護和提高熱能綜合利用效率的措施之一。

1、分布式能源系統形式

分布式能源系統的型式包括區域分布式能源系統和樓宇式分布式能源系統兩種。

區域分布式能源系統指建在能源站內，負責向一個小區域供電、供冷（熱）的分布式能源系統，以上網方式與市電連接。

樓宇式分布式能源系統指建在樓宇建筑物內、只負責該棟樓宇或相互緊鄰幾棟樓宇的供電、供冷（熱）的分布式能源系統。這種系統一般以并網不上網的方式與市電連接。

2、分布式能源建設方案分析

2.1 工程概況

本項目建設地點在石家莊市區，供電接自市政供電，運行可靠。蒸汽部分由外部電廠采購，約占25%，剩余部分為自用燃氣蒸汽鍋爐提供。廠區空調供冷系統為電力驅動壓縮式制冷機組，為雙工況冰蓄冷系統。

燃氣輪機余熱主要為尾部排煙，由于其排煙溫度高，回收的余熱產生蒸汽量較大。內燃機發電效率高，但余熱回收主要為缸套冷卻水、潤滑油冷卻水產生的余熱，回收余熱的品位相對較低，排煙余熱產生蒸汽量較小。

2.2熱電負荷

1）電負荷

2）熱負荷

2.3建設方案

燃氣輪機余熱主要為尾部排煙，由于其排煙溫度高，回收的余熱產生蒸汽量較大。內燃機發電效率高，但余熱回收主要為缸套冷卻水、潤滑油冷卻水產生的余熱，回收余熱的品位相對較低，排煙余熱產生蒸汽量較小。根據廠區用電負荷和蒸汽負荷特點，該分布式能源考慮采用燃氣輪機發電+余熱蒸汽鍋爐供熱方案，空調供冷負荷仍考慮為電制冷，不設置吸收式溴化鋰機組。

由于廠內需求以蒸汽為主，需要優先保證廠用蒸汽負荷10t/h，通過分析廠區用電負荷特性，選用燃氣輪機1臺，單臺汽輪機發電負荷4.6MW?？梢员ＷC燃氣輪機高效率運行。同時選用1臺煙氣型余熱蒸汽鍋爐，單臺最大蒸汽產量12噸/h。

燃氣輪機設置旁路煙囪，平時根據用電量大小，機組運行負荷在50-100%區間，可以保證NOx排放達標。 超出機組發電量部分，從電網取電。當汽輪機發電負荷較大，余熱鍋爐蒸汽產量超過10t/h時，打開旁路煙囪排出部分煙氣，調節蒸汽產量。

根據廠區平均用電負荷數據統計，全廠用電負荷約為8.8MW，1臺4.6MW燃氣輪機電力輸出不滿足全廠用電負荷需求。部分時段需通過下載外電使用。

2.4工藝流程

燃氣經調壓站調壓后，進入燃氣輪機，與空氣在燃燒室燃燒后，推動輪機葉輪做功發電，排出的高溫煙氣排入余熱鍋爐，余熱鍋爐加熱軟化水后產生蒸汽，供廠區生產生活使用。

分布式能源站總體流程示意圖見下圖：

2.5主要設備選型

（1）燃氣輪機

型式：C50型

制造廠：Solar（或同類廠家）

燃料：天然氣

功率：4.6MW

天然氣透氣壓力：17bar

單臺耗量：1588Nm3/h

（2）余熱鍋爐

型式：臥式單壓鍋爐

制造廠：杭州鍋爐集團有限公司（或同類廠家）

蒸汽量：12t/h

（3）電力系統

燃氣輪發電機通過10kV高壓電力電纜 接入廠區110kV變電站10kV配電裝置不同母線段。變電站10kV配電室內新增一面KYN28-12型中壓開關柜，二次設備室內新增一面發電機保護測控柜。

3、投資及經濟效益分析

3.1投資及運營模式

分布式能源項目可采用用戶自建、BOT、EMC、BOO經營模式。具體如下：

3.2 投資費用及運行費用

分布式能源系統投資費用及運行費用等數值見表3-2：

4、存在問題及建議

1）根據全年廠區用電負荷分析，在廠區用電低谷時段，出現燃氣輪機發電量大于廠用電現象，多余的發電量無法上網，則需要降低機組負荷，蒸汽產量下降，出現部分時段蒸汽不足10t/h，不足蒸汽負荷由廠區蒸汽鍋爐提供。

2）目前電力負荷為根據月度用電負荷計算的平均小時負荷。數據依然存在許多不確定因素，比如缺少全年典型日逐時用熱負荷、逐時用電負荷分析數據。會對系統設備的選型及運行工程造成一定的風險。

參考文獻：

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