廣州大學(xué)城DES規(guī)劃、實(shí)踐和思考

1、廣州大學(xué)城冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)工程規(guī)劃、實(shí)踐和思考 華 賁強(qiáng)化傳熱與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗室 華南理工大學(xué)天然氣利用研究中心2005、5 內(nèi) 容 一、廣州大學(xué)城冷熱電三聯(lián)供 分布式能源站的背景及規(guī)劃 二、廣州大學(xué)城分布式能源站 兩年來的建設(shè)實(shí)踐三、廣州大學(xué)城分布式能源站 引發(fā)的問題和思考 一、廣州大學(xué)城分布式能源站 的背景及規(guī)劃 1、廣州大學(xué)城建設(shè)背景和規(guī)模 2、廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃制訂 3、廣州大學(xué)城用能需求和約束條件 4、廣州大學(xué)城分布式能源站的規(guī)劃內(nèi)容“科教興粵”要求加快廣東高等教育發(fā)展步伐 現(xiàn)有大學(xué)規(guī)模擴(kuò)展受到局限廣州“南拓”發(fā)展規(guī)劃提供了土地和環(huán)境資源2003年1月決定在小谷圍島建設(shè)廣

2、州大學(xué)城 建設(shè)廣州大學(xué)城的決策1、廣州大學(xué)城建設(shè)背景和規(guī)模大學(xué)城建設(shè)及與廣東高等教育空間上廣州未來發(fā)展的中心地帶生態(tài)結(jié)構(gòu)中的位置南、北兩個生態(tài)走廊的中間舊城區(qū)和新城區(qū)之間城市生態(tài)結(jié)構(gòu)兩個綠心之間三心合一綠心、智心、中心廣州大學(xué)城廣州大學(xué)城 新廣州大學(xué)城一期18平方公里30萬人口（學(xué)生20萬）大學(xué)城二期43平方公里中等城市規(guī)模大學(xué)城與未來廣州發(fā)展廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃研究小組負(fù)責(zé)人：華 賁參加單位：華南理工大學(xué) 廣 州 大 學(xué) 廣東工業(yè)大學(xué) 中科院能源所 2、制訂廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃2003年6月27日，廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃通過專家審查廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃主 要 內(nèi) 容 廣州大學(xué)城區(qū)域能源

3、規(guī)劃總則 廣州大學(xué)城建筑主體節(jié)能設(shè)計 大學(xué)城區(qū)域能源供應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃 大學(xué)城可再生能源規(guī)劃 能源供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)制研究大學(xué)城能源規(guī)劃總則 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究開發(fā)(973)項目: ”高效節(jié)能的關(guān)鍵科學(xué)問題”，研究技術(shù)成果之一: 建筑物復(fù)合能量系統(tǒng)集成建模和優(yōu)化-大學(xué)城建筑物建設(shè)中必須貫徹的能源利用三原則：在建筑物的設(shè)計和維護(hù)結(jié)構(gòu)必須是節(jié)能的；能源供應(yīng)系統(tǒng)必須按照分布式能源站/冷熱電多聯(lián)供的思想（DES/CCHP）建設(shè)；充分重視和大力發(fā)展可再生能源。 廣州大學(xué)城建筑主體節(jié)能制定了廣州大學(xué)城建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，提出從小區(qū)建筑合理布置和單體圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計兩方面建筑節(jié)能措施,給出了技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化數(shù)據(jù)(投資加3%以下,

4、50-60元/平方米,6-11年回收) ；提出在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低5065的節(jié)能目標(biāo)。為在廣東推行2003年頒布夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，做出了典型示范作用。 一期10大學(xué)校區(qū)800萬m2建筑將于2005年9月全部完成。已建建筑均采用了各種保溫、遮陽、自然通風(fēng)等節(jié)能措施，基本實(shí)現(xiàn)既定節(jié)能目標(biāo)。 大學(xué)城區(qū)域能源供應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃天然氣分布式能源系統(tǒng)，同時提供電力、空調(diào)冷凍水、生活熱水服務(wù)（DES/CCHP）；按照用能特點(diǎn)，采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)抽汽制冷的系統(tǒng)配置方案；4個共11萬冷噸區(qū)域集中供冷站（電制冷蒸汽吸收制冷冰蓄冷系統(tǒng)）Max L=1.6 km；生活熱水以余熱鍋爐低溫?zé)煔鉃橹饕?qū)動熱源，低壓

5、抽汽輔助。大學(xué)城可再生能源規(guī)劃（20062020）風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)：30.4MW(2020年) 垃圾焚燒裝機(jī)容量：7-20MW（2006-2010年） 太陽能光熱、光電利用 可再生能源： 2010年5% 2020年8-10% 總投資約10億元，投資回收期10年 區(qū)域生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的樣板 投資運(yùn)營市場化 + 政府宏觀調(diào)控 設(shè)立 “廣州大學(xué)城能源服務(wù)公司” 政府公司大學(xué)三方協(xié)議特許經(jīng)營 多元化股權(quán)結(jié)構(gòu)、多方集資 采用BOT模式，向國內(nèi)外公開招標(biāo) 依靠高科技現(xiàn)代化管理創(chuàng)造“四贏” 能源供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)制廣州大學(xué)城分布式能源站的挑戰(zhàn)和機(jī)遇 無冬季采暖負(fù)荷，冬季如何經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行？ 負(fù)荷波動較大（無工業(yè)，少商業(yè)），

6、如何靈活調(diào)節(jié)？ 地域較廣，介質(zhì)輸送距離長，如何確保冷熱介質(zhì)輸送損耗控制？廣州大學(xué)城分布式能源站的挑戰(zhàn)和機(jī)遇 用戶集中，便于計量管理 負(fù)荷變化有規(guī)律：教學(xué)：8-22:00，生活：午、夜 已設(shè)立共同管溝，區(qū)域布置合理 公用工程（電、熱）現(xiàn)有價格高 LNG 項目啟動，06年天然氣全面上岸 廣州電網(wǎng)缺電嚴(yán)重，有利于實(shí)現(xiàn)新的機(jī)制大學(xué)城能源需求特點(diǎn)主要消耗能源為電力（包括電制冷）電力負(fù)荷峰谷差大，空調(diào)制冷占總能耗的50%以上空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計負(fù)荷為11萬冷噸空調(diào)負(fù)荷三個不均衡：季節(jié)不均衡，包括季節(jié)變化和寒暑假負(fù)荷波動晝夜不均衡，作息時間和學(xué)生流動區(qū)域不均衡，商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、學(xué)校區(qū)不同類型 熱水需求：季節(jié)性強(qiáng)，時

7、間負(fù)荷極不均衡。3、廣州大學(xué)城用能需求和條件廣東典型用電年負(fù)荷曲線廣東典型用電日負(fù)荷曲線大學(xué)城設(shè)計日逐時冷負(fù)荷規(guī)劃設(shè)計容量120MW，采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)較大的運(yùn)行可調(diào)性和靈活性，解決季節(jié)、晝夜和假期三個不平衡問題。設(shè)計工況下能源利用效率可以高達(dá)80以上。與電制冷和冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行配合。暑假期間可以作為調(diào)峰電站發(fā)電上網(wǎng)，緩解廣州夏季用電緊張局面。大學(xué)城分布式能源站特點(diǎn)：4、廣州大學(xué)城分布式能源站的規(guī)劃內(nèi)容廣州大學(xué)城區(qū)域能源站規(guī)劃系統(tǒng)示意圖 能源站區(qū)內(nèi)供電功率估算 能源站區(qū)內(nèi)供電量估算241四個集中供冷站分布3設(shè)計日冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行策略 不同空調(diào)負(fù)荷率下的運(yùn)行策略10.5負(fù)荷率下冰蓄冷空調(diào)系

8、統(tǒng)運(yùn)行 不同空調(diào)負(fù)荷率下的運(yùn)行策略生活熱水集中供應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃 服務(wù)對象：大學(xué)城的20萬大學(xué)生和10萬居民 的洗澡生活熱水 設(shè)計指標(biāo)：學(xué)生每人每天40升60度熱水，居民每天每天60升60度熱水。 生產(chǎn)與供應(yīng)原則：連續(xù)生產(chǎn)，分散儲存，容量保證集中使用需求。二、廣州大學(xué)城分布式能源站兩年來的建設(shè)實(shí)踐1、建設(shè)和運(yùn)作機(jī)制變化和原因2、DES與電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)進(jìn)展3、集中供冷系統(tǒng)建設(shè)4、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)6、燃?xì)廨啓C(jī)電站建設(shè)進(jìn)程2004年9月已完成350萬m2的建筑面積，10所大學(xué)其它建筑將于今年9月完工，中心區(qū)建設(shè)陸續(xù)開；18km2 的農(nóng)村已變?yōu)榫G地占40%的生態(tài)旅游城區(qū);2004年9月第一批學(xué)生4萬余人

9、已經(jīng)正式進(jìn)入大學(xué)城上課；供冷、熱水系統(tǒng)按過渡方案啟用；2007年大學(xué)城完全完工，學(xué)生人數(shù)從原計劃14萬增加到20萬，總?cè)丝谠鲋?0萬;電站與電網(wǎng)協(xié)議正在達(dá)成，燃?xì)廨啓C(jī)選型訂貨在即，保證2006年中建成。能源系統(tǒng)整體進(jìn)展情況廣東天然氣規(guī)劃 2006廣東LNG1、建設(shè)和運(yùn)作機(jī)制變化和原因（1）2003年8月業(yè)主招標(biāo) 先后有國內(nèi)及美、日、法、馬來西亞、新加坡、香港等十余家公司組團(tuán)竟標(biāo)； 與電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)關(guān)系未作為指標(biāo)前提，要求投標(biāo)者自己協(xié)調(diào)； 最后，兩個組團(tuán)遞交標(biāo)書，宣布招標(biāo)失敗。（2）原因分析與電網(wǎng)公司的關(guān)系未達(dá)成協(xié)調(diào)直接原因：在DES規(guī)劃之前，電網(wǎng)公司已經(jīng)按照常規(guī)供電方案進(jìn)行電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計；本質(zhì)原

10、因：廣州大學(xué)城DES與十所大學(xué)間存在售電交易；電力體制改革尚未明確支持DES；電力法第25條事實(shí)上構(gòu)成項目審批障礙;運(yùn)作策略：先溝通解決，還是后解決？1、建設(shè)和運(yùn)作機(jī)制變化和原因 1、建設(shè)和運(yùn)作機(jī)制變化和原因（3）對策： 成立廣州大學(xué)城能源發(fā)展公司暫代業(yè)主 ；由廣州大學(xué)城投資公司牽頭，吸收國營永大集團(tuán)公司、民營迪森公司組成； 后來，十所大學(xué)入股公司，迪森公司退出； 宣布：項目建成后仍轉(zhuǎn)交投資業(yè)主。 整個項目一直在廣州大學(xué)城建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組（常務(wù)副省長任組長）廣州大學(xué)城建設(shè)指揮部（廣州市委書記任總指揮）直接領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行； 2、DES與電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)進(jìn)展（1）從2003年8月到2004年10月，在廣東省

11、政府的協(xié)調(diào)下，多次召開協(xié)調(diào)會，作出了“120MW機(jī)組視同為大學(xué)城內(nèi)有10所大學(xué)參股的大學(xué)城能源發(fā)展公司的自備電站”和“按照自備電站形式建設(shè)”的決定，允許電力在整個大學(xué)城內(nèi)部直供；但仍未能解決。2、DES與電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)進(jìn)展（2）2005年1月，在廣東省委、省政府“廣州大學(xué)城分布式能源站作為廣東電力體制改革試點(diǎn)，能源站向十所大學(xué)直供電”批示精神下，5單位聯(lián)合制訂改革試點(diǎn)方案。廣電集團(tuán)表示，大學(xué)城 DES 除內(nèi)部直供外，多余的電可以上網(wǎng) ，使得能源站的利用效率和經(jīng)濟(jì)性將會進(jìn)一步提高。2、DES與電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)進(jìn)展（3）已建成電網(wǎng)（包括220/110KV系統(tǒng)，110/10KV系統(tǒng)，向用戶供電的10K

12、V/380V系統(tǒng)）所投入的資金處理問題，提出3個解決方案：資金償付，電網(wǎng)公司資金入股，DES公司過網(wǎng)供電。 系統(tǒng)運(yùn)營管理2個方案：電網(wǎng)公司承包，DES專業(yè)運(yùn)營公司承包。2、DES與電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)進(jìn)展（4）電網(wǎng)接入系統(tǒng)協(xié)議簽訂、項目審批程序即將完成；能源站可行性研究報告已經(jīng)多次修改通過專家評審，進(jìn)入主機(jī)選型、設(shè)計施工階段。3、區(qū)域集中供冷系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展： 供冷過渡期方案已經(jīng)從04年9月開始供冷，總裝機(jī)容量10,450RT，冰蓄冷在建;冷站裝機(jī)容量備注二冷站2150RT2二級泵系統(tǒng)三冷站2150RT一級泵系統(tǒng)四冷站2000RT2二級泵系統(tǒng)過渡方案基本裝機(jī)情況區(qū)域供冷系統(tǒng)過渡期運(yùn)行狀況區(qū)域供冷過渡方案

13、于2004年910月對大學(xué)城部分學(xué)校用戶進(jìn)行供冷；平均每臺冷水機(jī)組正常運(yùn)行時間每天均超過12小時，配套二級泵、冷卻塔運(yùn)行基本正常; 管網(wǎng)溫升基本控制在0.5 ，沒有出現(xiàn)某些人所擔(dān)心的情況;存在問題：部分管網(wǎng)清洗不足；個別冷站系統(tǒng)存在泄漏；管網(wǎng)流量平衡問題；將在今年改進(jìn)。區(qū)域集中供冷系統(tǒng)當(dāng)前進(jìn)展：二期工程冷站土建工程主體、冰槽正在施工主管網(wǎng)已經(jīng)全部施工完成，即將調(diào)試沖洗訂購的二期雙工況冷機(jī)正在安裝調(diào)試區(qū)域供冷系統(tǒng)將于2005年9月全部完工，并全面為10所大學(xué)和中心去建筑城供冷，設(shè)計能效比（EER）為3.7.生活熱水系統(tǒng)過渡方案和建設(shè)進(jìn)展生活熱水集中供應(yīng)的過渡方案：島對面永大電廠抽出低壓蒸汽作為熱

14、源，設(shè)置集中熱水儲罐。已經(jīng)投入運(yùn)行，反映良好。啟用生活熱水使用計量計費(fèi)系統(tǒng)，避免浪費(fèi)。熱水輸送管網(wǎng)正在全面施工過程中，今年9月將全部完工。4、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)生活熱水系統(tǒng)最終方案：分析總結(jié)過渡方案運(yùn)行數(shù)據(jù)，核定生活熱水設(shè)計負(fù)荷和使用規(guī)律；確保系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。與能源站主體建設(shè)同步，建成生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)；按照“連續(xù)生產(chǎn)、分散儲存、集中供應(yīng)”的基本原則，完善在各校區(qū)的熱水儲罐。 生活熱水熱源采用余熱鍋爐排放的低溫?zé)煔?，不足部分抽出低壓蒸汽或提高凝汽背壓解決，可顯著提高能源站整體效率和經(jīng)濟(jì)性。5、燃?xì)廨啓C(jī)電站建設(shè)進(jìn)展：能源站主體部分尚沒有安裝，目前大學(xué)城日常用電和制冷系統(tǒng)用電全部采用電網(wǎng)，成

15、本較高 。能源站投產(chǎn)計劃最遲不遲于2006年6月 ，這與廣東LNG項目計劃 在時間上相匹配。主機(jī)設(shè)備的采購方案已經(jīng)初步確定，采購、運(yùn)輸、安裝將陸續(xù)進(jìn)行 。其中原動機(jī)采用進(jìn)口機(jī)組，余熱鍋爐和汽輪機(jī)采用國產(chǎn)設(shè)備。大學(xué)城項目幾種燃機(jī)的性能參數(shù)的比較（ISO工況） 1 2 3 4 5 分布式能源站燃?xì)廨啓C(jī)選型機(jī)組選型的兩個決定性因素：電廠定位及上網(wǎng)政策 按照分布式能源站的定義，發(fā)電直供、不足電量由電網(wǎng)補(bǔ)充，多余電（包括暑假電網(wǎng)高峰）可協(xié)議上網(wǎng)。此時1 和3 最具有優(yōu)勢 。兩種方式熱電廠概念，以冷（熱）定電運(yùn)行（已否決）分布式能源系統(tǒng)概念，按照島內(nèi)能源需求經(jīng)濟(jì)運(yùn)行三、廣州大學(xué)城分布式能源站 引發(fā)的問題和

16、思考 1、中國發(fā)展DES/CCHP的歷史條件 2、當(dāng)代中國條件下DES/CCHP的特殊性 3、中國發(fā)展DES的政策和運(yùn)作機(jī)制問題 1、中國發(fā)展 DES/CCHP 的歷史條件（1）電力發(fā)展的需求（2）能源高效利用的要求（3）以煤為主的能源引起的環(huán)境壓力（4）天然氣下游用戶高效利用的需要表2 （100% 集100%集中 對 100%分散），單位：億元項 目 100% 集中 100%分散 節(jié)約 節(jié)約 % 電廠投資費(fèi)用 8,946 7,783 1,163 13%輸變電費(fèi)用 7,083 547 6,536 92%總費(fèi)用 16,029 8,330 7,699 48%耗用燃料，Quads 17,387 7,

17、337 10049 57%單位費(fèi)用，萬元/kWh 1.02 .60 .42 44%CO2排放，Mt/a 1,321 891 430 32%滿足中國20年電力增長的兩個方案的比較（1）電力發(fā)展對 DES 的需求1、中國發(fā)展 DES/CCHP 的歷史條件（2）潔凈能源最高效利用的途徑（3）改善以煤為主的能源結(jié)構(gòu)引起的環(huán)境壓力的重要手段-天然氣冷熱電多聯(lián)供（CCHP）煤/總能源：世界24%，中國-62%， 2020-？% 西氣東輸 北氣南下 海氣登陸 就近供應(yīng)烏魯木齊蘭州上海臺北澀北拉薩西安中國天然氣發(fā)展策略：立足國內(nèi)，利用海外西氣東輸，北氣南下海氣登陸，就近供應(yīng)我國天然氣發(fā)展規(guī)劃國家已經(jīng)制訂天然氣

18、產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，加快天然氣勘探、開發(fā)和利用。預(yù)計至2020年，天然氣將消費(fèi)2200億立方米/年其中,國內(nèi)生產(chǎn)1200億立方米/年(約1億噸)從國外買1000億立方米/年(包括管道和LNG)引進(jìn)LNG的進(jìn)展,超出預(yù)料 1、中國發(fā)展 DES/CCHP 的歷史條件（4）天然氣下游用戶高效利用的需要 天然氣替代煤燒（鍋爐）燒不起！ LNG項目初期：聯(lián)合循環(huán)電站 + 城市燃?xì)?價格高（調(diào)峰） 有限 世界和美國天然氣用戶分布：用途 發(fā)電 民用燃?xì)?工業(yè) 化工原料 其它世界 20 23 30 8 2%美國 15.7% 23.8% 45.2% 15.3% 1% 其中，相當(dāng)大一部分（包括工業(yè)和民、商用）是DES2、當(dāng)代中國條件下DES/CCHP的特點(diǎn)在電力負(fù)荷中心建設(shè)較大規(guī)模的、冷熱、電多聯(lián)供的分布式能源系統(tǒng)；用戶類型：I、離散和/或