燃氣供熱電三聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)電設備容量的確定

燃氣供熱電三聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)電設備容量的確定

0燃氣熱泵電串聯(lián)供系統(tǒng)三向氣冷能源系統(tǒng)（cchp）是以天然氣為主要燃料，通過電網或蒸汽機等裝置進行運行和對能源用戶的電負荷需求的系統(tǒng)。為此，產生的熱量和熱量通過電池直燃燒或電池爐等設備向用戶提供熱量和熱量。其系統(tǒng)原理圖見圖1。燃氣冷熱電三聯(lián)供技術是一種以能量梯級利用為核心的分布式供能技術,具備更高的供能效率、更低的供能成本、更少的污染物排放,加上其對電力和燃氣供應的雙重削峰填谷作用,該技術在世界范圍內發(fā)展迅速,有望成為未來主要供能技術之一。與常規(guī)電制冷+燃氣鍋爐系統(tǒng)相比,燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)初投資要高得多。如何根據(jù)冷、熱與用電需求,合理選擇發(fā)電、供冷與供熱設備容量,保障項目的技術經濟性,是燃氣冷熱電三聯(lián)供項目成功的關鍵。而其中發(fā)電設備容量的確定又是關鍵中的關鍵。本文將對發(fā)電機容量確定的常規(guī)思路進行總結,同時結合石家莊某項目,基于全年逐時負荷條件,按以熱定電與以電定熱思路確定發(fā)電設備容量,并對發(fā)電機合理開機時間進行探討。1確定想法冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中發(fā)電設備容量確定思路主要有兩種,即以電定熱與以熱定電。1.1發(fā)電機容量及細胞活性以電定熱的思路是根據(jù)所負擔區(qū)域的用電負荷確定發(fā)電機發(fā)電量,根據(jù)余熱供冷供熱量與區(qū)域設計冷熱負荷的差別情況確定冷熱調峰設備及蓄能設備容量。通常在發(fā)電不能上網的項目中采用此類設計思路。當項目無市電供應,即由發(fā)電機提供項目所有用電負荷時,按最大用電負荷確定發(fā)電機容量。當項目有市電并網供電時,發(fā)電機容量的確定要充分考慮項目的經濟性,按發(fā)電負擔區(qū)域的基礎用電負荷確定發(fā)電機容量。然而區(qū)域的基礎用電負荷難以界定,通常難以根據(jù)各用電設備裝機容量準確估算出基礎用電負荷。之所以根據(jù)區(qū)域的基礎用電負荷選配發(fā)電機,是為了提高發(fā)電機的使用率,提高項目經濟可行性。發(fā)電機開機時間指每臺發(fā)電機全年平均開機時間,該參數(shù)是一個能較好反映發(fā)電機使用率的參數(shù)。不同經濟性指標要求,不同氣、電價格,不同設備投資等條件下,滿足項目經濟可行的發(fā)電機最小開機時間有所不同。通過模擬可以獲得空調全年逐時負荷,進而初步搭建系統(tǒng),模擬獲得全年逐時用電量、用氣量,具體流程如圖2所示。1.2以地面和下網電價不同以熱定電是根據(jù)供冷供熱區(qū)域的冷熱負荷確定所需余熱量,根據(jù)余熱量確定發(fā)電機容量。通常在發(fā)電能上網的項目中采用此類設計思路。然而由于上網、下網電價不同,冷熱尖峰負荷時間短等原因,完全以尖峰冷熱負荷定電的項目經濟性往往較差。通常通過增加蓄能設備或配備調峰設備減小發(fā)電設備裝機容量,以改善項目經濟性。2水源熱泵站該項目為一機場擴建項目,既有建筑面積約13萬m2,包括航站樓、機場賓館、機場辦公樓、公安辦公用房、武警辦公用房等,由1個地源熱泵機房和1個水源熱泵機房負擔所有冷熱負荷。其中地源熱泵站總制熱能力4580kW、制冷能力4344kW,為機場賓館,機場辦公樓,公安、武警等辦公用房(總建筑面積7萬m2)提供冷熱源;水源熱泵站總制熱能力9420kW、制冷能力8010kW,負擔老航站樓(建筑面積5萬m2)及貨運用房等。新建區(qū)域包括新航站樓、賓館、辦公用房、信息中心、貨運用房等功能房間,擬建一能源中心,負擔供暖面積約32萬m2,供冷面積約29萬m2。能源中心先期擬采用以電定熱的思路設計冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng);后來由于當?shù)厝細夤九c電力公司的介入,發(fā)電得以上網,故而改為按以熱定電的思路設計(由于工期要求,能源中心已按常規(guī)電制冷+燃氣鍋爐系統(tǒng)設計建設,并為燃氣冷熱電三聯(lián)供作了預留)。3基于每年平均負荷的機容量選擇3.1全年逐時熱風負荷在該項目中,采用DeST-c軟件計算全年逐時冷熱負荷,圖3給出了全年逐時冷熱負荷曲線。經過計算統(tǒng)計,三聯(lián)供系統(tǒng)負擔區(qū)域峰值負荷與累積負荷如表1所示,全年熱負荷分布時間如圖4所示,全年冷負荷分布時間如圖5所示。3.2全年逐時用電負荷根據(jù)區(qū)域冷熱負荷特性,按圖2的設計流程,選定主要發(fā)電、冷熱源設備,如表2所示。負擔區(qū)域全年逐時用電負荷如圖6所示。經過對系統(tǒng)全年逐時運行狀況進行模擬分析,結論如下。1)發(fā)電機供電能夠滿足55%的夏季供電要求,96%的冬季供電要求;2)發(fā)電機余熱供冷能夠滿足16%的夏季供冷要求,余熱供熱能夠滿足26%的冬季供熱要求。3.3設備選型與逐時耗氣量由于工期要求,能源中心已按常規(guī)電制冷+燃氣鍋爐系統(tǒng)設計建設,故而考慮采用表2設備作為調峰設備。發(fā)電機容量確定考慮以下兩個因素:1)供電按整個機場的用電考慮;2)發(fā)電機采用燃氣內燃機,總容量按滿足開機時間大于4000h/a考慮(根據(jù)甲方在另一工程中的經驗,此數(shù)據(jù)與收益率、燃氣價、電價、設備投資等相關)。經過迭代計算分析,主要設備選型參數(shù)見表3。三聯(lián)供站(含調峰設備)全年逐時耗電如圖7所示,全年耗氣1430.9546萬m3,其中供冷季耗氣535.0715萬m3,供暖季耗氣895.8831萬m3,全年逐時耗氣量如圖8所示?？紤]到項目建設的有利與不利條件,在含稅熱價33元/m2,含稅冷價33元/m2,含稅電價(購買)0.7961元/(kW·h),含稅上網電價0.38元/(kW·h)的基礎上,測算項目內部收益率為2.83%～10.94%,投資回收周期為15.6～9.3a。4發(fā)電機發(fā)電負荷的確定4.1全年逐時動態(tài)冷熱負荷的分析對于區(qū)域冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的設計十分重要,不僅是確定設備容量的需要,也是分析運行成本的需要。4.2確定發(fā)電機