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据调查分析,在国内已投入运行的部分分布式能源站项目中,分布式能源的优点并没有得到充分体现,有些项目因装机容量过大,出现“大马拉小车”的现象,致使冷热电三联供系统运转不良,甚至长期停运,从而导致整个项目经济效益较差。分析原因,主要有以下几点:
( 1) 负荷的冷热指标取值不太合理或负荷的动态分析不足;
( 2) 同时使用系数取值不合理;
( 3) 项目总装机容量选择不合理;
( 4) 冷热电三联供部分与调峰供能部分比例设计不合理;
( 5)没有充分考虑电力并网、上网因素的影响。
为了避免在今后设计中出现类似情况,本文对分布式能源站设计过程中的几个关键问题进行总结和分析。
1 负荷的统计与分析
负荷的统计与分析是分布式能源站系统集成的基础,天然气冷热电三联供系统集成设计必须根据用户负荷的冷热电比例选择相应的设备,以实现系统的合理配置及高效运行。冷热电负荷的统计与分析对冷热电三联供系统的初投资及运行经济性往往会产生决定性的影响。
天然气分布式能源站服务对象是中小型能源用户,如单独建筑、建筑群、商务园区和工业用户等。
分布式冷热电三联供系统很大一部分是用于建筑供能。建筑可分为民用、工业、农业建筑,建筑功能不同,负荷指标和负荷动态变化规律会有很大差异,相应的三联供系统构建形式和运行策略也会有很大差异。
由于诸多复杂因素的影响,建筑能耗负荷精确测量通常不易做到,因此,计算建筑能耗的指标法仍在世界范围内被广泛应用,尤其是在冷热电三联供项目前期规划、预可研、可研,甚至初步设计阶段,往往还没有建筑物的设计图纸,无法详细计算建筑物的冷热电负荷,指标法是最简洁有效的建筑能耗估算方法。
指标法包括电力负荷指标法和冷热负荷指标法。电力负荷常用的指标法有单位面积功率法和单位指标法; 冷热负荷指标法有单位面积指标法和单位温差指标法。
以上方法均涉及单位指标如何选取的问题,通常情况下设计者会根据相关设计手册及实际经验选取指标。设计手册上给出的指标通常是一个范围值,指标选取是否合适,直接关系到项目装机容量的选择,并对能源站的运行经济性起着决定性作用。根据以往项目的实际设计及运行经验,负荷指标的选取可参照以下原则:
( 1) 对于建筑面积大、围护结构绝热性能好、窗户面积较小的情况,冷热指标宜取较小值;
( 2) 若项目在较冷地区( 如我国的北方地区) ,热负荷指标宜取较大值,冷指标宜取较小值;
( 3) 对于室内人员活动密集的建筑,冷指标宜取较大值,热指标宜取较小值。
反之亦然。
除了冷热指标的选取需要合理外,使用系数的合理选择也很重要。如对于一个以办公、商业为主的建筑群,通常设计手册上空调系统( 包括制冷和采暖) 同时使用系数给定的是一个范围值,即0.70~1.00。设计时,究竟取其中的哪个数值较为合理,要具体问题具体分析。若该建筑群大部分房间为办公室,公用部分面积( 如会议室、大厅、大堂等) 很少,则宜取较大值,如0.85~0.95; 若该建筑群公用部分建筑面积所占比例较大,则宜取较小值,如0. 70~ 0.80。这主要是考虑办公人员在公用部分开会或进行其他活动时,办公室的负荷会相应地减少,不开会时,会议室的空调关闭,负荷为0。另外,如果分布式供能系统的负荷是一个大型的建筑群,且负荷性质不同、高峰时段不同,则同时使用系数宜取较小值( 或将各建筑的负荷逐时叠加) ,如果只是单独建筑或建筑供能面积较小,则同时使用系数宜取较大值。
工业用户一般以工业用汽为主要负荷,通常有少量的制冷采暖负荷,有的项目还有除湿等特殊负荷。对于工业用汽负荷,需要详细调查核实小时用汽量、用汽参数、用汽性质及用汽随时间的变化规律等。当用汽负荷为多个用户或同一个用户有多种不同的工艺时,也要根据实际情况选用合理的同时使用系数,取值范围通常为0.70~1.00。当各用户或各工艺车间的用汽时间为错峰运行时,同时使用系数宜取较小值,如0.70~0.80( 或各负荷逐时叠加) ; 当各用户用汽性质相同,用汽时间也基本相同时,宜取较大值,如0.85~0.95。
总之,负荷的统计与分析是分布式能源站系统集成的基础,冷热指标及同时使用系数的合理选取是保障能源站经济效益的重要因素。
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