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天然气分布式能源站系统集成设计的几个关键问题

2016-08-19 08:35来源:分布式能源作者:杨勇 于秀艳关键词:天然气发电分布式能源冷热电三联供收藏点赞

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2 合理选择总装机容量及主机设备

2.1 项目总装机容量的选择

在实际系统集成设计中,参考之前的类似项目经验并进行合理修正是非常必要的。过去有些项目在设计过程中只考虑了满足项目最大负荷工况的需求,没有重视项目的经济效益,导致所设计的项目总装机容量过大,设备闲置无法利用。

表1 某项目冷负荷全年累计小时数

表1为某项目冷负荷全年累计小时数,从表1可以看出,负荷在峰值附近持续的时间非常短,而峰值附近的一定范围内负荷接续时间也较短,全年累计只出现几个小时。如果按负荷峰值来选取设备的总装机容量,势必会导致部分机组在相当长的时间里基本处于闲置状态。

如按全年累计不保证50 h 的原则选择项目的总装机容量,则取最大负荷的80% 左右作为总装机容量的最大值较为合适。

2.2项目主机及主要辅机的选择

以天然气为燃料的分布式能源站的主机通常按“以冷热定电、主机装机欠匹配”的原则选型,以保证经济效益最大化。

所谓“以冷热定电”,就是以优先满足供冷供热的原则确定主机及主要辅机的装机容量及台数,电负荷作为参考。

主机及主要辅机的装机形式,主要根据负荷的性质及各种负荷大小情况来定。例如,项目的负荷主要以工业类的工业蒸汽为主,制冷、采暖及生活热水负荷为辅,则宜采用燃气轮机+ 余热锅炉+ 汽轮机作为主机及主要辅机,并根据制冷、采暖及生活热水负荷的情况选配余热溴化锂机、换热器等作为余热利用设备,选配电制冷机或直燃机、冰蓄冷设备、热泵等作为调峰设备( 可以选择其中的1 种或多种设备相结合) ; 如果项目的负荷是以建筑类的制冷、采暖及生活热水为主,则宜采用内燃机+ 余热溴化锂机+ 换热器为主机及主要辅助设备,并辅以直燃机或电制冷机、燃气热水锅炉、冰蓄冷设备及热泵等作为调峰设备。

另外,主机的选择通常还受建厂条件的限制,对于有地上建厂条件且主要负荷为工业用汽的工业园区,可考虑选择燃气轮机作为主机; 但对于以商业、办公、酒店、医院等商务园区负荷为主,没有地上建厂条件且负荷又以制冷、制热及生活热水为主的,宜选择内燃机作为能源站的主机。

所谓“主机装机欠匹配”,是指在选择主机装机时,使主机所能提供的冷热能力可满足项目的基本负荷即可,不足部分由调峰设备补足。这种确定主机装机的方式,可以实现项目的综合经济效益最大化。

目前,主机发电机如内燃机发电机、燃气轮机发电机多为国外进口,国内虽然也有少数厂家生产,但价格非常昂贵。与主机配套的主要辅机如余热溴化锂机、余热锅炉和汽轮机等,目前虽已实现国产化,但主机发电机的投资加上余热设备的总投资,在整个项目中所占比例相当大,通常为总投资的50% ~75%。因此,主机发电机及余热设备的投资是影响项目收益的主要因素,会直接影响整个项目的投资经济收益及投资的回收年限。如果主机发电机的容量及台数选择不合理,无论是偏大还是偏小,都会降低项目的投资收益率并延长投资的回收年限。

也就是说,一个项目经济效益的好坏,主要看该项目的冷热电三联供部分能否充分发挥作用。如果一个项目主机发电机的总装机容量偏大,会因实际运行中没有足够的负荷导致主机长期在低负荷、低效率下运行,或停运的时间较长,使部分主机处于闲置状态。投资大收益小,势必会降低项目的经济收益,延长投资回收期。

当然,“主机装机欠匹配”必须在一个合理的范围内,并不是欠得越多越好。如果一个项目主机发电机的总装机容量低于合理的范围,也会降低项目的经济收益,并延长投资回收期。这主要是由于分布式能源站项目的主要收益来源是冷热电三联供部分,调峰设备部分的收益非常低。当主机发电机的总装机容量偏小时,冷热电三联供的供能能力将会发挥不足,不足部分靠直接消耗天然气及电能的收益极低的调峰机组来提供,势必会导致整个项目的收益欠佳,投资回收期延长,经济效益较差。

综上所述,只有项目的总装机容量及主机装机容量选择合理,才能保证项目总的经济效益达到最佳。

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