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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。
3 调峰设备的选择
由以上分析可知,以天然气为燃料的分布式能源站除了需要配置合适容量的主机设备外,还要配置合适的调峰设备,以满足项目负荷的总量需求。
调峰设备有多种,常规的可以选择电制冷机、燃气锅炉、直燃机作为调峰设备,还可以采用冰蓄冷、热泵( 风源、水源、地热源) 等调峰方式,每种方式都各有其优点和不足。如电制冷机、燃气锅炉调峰系统较简单,产品较为成熟,设备价格相对较便宜,控制调节也较简单,但电制冷机耗电较多,燃气锅炉也
需要直接消耗天然气,且这2 种设备只能在夏季或冬季单个季节使用,为了保证项目的供冷供热,需要电制冷机与燃气锅炉配合使用,占地面积较大; 直燃机可以同时具备制冷制热功能,甚至还可同时提供生活热水,即实现一机多用,占地面积较小,但设备价格相对较高,且需要直接消耗天然气; 冰蓄冷方式在夏季可以利用发电设备多余的电量及夜间的低谷电进行蓄冰,制冷负荷高峰时再将冷量释放出来用于制冷,对电网起到削峰填谷的作用,但冰蓄冷方式由于蓄冰设备的价格相对较为昂贵,在蓄冰和融冰的转化过程中能量转换效率较低,且只能运行在制冷季节,一年中可利用的时间较短,对经济性会有较大影响; 热泵方式,无论是空气源热泵、水源热泵,还是地源热泵,因可以利用室外空气、地下水、工业废水或地下土层等的低温热源进行供冷供热,能将在其他地方无法利用的低品位热量用于供冷供热,但其同样受到一些条件的限制,如对于空气源热泵,因其用于调峰,调峰时段空气温度接近最低或最高,在此情况下,空气源热泵的运行效果并不理想,经济性也较差; 地下水热源虽不太受环境温度的影响,温度较为恒定,是较好的热泵低温热源,但因受项目所在地的地质情况及场地大小的限制,往往不容易实现;其他水源热泵及地源热泵,也只有找到相应的合适水源或地热源才可使用。
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