国网嘉兴供电公司 浙江省嘉兴市 314000
摘要：针对分布式能源站供能方案及运营模式的制定方式进行分析，在保证能源供应需求的基础上，提升能源供应的质量。以分布式能源站供能的企业为例，探究具体化的应用路径与运行成本，对比不同方案的应用效果，进而明确最佳分布式能源站功能方案。
关键词：分布式能源站；供能方案；供能
分布式能源站是指功率不大、小型模块化、分布在负荷附近的清洁环保发电设施。分布式能源站有别于传统的大型发电厂，其最显著的特点在于能源站规模相对较小，根据局部区域内的实际用能需求进行“量体裁衣”，发挥分布式能源站可以实现能源的梯级利用，并产出高效清洁的能源的优势。分布式能源站适用对象是电、热、冷的区域集中用户，如城市商业中心、工业园区、机场、学校、医院、居民等，且具有形式多样化特点，风力发电、光伏发电、燃气-蒸汽联合循环等模式能够为发电企业带来诸多选择。近年来我国能源需求不断增加，在这样的大形势下，本文以某省拟建的燃气-蒸汽联合循环机组为例，详细探讨分布式能源站为企业供能的运营方案。
1 项目简介
某省拟建2套燃气-蒸汽联合循环机组，为能源站周边的用能企业提供高品质蒸汽，同时关停部分效率低下的企业自备小型燃气锅炉、燃煤锅炉、生物质锅炉，减轻该地区环保压力。该分布式能源站拟建2套40MW级燃气-蒸汽联合循环机组，采用“一拖一”模式，选用双压余热锅炉、汽轮机采用“一抽一背”模式配置，同时配置1台供汽能力为20t/h的燃气锅炉作为备用热源。能源站采用“热、电、冷”三联供技术实现能源的梯级利用，能源综合利用效率不低于70%。
由于能源站位置属于经济开发区，周边已经进驻了部分企业和即将招商引入部分企业，因此能源站的设置也可以很好的响应政府号召，为周边方圆10km范围内的企业提供“热、电、冷”能源，起到为企业减负的作用[1]。
2 供能方案制定
2.1用户需求分析
企业位于分布式能源站周边，距离能源站3.5km左右。该企业作为大型的工业用户，在工艺生产使用蒸汽和厂区采暖、制冷耗能方面均有较大的需求。
目前企业工艺用汽是通过自备天然气锅炉供应，厂房及办公楼的采暖是通过厂内设立的蒸汽-热水板换站生产采暖热水，制冷则是采用电空调。该企业已经投产运营超过10年，目前处于设备维护大修及节能改造的节点阶段，面对分布式能源站的设置，企业有意向通过对原厂设备进行改造后，采用分布式能源站提供的能源作为企业运行的输入能源。
2.2企业改造方案
企业改造中，具体可以通过三种方案予以改造：（1）工艺用汽方面的改造较为简单，只需要通过分布式能源站内燃气-蒸汽联合循环机组提供的高温高压蒸汽代替企业原自备天然气锅炉产生的饱和蒸汽即可[2]。利用分布式能源站规划敷设的城市热网将蒸汽引至企业厂址外，蒸汽通过支管接入减温减压器调整到用户所需参数后进入原厂自备锅炉后的蒸汽管道内。
（2）厂区采暖用能则沿用原厂的蒸汽-热水板换站，只是蒸汽汽源由原厂自备天然气锅炉供汽改为分布式能源站提供的高温高压蒸汽。
（3）厂区制冷用能改造相对较为复杂，需要重新设立制冷站，采用蒸汽-溴化锂机组取代原厂的电空调设备。如此一来，可以统一利用分布式能源站输送的蒸汽来为全厂提供冷负荷。布置1根蒸汽母管，即可解决企业全厂用能需求。
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3 运行成本分析
根据企业用能需求的调查结果，该企业全年用热负荷耗能为85000万t饱和蒸汽，用汽参数（0.5MPa，160℃）。冷负荷方面企业目前自备电空调装机容量35000kW，由于该企业的生产特性，对厂房内的温度控制要求较高，因此供冷量较大。
3.1运行成本现状分析
企业目前天然气锅炉制备热负荷所需饱和蒸汽，按照蒸汽参数0.5MPa，160℃时焓值约2800kJ/kg，计算可得制成每吨蒸汽所需消耗的燃料费用S1=[3.49×2800/（33×90%）]元/t=329元/t；按照企业全年所需蒸汽总量为85000t计算，全年的燃料费S2=（329×85000/10000）万元=2796.5万元。企业全年天然气锅炉制备工艺及取暖所需蒸汽的运行费用S4=S2+S3=2797万元。
3.2 企业改造后运行成本分析
企业热负荷所需蒸汽改为分布式能源站燃气-蒸汽联合机组提供的蒸汽作为汽源后，购蒸汽价格暂按240元/t考虑，供热年运行成本费用S1'=[240×（85 000/10 000）]万元=2040万元。企业冷负荷需求改造为由蒸汽-溴化锂制冷机制备，溴机COP值按照1.2考虑，制备等量的冷量情况下，制冷年运行成本费用也会随之增加。
4 供能运营模式的选择
从分布式能源站供能运营的角度出发，根据“以热定电”——以供热负荷的大小来确定发电量的原则，遵守“多供热多发电”的规划要求，应尽可能的将机组的供汽能力发挥到设计水平，从而实现更好的机组经济效益。因此，针对本文中所提到的企业用能情况，分布式能源站应考虑制定合理的供能方案，将该企业的冷、热负荷全部划分到分布式能源站的供能范围内[3]。通过上文分析可知，冷负荷的供能方案选定才是解决企业改造鼓励的关键所在。
4.1方案一
企业制冷站改造的有关费用由分布式能源站的建设方承担，日后运行管理由双方共同负责，蒸汽供给价格维持240元/t。此方案的优势在于为企业节省了价格高昂的设备更换费用，减轻企业的投资负担。但是这种方案的劣势也较为明显，就是改造后的年运行费用如上述计算可得，节省比例仅为2.2%，效果不明显。如此一来，企业极有可能不进行制冷站的改造，只将热负荷部分的用能需求改为采用分布式能源站的供汽来替换自备天然气锅炉。
4.2方案二
企业制冷站改造的有关费用由企业自行承担，蒸汽供给价格优惠至230元/t。此方案的优势在于企业自主建设并自行管理制冷站，运行较为方便灵活。蒸汽价格的优惠也使得企业年运行费用的节省比例进一步增加到6.3%，每年运行费用节省455万元，投资成本回收年限约4年。
4.3方案三
企业制冷站改造的有关费用由企业自行承担，为了尽快的让企业回收设备初投资的成本，蒸汽价格采用阶梯制，前3年蒸汽价格优惠至220元/t，3年后蒸汽价格上调值230元/t。如此一来计算可得，企业初投资成本回收年限缩短为2.5年，前3年的年运行费用节省比例达到10.4%，每年运行费用节省750万元。3年后年运行费用节省比例为6.3%，每年运行费用节省455万元。
通过上述供能方案对比可知，方案三的优势最为明显。一方面可以缩短企业初投资的回收年限，以最快的方式获得改造后的经济效益。另一方面分布式能源站可以签署更多的用能负荷，获得更大配额的上网电量，有利于机组整体的经济性提升。
结束语
分布式能源站的设立可以有效的解决区域性集中供能问题。采用清洁能源作为燃料，减轻环保压力的同时，还可以为周边企业提供“热、电、冷”多种能源满足企业用能需求，同时集中供能价格上的优势又可以实现为企业减负的目标，适合于推广应用。
参考文献：
[1]任洪波，邱留良，吴琼，蔡强.基于不同供能模式的燃气分布式能源系统性能评价[J].暖通空调，2016，46（10）：61-69.
[2]黄挺.广州大学城分布式能源站供冷系统选型设计[J].南方能源建设，2017，4（04）：34-36.
[3]赵锦超.某高校天然气分布式能源站及供能管网系统[J].建筑节能，2017，45（08）：45-48.
论文作者:闫博,许子芸,沈超伦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/26
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