前言:天然气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷、热、电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式,是目前天然气最高效的利用方式。本文通过具体项目阐述天然气分布式能源开发的方案测算。
一、项目概况
四川某工业园,园区规划面积10平方公里,分两期建设,一期实施3平方公里,于2014年7月开工,建成后,可容纳50家规模企业。现已平整场地2000余亩,完成道路及水、电、气、通讯、绿化、路灯、人行道、雨污管网等基础建设,污水处理厂等配套设施有序建设,已具备承载企业入园落户的能力。预计到2020年,入园企业达30家,竣工投产达20家。
二、方案测算
(一)园区能耗调查情况
根据用能调查情况,园区内食品、制药、酿造、印染类等企业均有较稳定的蒸汽负荷需求,十分适合发展天然气分布式能源,主要用户情况见下表(公司名称均以代码标示):
按同时利用系数0.8考虑,尖峰用汽量约为46t/h,平均用汽量约为28t/h,年平均运行小时数按6000小时考虑,年用蒸汽量约168000吨。
(二)机组配置原则
分布式能源系统主要由发电设备、余热利用设备及相关主辅设备构成,目前分布式能源系统中应用较多的发电机形式以燃气轮机、燃气内燃机和微燃机为主。目前常用的机组为燃气轮机和燃气内燃机。
燃气轮机余热排放较为集中,适合于蒸汽需求为主的区域式分布式能源项目,同时燃气轮机具有系统单位造价相对较低,寿命周期较长(大修周期在6-8万小时左右)、出口烟气温度较高、氮氧化物排放率低等优点。
综合考虑,从能源利用角度和企业能耗需求考虑,本项目以蒸汽需求为主,用电为辅,计划采用燃气轮机及相关配套设备的配置方式。
(三)装机方案
根据园区企业能耗需求和发展状况,并结合远期的规划,本项目能源站计划建设1台7.5MW的燃气轮机(暂定美国Solar T70机组),并配套相应的余热锅炉燃气调峰/备用锅炉和配套管网。
本项目由于机组主要满足供热需求,且对调峰性能要求较高,因此拟采用简单循环方式。本期主要设备和系统如下:
主要设备的参数如下:
燃气轮机(每台):
型号:Taurus 70
出力:7520kW
热耗率:10650kJ/kWh
排气流量:26.94kg/s
排气温度:490℃
发电效率:34.8%
余热锅炉(每台):
蒸汽温度:220℃
蒸汽压力:1.25MPa
蒸汽流量(非补燃):20t/h
蒸汽流量(补燃):30t/h
排烟温度:130℃
燃气锅炉(每台):
蒸汽温度:220℃
蒸汽压力:1.25MPa
蒸汽流量:20t/h
排烟温度:130℃
(四)运行方式
正常运行:采取以热定电,1台燃机根据供热端的需求,采取变负荷运行及补燃调节策略,满足0~30t/的蒸汽需求,超过此负荷时,启动1台燃气锅炉满足最大50t/h的蒸汽需求。非正常运行:燃机检修情况下,运行两台燃气锅炉,满足0~40t/h的供汽需求。
制冷负荷本项目拟按2MW的最大供冷量配置相应的设备,距离能源站1.5km以内的用户采用冷水管道直接输送。若后期有较大冷负荷需求用户,可进一步优化调整方案。
(五)其余还应综合考虑电力并网方案、其余管网敷设方案、项目用地及选址、天然气保障、噪声污染控制、水污染物排放、消防方案,不一一赘述。
三、投资及经济指标估算
通过能耗调研、分析论证,本项目总投资约1.2亿元人民币,总装机7.5MW,后续根据园区企业的入住、发展,能源站还可扩建,以满足用户能耗需求。
主要数据如下
四、产能、节能减排
(一)减排效应
由于分布式能源站位于负荷中心,不但会提高能源利用效率、减少环境污染,而且可以代替传统的供热制冷设备,消除了传统供热制冷设备使用以及传统能源运输对环境带来的污染。
综上分析,本项目以天然气为燃料,在采取了一系列防治污染措施后,其排污均满足相应的环境标准要求。因此本项目建成投产后对当地环境影响较小。项目建成后,与传统的燃煤热电分产方式相比较每年可减排如下:
由此可见,本项目的建设对于当地环境保护工作具有十分重要的作用和意义,对建设绿色生态产业能够起到巨大的推动作用。
(二)节能效应
本项目拟装机7.5MW、采取以热定电运行方式(全面满足厂区内冷、热负荷)前提下,年利用小时数约6000h,系统全年综合能源效率可达到83%,年供电量约4300万kWh;年供蒸汽约15万吨;年耗天然气约1500万Nm³。
若采用传统供能方式,分别产生同等量的电和热(供电煤耗按333g/kWh,普通锅炉供热效率按85%),每年需要消耗标煤3.1万吨;而采用分布式能源功能方式,每年耗天然气量约1500万Nm³,折合标煤1.74万吨;全年可节约标准煤约1.36万吨左右。由此可见,本项目具有较好的节能效应。
总体来说,天然气分布式能源项目有利于园区能源消费结构优化,有利于提高园区供能可靠性和安全性,帮助园区企业节省用能成本、减少设备运营投资、减轻污染物排放及减少排污费用的支出,完成减排任务,降低单位GDP能耗,实现“绿色发展”,提升地方形象。
论文作者:董春
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
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