虹桥公共事务中心分布式供能建设的思考

上海齐耀动力技术有限公司 吴伟炯 潘志勇

1 项目概况

虹桥公共事务中心大楼建筑面积为27903m2，位于虹桥火车站西面。大楼地上八层，地下二层。分布式供能系统位于地下二层，机房建筑面积为16.8m×13.5m，计226.8m2。 该项目安装两台227kW发电机组，发电机组发出的电量并入大楼配电系统。每台发电机组配一台热水型溴化锂机组，溴化锂机组的制冷量为73冷吨，溴化锂机组的制冷热源全部来自发电机组余热。项目建成后天然气综合能源利用率达到了85%以上。虹桥枢纽公共管理中心大楼分布式供能系统不仅降低了建筑物用能成本，还积极响应了政府节能减排的号召，是一项经济效益和社会效益兼具的项目。

2 设计思路

虹桥公共事务中心大楼的分布式供能系统建设之初就有其的特殊性。项目建设地点原设计为地下停车库，空间相对狭窄，层高只有3米。项目位于地下室对通风和消防的要求相对地面建筑的要求较高，且周围为办公区域，对噪声指标有明确要求。大楼承担了整个虹桥区域的交通指挥中心的角色，用电可靠性需要得到保证。这些因素对项目的设计提出了较高的要求，我公司对此项目进行了慎重设计。

2.1 设备选型

虹桥公共事务中心大楼配电系统为单母线分段运行。每段母线上配一台1600kVA的变压器。根据配电变压器的选型原则、上海各办公楼用电负荷的调研结果和并网不上网这一基本原则，我方设计装机容量为变压器负荷的15%～20%。这个装机容量符合办公楼的用电负荷特性，容易实现发电机组长时间以较大功率运行，经济效益较好。根据这一原则我们对厂家的几种型号进行选择，选用227 kW这一规格发电机组。

同时根据发电机组的余热量，我们为每台发电机组配备了一台73冷吨的热水型溴化锂空调机组。该型空调机组能充分发挥发电机组的发电余热制冷。制热则直接通过换热器将发电机组余热送入大楼空调系统。一般办公大楼的制冷制热负荷往往远大于它的用电负荷，发电机组产生的余热只能满足大楼部分冷热负荷，其余由大楼配备的热泵机组补充。

2.2 系统设计

分布式供能系统作为类似电站形式的系统设备，其管路复杂，涉及通风管、水管路、油管路、电气线路。配套设备众多，包括热交换器、泵、发电机、空调、风机等。对于公共事务中心大楼而言，现场条件有限，发电机房层高只有3米，且有多种公用管路穿越此空间，如消防管，污水管道等，大大限制了分布式供能系统的管路走向。我公司设计人员在有限条件下充分挖掘空间潜力，对管道布置进行了反复优化，既要满足系统走向，还要留有足够的人员操作空间，保证项目顺利实施。形成的系统初步设计效果图如图1所示。

在系统设计中我们针对地下室的特点特别增加了机械通风的量，机房的通风换气次数达到了10次/小时。同时单独设计了发电机组所需的通风量。由于项目位于办公楼区域，对噪声有严格要求。我方对设备噪声采取了必要的措施，如对室内设备分别采取了风道消声、设备减震消声、排气消声器、发动机隔声罩，房间内安装隔音吸声材料等。对于室外部分采用低噪音的封闭式冷却塔，并对冷却塔散热风扇使用了隔声罩。这一切都确保室外噪声不超过60分贝，达到环评要求。

大楼的配电系统为单母线分段运行，正常情况下每段母线上的变压器独立运行。分布式能源项目的每台发电机组单独并入各自的配电变压器，变压器的负荷由市电和发电机组同时承担。发电机组对变压器负荷及其低压总开关状态监视，保证并网不上网，所发电能全部由大楼自身负荷消耗。并网原理如图2所示。

分布式供能系统的集中监控设计采用系统自身独立监控，即系统自己有一套设备对系统内部设备进行控制（如图3所示）。同时整个三联供系统的状态数据采集纳入大楼楼宇自控中，但大楼楼宇自控中心对分布式供能系统只监不控，这样就简化了分布式供能系统与大楼自控中心的接口。分布式供能系统的设备做到一键启动，即启动发电机组或空调，其必要的辅助设备实现自动联动，减少操作人员的工作量。监控系统对整个分布式供能系统不但显示及记录状态及报警信息，而且可通过互联网将系统数据远传实现远程诊断。这无疑减少了以后维护的工作量。

针对地下室发电机房消防安全要求高的特点我公司特别在发动机隔声罩内安装了火焰探测器和气体灭火装置，保证设备及人员的安全。同时发电机组还纳入大楼火灾报警系统，一旦大楼起火能实现发电机组及时自动停机，避免火灾进一步蔓延。发电机组燃气进气系统的进气总阀与房间的进排风机实现连锁，确保在风机启动的情况下实现进气，这样可以避免在通风机未启动时可燃气体在室内的积聚。

3 建设难点

分布式供能项目在国内还刚刚起步，人们对它还不熟悉。由于国内相关政策不到位，因此分布式供能的建设往往带有辅助配套的特色。在建设中业主单位往往对它不够重视，特别是分布式供能项目目前还是独立设计，独立施工。但其设计和施工又必须纳入整体项目的实施框架中，需要整体项目主体工序的配合，因此项目协调实施的管理难度相当大。

虹桥公共事务大楼的分布式供能项目从一开始存在进度紧，施工难度大的特点。特别是在总体项目建设后期分布式项目才进行规划建设，这样在设计及施工上需要考虑与原有系统衔接的问题。我公司在分布式供能的设计与施工时采取尽量减少对前期设计施工的影响这一原则开展工作，这无疑对我公司的设计水平和施工技术提出了较高的要求。

分布式供能系统设备众多，管路复杂，特别是在层高只有3米而且有其他主管穿插于此其有效净高不足2.8米有限的空间进行施工，施工难度很大。在实际建设中我方针对现场情况，对设计图纸几易其稿，特别是针对现场情况进行优化设计，这才使得施工得以顺利进行。此外，地下室施工，对大型设备的进场安装会有不少的难度，我公司在工序的安排上特别注意，使大型机组顺利进场完成安装。地下室发电机房会增加投资和施工难度，在场地条件允许的情况下应优先考虑采用地面机房。

4 结论

分布式供能项目在目前的实施中还存在不少问题，如：

1）相关规范无明确详细说明。如在规范方面没有针对小型燃气机组并网的相关规范，单纯参照火电厂的规范显得没必要且过于复杂，不但增加投资而且对分布式供能的推广造成很大的障碍。

2）限于目前国内政策，分布式供能往往是作为辅助配套系统，国家对其可靠性未有明确详细的要求，因此用户还不信任分布式供能系统。

3）目前对于分布式供能系统如何纳入项目整体能源站建设中，这方面还没有相关的具体要求。在实际建设中分布式供能项目的设计施工往往需要和建筑建设其他工种紧密合作，特别是电力、工艺管道等，需要与建筑的整体建设有效紧密联系起来，这样会大大有利于项目的开展，提高项目的成功率，而不是将分布式供能作为单独系统独立设计，毕竟目前分布式供能在国内还无法作为独立电站独立运行，还需和电网和其他热能设备统一使用。

4）分布式供能项目特别是燃气发电机组其经济效益受制于天然气价格和电价的波动，这一定程度上阻碍了分布式供能发展。

目前分布式供能项目在国内起步较晚，相关的政策还没有真正落到实处。分布式供能项目的发展还需要政府的大力支持。