分布式能源站冷负荷预测及制冷系统选型的探讨

广东省电力设计研究院 孙文龙 张先提

0 前言

随着我国分布式能源站的不断涌现，冷热电联供系统在南方地区已成为能源站规划的主要发展方向。为了经济合理地配置能源站设计规模和减少区域内建筑冷、热源的能源消耗与碳排放，预测建筑能耗包括空调、照明、热水、家用电器和其他动力能耗，其中占建筑总能耗的5 0%至7 0%的空调系统能耗已成为能源站规划的重中之重。

1 冷负荷预测方法

空调系统的冷负荷预测方法很多，如负荷估算法（指标法）、谐波法、软件计算等。一般情况下，对于燃机电厂的选型希望得到全年每一时刻的冷负荷数据，以便设计的燃机可以始终在高效率的工况下运行。而建筑节能模拟分析平台D e S T软件的功能正是解决这一问题的最佳计算方法。

DeST软件能够实现根据不同地区气象参数，通过建立建筑模型，按建筑各功能房间分布设定室内冷热源参数，进而对整个建筑模型进行全年负荷预测。本研究不同建筑模型计算以广州市气象参数为例，其主要参数见图1、图2、图3。

为了适合能源站规划区域内各类建筑能耗，DeST软件按常规的建筑物类型建模，根据相关设计规范结合广州地区工程实际确定室内空调计算温度 ，见表1所示

根据广州市的气候条件和建筑特性，考虑办公、商业等公共建筑的制冷期7个月（4月15日～11月15日），而住宅类建筑根据自行需求调节，工业建筑根据工艺需求确定。

经过DeST建模数据 详细计算，各类建筑物的能耗（包括围护结构、人员、照明、设备等）汇总见表2所示。

表1 室内空调计算温度

上述负荷全年叠加后见图4。

需要说明，DeST建模计算结果准确与否关键在于建模输入数据是否准确合理。通过DeST建模可以实现楼宇建筑的全年冷负荷预测，为区域冷热负荷预测提供理论依据。通过DeST软件可以调用不同区域全年逐时干球温度、各月平均干球温度曲线、最冷热月干球温度、全年温度分布曲线图及全年太阳直射辐射强度统计图；DeST软件建立典型建筑模型，计算得到不同气象参数下的典型建筑全年（8760小时）逐时冷热负荷，并对数据处理得到全年逐时冷热负荷曲线、全年空调总能耗量。

DeST模型计算数据结论可供区域电力能源方案规划提供基础理论分析数据，根据区域负荷分布优化电力能源方案。

表2 各类建筑物的单位面积能耗

表3 经济评价的基础数据表

2 集中供冷站设备选型的方法探讨

LCC（50年寿命周期成本）是集中供冷站选型的基本出发点。在不同的机组配比情况下，LCC也不尽相同，根据LCC理论，对不同冷源方案进行经济分析，确定最佳的供冷设计方案。

LCC（50年寿命周期成本）计算公式：

式中：C i——空调冷源初投资，元/m2。

i——商业贷款利率，5年贷款利率按8%考虑。

CC——年运行能源费，元/m2；

本项目研究按办公楼50000m2、商业10000m2、酒店40000m2为例题计算，设计最大总冷负荷为11561kW。

根据对规划区所在地能源与资源状况、政策、价格、资费、设备采购市场的了解，广州地区的基础数据可按表3中数据作为经济评价。

根据50年寿命周期成本LCC计算公式与表3的数据，采用电制冷和蒸汽溴化锂制冷的不同比例，计算各冷源方案的LCC，结果详见表4。

从不同冷源方案LCC分析表中可以看出，就本项目研究，在蒸汽溴化锂机组比例为70%时，集中供冷站50年单位面积寿命周期成本最低，为2275.43元/m2，因此，70%蒸汽溴化锂机组+30%电冷机为最佳技术方案。

表4 不同冷源方案LCC分析表

3 结论

1.对于分布式能源站燃机电厂的选型，应计算全年每一时刻的冷负荷数据，以便燃机的设计可以进行优化，使其始终在高效率的工况下运行。

2.集中供冷站规模不宜按末端用户的最大负荷配置，但为了满足用户的最大需求，采用部分电制冷设备是一个可行的方案，便于系统能源的调节。

3.通过本项目研究显示，冷负荷、电价和蒸汽价格是决定供冷站按多少比例配置蒸汽溴化锂机组和电冷机组的关键因素，蒸汽价格越高，电制冷的比例也可提高。

4.供冷小时数也是一个重要因素，供冷小时数越短，电制冷的比例也可降低。

总之，通过分布式能源站冷负荷预测和集中供冷站方案经济分析的研究，可以掌握对于不同类型的能源站的冷水机组配置方法，对今后的设计有一定的指导意义。

[1]空气调节设计手册（第二版）.电子工业部第十研究所，2008:31-33

[2]陆耀庆，实用供热空调设计手册（第二版），2008：1479-1481

[3]中国建筑环境分析专用气象数据集.中国建筑工业出版社，2005

[4]公共建筑节能设计标准广东省实施细则.(广东省实施细则)，DBJ15-51-2007：10-16

[5]公共建筑节能设计标准.中华人民共和国建设部，2005：3-9