天然气分布式能源冷、热、电三联供方案分析——酒店天然气分布式能源应用及建议

张 勇，武 清，王 彬

(国电电力发展股份有限公司旅顺热电项目筹建处，辽宁大连116041)

1 项目背景

某四星级酒店，位于旅游风景区内，建筑面积27 500 m2，由2台6 t·h－1的燃煤蒸汽锅炉和2台蒸汽LiBr制冷机组向酒店提供热、冷、热水及蒸汽负荷，酒店没有配置备用发电机组。

2 设计理念

为用户制定可行的供能解决方案，并符合机组运行的特殊方式是整个分布式能源项目成败的关键。必须要根据实际用户的内、外部条件，设计科学、合理、可行、集约的方案，不能“生搬硬套”，过多地关注发电、供热等能源需求，不能最大限度地利用分布式能源的梯级综合优势，而忽视了与设备、管理的合理搭配性、运行性，这样会导致系统难以长期、稳定地运行。

酒店用户的热负荷需求主要来源于采暖、空调、热水，电负荷主要来源于照明、制冷、电梯和其他动力设备。然而这些负荷的需求量会随着酒店的入住率、季节的变化、冷热水使用时段的不同和客人的生活习惯等因素的变化而变化。例如，在6月至8月份，夏季空调制冷需求量大，就造成了用电负荷大幅增加，达到全年用电的最高峰，而此时热负荷需求却是全年的最低谷。在冬季11月至次年4月份的采暖期，热负荷的需求是全年的最高峰，而电负荷却达到最低谷。由于酒店的营业性质决定了在同一天中，热电负荷高峰和低谷时段都是极不平衡的。要解决这些问题，必须要对酒店的热、电负荷比进行详细的分析、分解，综合酒店所有能源负荷的特点，有针对性的制定能源解决方案，这是酒店冷、热、电三联供分布式能源系统设计成功与否的关键之一。

3 负荷分析

3.1 负荷指标

根据业主提供的设备实际运行的统计数据以及空调设计规范，项目的冷热指标、电负荷指标取值，如表1所示。

3.2 典型日负荷曲线

根据类似建筑功能类型冷热电负荷分析，项目典型日冷负荷曲线如图1所示，日热负荷曲线如图2所示。

表1 负荷统计

图1 典型日冷负荷曲线

图2 典型日热负荷曲线

随着室外温度和季节变化，冷、热、电负荷全年都会有一定的波动，夏季大部分时间冷负荷在800 kW以上，冬季大部分时间热负荷在600 kW以上。

经过对用电量分析得出，酒店每年的用电量变化趋势比较一致，如图3所示。

对每年的电负荷在夏季、春秋季和冬季分别进行分析讨论。

图3 酒店年用电量变化趋势

1)夏季(每年7月份－9月份)

第二，新型农村合作医疗制度的运行机制重点突出“大病统筹”为主。抵抗大病风险是广大农民最迫切的需求，这也是农民参加合作医疗的初衷。传统的农村合作医疗是以小病为主，把重点放在了门诊治疗上，保障层次低。新型农村合作医疗制度突出“大病统筹”为主，保障层次高，重点解决农民所关心的问题。

夏季用电量较高，其中8月份的电负荷最高，在此期间空调投入运行。夏季的月平均电负荷约为181 kW。

2)过渡季(每年4月份－6月份，10月份－11月份)

过渡季电负荷比较稳定，波动较小，既不需要采暖，也不需要制冷。春、秋季的月平均电负荷约为155 kW。

3)冬季(每年12月份－次年3月份)

冬季电负荷相对稳定，这段时间是供暖季节。冬季每月的平均电负荷基本都在143 kW左右。

依据“量身订制”的设计理念，在详细分析了酒店的热电比值数据后，最终确定了该酒店能源供给改造方案:以3×195 kW 燃气内燃机发电机组为主机，配备 3 台0.43 t·h－1余热锅炉和1 台2 t·h－1天然气调峰锅炉，及其他电气、热工、天然气输入设施，组成集约式的冷、热、电能源供给中心。

4 运行方式

4.1 供电

燃气发电机组发电量除少部分供能源站自用外，其余电量主要用于满足花园酒店的基本用电需求。发电机在制冷季和采暖季每天运行16 h，夜间电价低谷时段停机，在春秋过渡季机组可根据需求停机检修和保养，不足的电负荷由市电提供。

4.2 制冷

制冷负荷由燃气锅炉产生的蒸汽进入LiBr制冷机组后凝结出的冷水供应。

4.3 供热

采暖热负荷由燃气锅炉蒸汽进汽水换热器出热水供应。

图4 分布式供能系统

4.4 供生活热水

优先利用燃气内燃发电机组余热制取生活热水，不足部分由燃气锅炉补充。(备注:燃气内燃机余热通过烟气换热器和缸套水换热器出热水优先满足酒店生活热水，多余余热加热锅炉给水。)

4.5 区域气候条件

初步考虑此项目每年制冷季为3个月(6月1日－8月31日)、采暖季为5个月(11月5日－4月10日)。

5 工程实施

5.1 机房要求

燃气三联供能源站的建设应满足通风、泄爆以及消防安全距离的要求。能源站所需建筑面积约200 m2，根据建筑设计防火规范，需设置泄爆面积约为20 m2，可考虑布置在燃煤锅炉房对面约260 m2的机房内。

5.2 燃气接入

发电系统所需燃气最小进气压力为0.01 MPa，系统最大用气量约为 230 Nm3·h－1，年燃气用量约100万Nm3。

5.3 电力接入

为充分发挥三联供系统的经济性，三联供系统设计应以并网运行为基本原则，遵循“自发自用”、“多余上网”的运行原则。燃气发电机组出线电压为400 V，电力出线接入酒店配电室内400 V母线上。

6 经济分析

6.1 能源价格

参考酒店的水电气价进行初步测算，如表2所示。

表2 酒店水电气价格

6.2 成本分析

项目进行改造后，其运营成本与销售，如表3所示。

通过对项目成本初步分析，在现有政策及条件下，项目是不能正常进行运营的。

表3 运营成本与销售

7 结论

1)此方案采用天然气分布式能源供应方式，符合国家新型能源的发展方向。经初步论证，在酒店建设燃气分布式能源系统是能源综合利用率较高、节能环保的能源供应方式，同时又能替代现有燃煤锅炉来满足酒店的用能需求。

2)虽然燃气分布式能源系统初投资较高，但由于其能源综合利用效率较高，每年都会为用户节省一定的运行费用。

3)项目供热价格参考酒店现行的燃煤价格计算，与燃气供热相比价格较低，导致项目经济性较差。

4)根据初步计算结果的分析，此项目基本可行，但是其经济性依赖于良好的电力接入条件和优惠的燃气价格，以及合理的供热价格，如果这三方面可以保证，则项目具有较大的可行性和经济性。

［1］王 丽，魏敦崧.天然气分布式能源系统的应用［J］.煤气与热力，2006(1):46－48.

［2］马 宁，徐国义.华夏宾馆天然气分布式能源系统［J］.上海节能，2008(1):51－53.

［3］张宝怀，陈亚平，施明恒.天然气热电冷三联产系统及应用［J］.热力发电，2005(4):59 －60.