冷热电三联供工程系统配置方案

◎高建华

冷热电三联供工程系统配置方案

◎高建华

通过对冷热电联供工程工程冷、热、电负荷的分析，进行系统优化配置。采用燃气锅炉作为系统采暖热源，采用燃气内燃机作为电力供应，采用电制冷机为冷源，同时采用预热直燃机来有效利用发电机余热。从设备总投资和运行费用两方面分析对比，小机组方案投资低，经营费用低，适合作为商业区能源站。

工程概述

工程概况。某商业区规划占地面积40700m2，建设占地面积为16237m2，某商业区项目共有5个组成部分，1号楼商务、2号楼写字楼、3号楼创意空间，1到4层为品牌店与生活超市；地下为四层，为地下停车场。其中供冷/热的建筑面积为80420.1m2。

负荷分析

供能时间。根据气候特点及本项目建筑使用性质，确定商业区能源站计算采暖期为11月1日至次年3月31日，共计151天/采暖季（5个月）；制冷期为5月1日至9月30日，共153天/年。生活热水为全年供应。商场，餐饮、管理等商业类建筑为全日制供能，写字楼类建筑为工作日供能，周末不供。本项目每日的供能时间为8：00～22：00，共14个小时。

电负荷。分别对商业区冬、夏季最大日的总用电负荷行预测，总电负荷包括建筑电负荷及能源站自耗电负荷。经测算，某商业区夏季最大日电负荷最高值为5.9MW，最低值为0.4MW，冬季最大日最高电负荷为3.2MW，最低值为0.4MW。最大日电负荷的预测考虑了用电设备同时使用因素，未考虑瞬时峰值负荷。

冷负荷。某商业区的设计冷负荷值为12797.60 kW。

热负荷。某商业区的设计热负荷值为10657.77 kW。

热水负荷。商业区热水主要用于洗手和淋浴等，商业区的生活热水为全天供应制，生活热水使用人数均为2800人。经过计算，某商业区设计生活热水负荷为0.461MW。

供能汇总。基于冷负荷、热负荷、热水负荷以及供能时间，计算得出供能量。能源站向商业区每年供冷量为4.21万GJ，供热量为2.75万GJ，供热水量为2.23万吨。

系统配置总体方案

系统流程。本系统采用天然气发电机组、烟气型溴化锂机组、中央空调和燃气热水锅炉等组成高效的冷、热、电三联供系统。夏季，溴化锂机组和中央空调产生的冷水汇总输送至已有空调水分水器，送至用户侧用于制冷；冬季，溴化锂机组产生与燃气热水锅炉品质相同的热水，汇总至空调水分水器送至用户侧用于采暖。发电机组冷却高、低温循环水通过板式换热器产生的生活热水，与燃气热水锅炉产生的热水汇总后，给用户侧提供生活热水。

采用燃气内燃发电机供应用户侧基本电力负荷，不足部分由市电提供；烟气型溴化锂机组回收发电机组排出的烟气余热，用于供冷、供热，冷负荷不足部分由中央空调提供；热负荷不足部分由2台8吨燃气热水锅炉提供；生活热水由燃气内燃发电机组冷却水及1吨燃气热水锅炉提供。

天然气发电机组发电直接供应用户侧用电和空调循环及终端用电。

溴化锂机组。本项目溴化锂机组选用2台制冷量为528kW（制热量423kW）烟气型溴化锂机组。发电机组的尾气从机组内部排出的过程中携带有大量的热量，排烟温度在510℃左右。

燃气热水锅炉。本项目燃气热水锅炉选用2台8吨和1台1吨燃气热水锅炉，均产生60℃左右热水。其中2台8吨燃气热水锅炉产生热水用于冬季采暖，1台1吨燃气热水锅炉给用户侧提供生活热水。

冷却循环系统

发电机组冷却。燃气发电机组冷却系统分为高、低温冷却循环系统。高温内循环水流量均为34m3/h，高温进水温度78℃，高温回水温度85℃；低温进水温度45℃，低温回水温度50℃。发电机组高、低温冷却内循环水可通过板式换热器产生热水并入空调水系统中供用户侧采暖或提供生活热水。

溴化锂机组冷却。溴化锂机组冷却系统采用开式循环、玻璃钢冷却塔冷却。冷却循环使用普通自来水，冷却水进口温度32℃，出口温度37.5℃，溴化锂机组冷却水量为113m3/h。

成本比较计算

三联供系统成本计算

耗电成本：单台发电机组持续运行功率为700kW，该热电冷联供项目自用电约为100kW，中央空调及其末端风机盘管等耗电量约为3900kW，运行期间，采暖、制冷期均为5个月，供冷、供热的时间段要求：8：00～22：00，共 14 个小时，平均电价为1.05元/kW·h，则该系统每年从市电的取电费用为：［3900-（1400-100）×2］×14×5×30×1.05元/kW·h=286.65万元；

天然气成本。单台燃气发电机组冷热水每可提供439kW的热量（1580MJ/h），按照天然气热值36MJ/m3，锅炉效率按照89%计算，三联供运行期间利用燃气内燃机组冷却水热量节约天然气量为：1580×14×10×30÷89%÷36×2=41.4万m3

按照天然气气价2.95元/方计算，每台燃气发电机组燃气消耗量为185Nm3/h，每台8吨燃气热水锅炉的燃气消耗量为634Nm3/h，1吨燃气热水锅炉的燃气消耗量为53Nm3/h。则该系统年消耗天然气量为：185×2×14×10×30+634×2×14×5×30+53×14×12×30-41.4万=407万m3（三联供系统年运行10个月）；天然气成本为：407×2.95=1200万元；

水成本。按照水价5.33元/方计算，系统年耗水量约为23000m3，则水的费用为：23000×5.33=12万元；

系统运行和维护费用：系统运行成本：主要包括机油消耗、人员工资、设备维护等，按照经验，发电设备运行成本按0.08元/ kW·h测算，即：

年运行成本=设备运行成本×年总发电量= 0.08×700×2×14×10×30÷10000=94.08万元；

溴化锂机组及其它运行维护费用20万元。

综上所述，三联供系统运行总成本为：286.65+1200+12+94.08+20=1612万元。

常规系统成本计算

若该系统不采用燃气内燃机冷热电三联供方式，采用常规利用方式，即配置如下： 3 台/套中央空调（单台/套制冷量约4200kW），2台8吨和1台1吨燃气热水锅炉，并配套其他相关设施。

燃气发电机组发电和市电网并网运行，可靠性高，不向外部电网送电，便于审批；发电机组排烟直接驱动烟气型溴化锂机组运行，可减少设备配置及故障源，同时提高系统的热力系数和能量综合利用率。

（作者单位：陕西大唐新能电力设计股份有限公司）