昌北机场分布式能源可行性研究

高金剑 袁兰兰 王熙明

摘 要：为了研究昌北机场分布式能源可行性，本文应用了文献调研，现场调研以及 Pipeline 软件模拟方法， 得到以下结论：昌北机场 041 县道与机场内部配套管网已建设，管径较大，压力充足;根据昌北机场 2019 年用电量与用气量，采用天然气分布式能源，管网的小时计算流量为 6841.76Nm3/h;在工作条件下，管网的总流量最大可达 7230Nm3/h，管网输气能力与输气压力均满足昌北机场的用气需求，昌北机场分布式能源可行。研究结果对建设低碳、绿色机场的具有重要的指导意义。

关键词：昌北机场;分布式能源;管网输气能力;分布式能源;燃气管网

昌北机场作为重要的大型公共建筑，拥有 T1 航站楼 2.7 万平方米、T2 航站楼 9.66 万平方米，在建的 T3 航站楼面积更大，每天需消耗大量的电能来供热、制冷等[1， 2]。电能属于二次能源，我国火力发电占比 73%，火力发电需要消耗大量煤炭，环境污染严重，能源利用率低，资源浪费严重，不适于我国长远发展[3， 4]。三联供分布式能源技术作为机场节能减排、提高能源利用效率重要技术手段[5-7]，在我国长沙黄花国际机场已经成功应用[8]，并不是所有的机场都适合建设分布式能源，天然气供气不足的不适合建设，有必要开展分布式能源可行性研究[9， 10]。本文将通过研究昌北机场的气源，昌北机场用气量以及天然气管网的输气能力，技术性判断昌北机场建设分布式能源的可行性。

1 气源分析

昌北机场位于南昌市经开区，该区的燃气特许经营权属于南昌市燃气集团有限公司，通过现场调研与前往南昌燃气公司调研，掌握了昌北机场的市政道路管网与昌北机场配套燃气管网的建设情况。

1.1市政管网

2016 年，为了给昌北机场供燃气，燃气公司实施了经开区竹埠一路-希望大道-县道 041机场中压燃气管道工程项目，工程编号：I16H035。该天然气管道接驳于南昌金山大道在 041县道预留的dn300PE 球阀，沿着 041 县道的北边敷设到昌北机场，如图 1 所示。

市政燃气中压燃气管道为高频直缝钢管，外径为 323.9mm，壁厚 6mm，管网设计压力为 0.4MPa，中压 A 燃气管道。

1.2机场内部配套管网

机场配套管网接驳于 041 县道中压管道预留的 D323.9*6 管道，沿着纵三路敷设，后在横八路分叉，一路敷设至 T1 空调站，另一路敷设至 T2 空调站，如图 2 所示。管网设计压力为 0.4MPa，中压A 燃气管道，埋地管道均采用厚壁 SDR11 的PE100 燃气管道，T1 航站楼的预留管道为外径 110mm 的 PE 管，T2 航站楼的预留管道为外径 160mm 的 PE 管，T3 航站楼的预留管道为外径 200mm 的 PE 管。

昌北机场市政管网管内径为 300mm，管径足够大，设计压力 0.4MPa，压力充足，昌北机场内部配套管网以外径 200mm 为主，管径较大，相对市政管网直径略有减小，压力为0.4MPa，压力充足。

1.3用气量分析

为了计算昌北机场计算流量，需要计算昌北机场的年用气量，昌北机场的能源消耗主要为电能和天然气，天然气用户有 T1 航站楼、T2 航站楼与商业用户，商业用户用气量比较少， 本文忽略商业用气量;分布式能源可以发电，根据能量守恒把年消耗的电能折算成天然气， 两者相加可得分布式能源的年用气量。

根据南昌燃气集团有限公司技术设备部调度中心提供的昌北机场 T1 航站楼 3 台锅炉、T2 航站楼 3 台锅炉的每月用气量可计算年用气量，如下表 1 所示。

从表 1 中可知，T2 航站楼的年用气量明显大于 T1 航站楼，年用气量 2019 年比 2018 年多 20×104Nm3。这是由于 2018 年锅炉刚投入使用，用气量不稳定，2019 年用气量趋于稳定。

通过在国家电网江西分公司调研，掌握了昌北机场 2019 年的每月用电数据，如下表 2 所以，根据能量守恒，折算出 1Nm3 天然气释放的能量等于 9.8 度电的能量，可算出每月的用气量。

从表 2 可知，7、8 月份用电量比较大，这是因为夏季炎热，制冷需要消耗大量电能。天然气用气量在夏季属于低谷，采用分布式能源，可以缓解电网公司的调峰压力，减少燃气公司在储气设施的建设成本。2019 年总用电量为 292 × 106 度， 折算成燃气用量为29795918.37Nm3。加上 T1、T2 航站楼 2019 年用气点总流量 992005Nm3，昌北机场 2019 年全年总流量 30787923.37Nm?。

根据《南昌市城市燃气专项规划（2015～2030）规划说明书》，分布式能源用户不均匀系数分布式能源站用气设备是指发电原动机装置，余热利用装置的补燃用气，用气设备年利用小时数按 4500 小时，见公式 1。

可以得出计算流量为：6841.76Nm?/h。

3 昌北机场燃气管网输气能力分析

昌北机场分布式能源技术是否可行，关键在于燃气管网输送的天然气量能否满足燃气轮机的用气需求，燃气管网的输气能力取决于管网的管道直径、管道长度、管道的材质，管网的进口压力、出口压力等因素。本章将应用 Pipeline 软件模拟分析昌北机场燃气管网的输气能力。基于南昌燃气集团有限公司提供的竣工图建立模型，如图 3 所示。

在Pipeline 软件设置好单位参数，根据竣工图设置好每段管道的管径、管长等参数，设置模拟约束条件，图中 1 号绿色的五边形为 T1 航站楼用气点，2 号绿色的五边形为为 T2 航站楼与 T3 航站楼预留用气点，图中 3 号绿色的五边形为机场加气站预留用气点，图中 4号绿色的五边形为为机場员工食堂用气点，图中 5 号绿色的五边形为为机场加餐饮店预留用气点，图中 6 号红色的五边形为气源点。