基于某产业园综合供能的设计方案研究

林玲　刘叶容

摘要：该文面向某产业园用户电、热、冷、气等多种用能需求，依托当地的能源资源禀赋以及用户现有的供能设施，构建与建设目标相协同的综合能源利用体系，拟定了智慧综合能源站的装机方案，并通过对产业园的不同综合供能方案进行比较、分析，结果表明：不同综合供能方案具有不同的适应性，当燃气价格较低或售电价格较高时，综合能源站的燃机采用全天24小时连续运行以及机组发电采用全额上网方式的经济性具有优势;而当燃气价格较高或售电价格低时，综合能源站的燃机采用间断运行以及机组发电采用并网不上网的方式经济性更佳。

关键词：产业园综合能源分布式节能减排

中图分类号：TM73文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）03（b）-0000-00

Research on Design Scheme Based on Comprehensive Energy Supply of an Industrial Park

LIN Ling1  LIU Yerong2

（1.Zhejiang Gas & Thermoelectricity Institute Co.， Ltd.， Hangzhou， ZhejiangProvince， 310030China; 2.Zhejiang Changzheng Vocational&Technical College， Hangzhou， ZhejiangProvince， 310000China）

Abstract：This paper is aimed at the various energy needs of users in an industrial park， such as electricity， heat， cold and gas， based on the actual energy demand of users， a comprehensive energy utilization system coordinated with the construction objectives is constructed， and the installation scheme of intelligent comprehensive energy station is formulated. Through the comparison and analysis of different comprehensive energy supply schemes of the industrial park， the results show that different comprehensive energy supply schemes have different adaptability： when the gas price is low or the power selling price is high， the gas turbine operates continuously and the unit power generation adopts the full access mode， which has economic advantages; otherwise， the gas turbine operates intermittently and the unit power generation adopts the mode of grid connection without grid connection， which has better economy.

Key Words： Industrial Park; Comprehensive Energy; Distributed Energy; Energy Conservation& Emission Reduction

能源经济是社会经济发展的重要支柱产业[1]。随着社会的高速发展，能源短缺与环境污染问题日益显现，碳达峰对能源消费结构低碳转型提出新的要求，构建多能互补的综合能源系统能够提高能源利用效率，是能源領域发展的必然选择[2-3]。综合能源系统作为能源互联网的主要组成部分，实现了多种能源形式的转换以及多种能源网络的互联互通，是全社会清洁能源发展、支持能源高效利用以及节能减排的重要途径，是未来的重点研究方向之一[4]。园区是综合能源系统的重要应用场景，区域综合能源系统既为多元能源耦合利用提供了平台，又使得用户多样化的能源需求成为可能[5-6]。目前综合能源系统存在能源利用率低、本身的高效优势无法发挥、运营受限和费用增加等问题[7]。该文详细介绍了某产业园建设智慧综合能源示范项目的设计方案及经济性。

1 能源需求

某产业园聚焦集成电路产业，规划面积约6.38 km²。目前有用能需求的主要为3家企业，用户一已经建成投产，用户二即将投产，用户三目前处于建设阶段。用户一和用户二的供能设施已建或者在建，现有的供能方案为传统的电制冷+燃气热水锅炉+电空压机系统以及低温制氮系统，电负荷需求全来自于市电。用能需求如表1所示。

3个用户的冷冻水供回水温度均为7 ℃/12℃;用户一和用户三的热水供回水温度为60 ℃/50℃，用户二的热水供回水温度为38 ℃/32℃。

2 综合供能方案设计

智慧综合能源站以园区新建天然气分布式能源站为供能主体，满足产业园区用能需求，实现能源梯度利用;同步建设分布式光伏发电、电源热泵、储能系统，提高能源利用效率;配套建设智慧能源系统，实现能源智能化调度。对园区用户提供全方位的能源服务，打造成为一个源网荷储一体化示范项目。通过方案设计对比研究，拟订以下两个综合供能方案。

2.1供能全覆盖，燃机间断运行

该方案拟建规模：5×4.4MW级燃气内燃机发电机组+5×4.4MW级烟气热水型溴化锂机组+6×200Nm3/min离心式空压机+8×15470kW离心式电制冷机组（7用1备）+3×2.8MW电源热泵+3套1000Nm3/h（2用1备）低温制氮系统 +1MW屋面光伏发电+1MWh储能电站。

能源站电网侧采用并网不上网或并网少量上网设计原则，根据峰谷电价政策灵活切换运行方式，以内燃机为动力设备的供能系统在电价高峰时段运行，晚间谷价电时段停机，所有能源由电动设备提供，充分利用谷价电，降低运行费用。

以燃机为动力设备的能源站供能系统，烟气热水型溴化锂制冷机制冷，冷负荷不足的部分由离心式电制冷机组补足，利用系统冷却水与电动热泵满足不同类型的热水负荷，能源站用电设备电负荷由内燃机发电和光伏发电提供。能源站为园区用户提供全部用能，包括全部冷负荷、热负荷、压缩空气、氮气等能源。

2.2供能部分覆盖，燃机连续运行

该方案拟建规模：6×4.4MW级燃气内燃机发电机组+6×4.4MW级烟气热水型溴化锂机组+4×2.8MW电源热泵+1MW屋面光伏发电。

能源站电网侧采用余电全额上网设计原则，以内燃机为动力设备的供能系统全时段运行，除自用电其余上网，燃机余热制冷供用户基本负荷，调峰利用用户自有供能设施。以燃气内燃机为动力设备，烟气热水型溴化锂制冷机制冷，冷负荷不足的部分由用户自备的离心式电制冷机组补足，利用系统冷却水与电源热泵满足不同类型的热水负荷，能源站用电设备电负荷由内燃机发电以及光伏发电提供。为园区用户提供基本冷负荷和全部热负荷。

3 方案经济性对比分析

根据表2数据分析可知，燃气价格、供电价格、供冷价格是影响供能方案经济性的最主要因素，在燃气价格为2.04元/Nm3和供电价格为0.65元/kW·h的情况下，方案一的投资高于方案一，收益率低于方案二（即方案二优于方案一）。

根据表3数据分析可知，在供电价格及其他边界条件不变的情况下，随着天燃气价格的上升，方案一的收益率下降不明显，而方案方案二的收益率效率下降较明显，燃气价格在高于2.45元/Nm3时，方案一经济性开始优于方案二，并且燃气价格越高，方案一的优势越来越突出。

4 结论

（1）综合能源项目通过多能协同供应和能源综合梯级利用，不仅能有效地降低能源消耗、在产业园内营造良好的环境;同时，有利于集中处理内燃机产生的烟气，控制排污总量，减少环境污染程度。这对于节能减排，实现产业园区可持续发展意义重大。

（2）建设“冷热电气+光储充放+5G”多能合一的智慧综合能源站，打造源、网、荷、储协调一体化能源布局，有利于提高能源利用效率、节约投资和降低用能成本，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。该文可为浙江省乃至全国产业园采用智慧综合供能方案提供一定的参考价值。

（3）不同综合供能方案具有不同的适应性，需综合考虑供能价格、燃气价格、耗电价格等项目相关因素，对比分析确定最佳综合供能模式。燃气价格较低时或售电价格较高时，建议燃机采用全天24小时连续运行，机组发电采用全额上网，否则根据峰谷电价政策灵活切换能源站运行方式，燃机采用间断运行，机组发电采用并网不上网。

参考文献

[1] 张立东.区域综合能源系统规划及园区级规划应用研究[D].镇江：江苏大学，2020.

[2] WANG D，WANG C，LEI Y，et al. Prospects for Key Technologies of New-type Urban Integrated Energy System[J].Global Energy Interconnection，2019，2（5）：403-413.

[3] 黃伟，刘文彬.基于多能互补的园区综合能源站-网协同优化规划[J].电力系统自动化，2020，44（23）：20-28.

[4] 李浩鹏.综合能源系统设计与应用方法[D].保定：华北电力大学，2019.

[5] 陈柏森，廖清芬，刘涤尘，等.区域综合能源系统的综合评估指标与方法[J].电力系统自动化，2018，42（4）：174-182.

[6] 吴桂联，林婷婷，郑洁云，等.大型园区综合能源系统能源站优化配置[J].电力系统及其自动化学报，2019，31（9）：116-122.

[7] 郇嘉嘉，赵瑾，曾诚玉，等.园区综合能源系统规划及优化配置方案[J].现代电力，2020，37（3）：303-309.

作者简介：林玲（1987—），男，硕士，工程师，研究方向为热电联产及分布式能源等设计与研究。