北京某购物中心项目热电冷联产 能源岛技术解决方案

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1、北京某购物中心项目热电冷联产北京某购物中心项目热电冷联产 能源岛技术解决方案能源岛技术解决方案一、项目概述： 由北京某投资有限公司承建的北京某购物中心项目即将开工建设，该项目位于北京某 工业开发区，总建筑面积 373，000m 2，其中购物中心 326，960m 2，酒店式公寓 46，040m 2，项目建成后将是北京最大、最现代化的商业购物中心。 北京恩耐特分布能源公司已为本项目编制了项目热电冷联产技术解决方案，根据业主 要求，本公司在恩耐特分方案基础上再提出能源岛解决方案，供业主和有关专家参考。采用热电冷能源供应中心技术来解决大型购物中心的电力、制冷、采暖、热水和新风 除湿，以及游泳池温水等

2、能源产品供应，这是世界发达国家普遍采用的先进能源技术， 它通过对能源的“温度对口。梯级利用”，实现高度的节能，从而降低用户能源成本， 并实现对环境的保护。 北京市委书记刘淇最近在一份专家建议上批示，北京应该发展使用分布式能源系统建 设的中、小型燃气轮机热电冷联产，另有三位副市长明确支持在北京大力发展小型分 布式能源系统，以解决北京的电力、热力瓶径问题，同时优化天然气使用结构。 为 什么要发展分布式能源-小型燃气热电联产，首先该技术有非常好的经济性，北京市 物价局已经公布用于区域热电冷联产项目的天然气价格为 1.4 元/立主米，以天然气价 格使用小型燃气轮机热电冷联产的项目，在北京商业用电高峰、

3、平峰两段平均电价 0.814 元/kWh 条件下，供热期每利用 1 立方米天然气可以产生 3.44 元的直接经济收益， 减去天然气成本的效益为 2.04 元；制冷期可以产生 3.24 元的直接经济收益，减去天 然气成本的效益为 1.84 元，等于免费使用天然气后再有 0.440.64 元的经济收益， 完全可以满足设备运行成本和折旧，是一种“一本万利”的新技术，既节约了能源， 又节约了金钱。 天然气产值分析(北京商业峰段平均电价)项 目 单 位 小型燃机 热电冷 微型燃机 热电冷 燃气内燃机 热电 冷燃气外燃机 热电 燃气锅炉 蒸汽溴化锂天然气价格 元/m 3 1.4 1.65 1.65 1.6

4、5 1.8/1.7发电效率 30% 28% 35% 31.50% 0.00%单位燃气发电量 kWh/m 3 2.93 2.73 3.42 3.08 0.00电价 元/kWh 0.814发电收益 元/m 3 2.39 2.23 2.78 2.50 0.00供热效率 50% 50% 40% 50% 85%单位燃气供热量 kWh/m 3 4.88 4.88 3.91 4.88 8.30供热成本价 元/kWh 0.2168供热收益 元/m 3 1.06 1.06 0.85 1.06 1.80热电联产收益 元/m 3 3.44 3.29 3.63 3.56 1.80供热差值 2.04 1.64 1.98

5、 1.91 0.00单位燃气制冷量 kWh/m 3 4.88 3.66 2.54 9.77制冷成本价 元/kWh 0.1740制冷收益 元/m 3 0.85 0.64 0.44 1.70冷电联产收益 元/m 3 3.24 2.86 3.22 1.70效益差值 1.84 1.21 1.57 0.00上表说明发展燃气热电联产对用户具有极好的经济性，实际上在发电供热以外，还 有免费的高温热水或生活用的温水供应，并可以利用余热锅炉的排烟的废烟气进行除 湿干燥，其经济效益显而易见。 二、设计原则 分布式能源设计的最关键因素是根据用户的实际需要，对于用户的多种需求特性进行 实事求是的分析，制定一个具有最大

6、适用性的设计方案。 北京某购物中心项目的特性是现场没有现成的电力、热力供应条件，但有天然气高中 压管道供应，如果采用传统方式必须自建变电站并施工进行电力接入，同时自建锅炉 房、换热站、制冷系统、新风除湿系统、热水锅炉、应急发电机组等能源设施。还需 要解决施工电源、施工阶段的临时建筑采暖等一系列问题。所以建设能源中心将可以 一揽子解决该工程的所有能源需求，并有效降低工程中能源系统建设的综合投入，真 正实现即节能又省钱。 此外，购物中心的能源使用结构比较简单，电力、采暖、制冷、新风系统基本同步， 需求相对比较匹配，系统的调节因素不复杂，自主保障困难不大。因此，我们建议采 用：能源岛设计方案，即自己

7、解决全部能源供应，除天然气和水利管网外不与外部能 源设施联系，自给自足。 由于本项目工程浩大，可以采用多机组方案，且可以使用天然气/柴油双燃料的燃气轮 机技术，所以完全可以实现能源供应的自保和安全。 在北京发展分布式能源项目中，最大阻力是电力部门，因此采用能源岛技术解决方案 可以不依靠电力系统，不用与电力公司周旋，自己掌握主动。 三、工程设想： 利用现有天然气中压管道气源条件，首先购置 3 台 1000kW 级 燃气内燃机发电机组， 解决工程建设的电力供应，并负担建设期临时建筑物的采暖供应。在主体工程东南角 地下室建设一热电冷能源综合供应中心，主设备采用两台调节灵活，运行可靠的 5500 千瓦

8、等级燃气轮机发电机组，并利用其余热驱动两台 28 吨级补燃/余热锅炉，冬季利 用余热产生 24 吨蒸汽支持供热系统运行；夏季将系统总量最大补燃到 52 吨蒸汽以支 持制冷运行；过度期提供 20 吨蒸汽以支持热水和除湿系统的运行。 采用 8 公斤 180过热蒸汽，在主体工程外建设一条热力环网蒸汽管线，输送蒸汽支撑 4 个角中的东北、西北和西南三个热力-制冷站。每站安装 1 台 2500 冷吨蒸汽溴化锂 制冷机组，4000kW 板式(汽-水)换热器，以及蒸汽除湿机组和一个用于供应卫生热水的 蓄热式(水-，水)换热器。而能源中心自身除 1 台 2500 冷吨蒸汽溴化锂制冷机组， 4000kW 板式(

9、汽-水)换热器和一个卫生热水(水-水)蓄热式换热器外，除湿将利用锅炉 排出的 150烟气，同时还要回收内燃机的余热参加系统运行。在冬季，由于燃气轮机 热电系统主要在 9-22 点使用，23-8 点需要采用蓄热技术解决采暖保温问题，所以必须 建设一些蓄热水池，将白天用不完的热量储存起来，在夜间使用。 电力系统采用 6600V 电压输出，支持系统内 6kV 环网，利用燃气轮机的灵活调节性能， 直接支持购物中心总用电系统的安全运行，两套 5.5MW 燃气轮机作为系统基本负荷和 细部电力调节系统。3 台 1MW 燃气内燃机担任梯级调节和燃气轮机停机后的系统电力供 应，以保障酒店式公寓和购物中心内外区域

10、的基本照明需求。 一台燃气轮机采用双燃料保障系统，在天然气供应中断供气时作为应急电源使用。 四、项目条件： 1、北京地区基本环境条件：海拔高度：48M，平均温度 14，相对湿度 60%。由于购 物中心主要利用时间为上午 9 点至晚上 10 点，所以本方案主要参考日间平均温度。 北京季节平均温度趋势图2、天然气：低热值(LHV)8400kCal/M 3，价格 1.4 元/M 3 陕甘宁天然气成分项目 组成 单位 数值甲烷 CH 4 % 95.9494乙烷 C 2H 6 % 0.9075丙烷 C 3H 8 % 0.1367硫化氢 H 2S % 0.0002二氧化碳 CO 2 % 3水 H 2O %

11、 0.0062高位热值 HHV MJ/Nm 3 39.0051 kCal/Nm 3 9316.21低位热值 LHV MJ/Nm 3 35.1597kCal/Nm 3 8397.75密度 Kg/Nm 3 0.7616比重 0.589动力粘度 U10 -4 0.1056运行粘度 V10 -4 0.1385爆炸上限 % 5.1爆炸下限 % 15.363、北京经济技术开发区实行两部制电价为：北京经济技术开发区已经实行两部制电 价，容量电价为 30 元/月；电量电价为：高峰 0.4703 元/kWh，平峰 0.3643 元/kWh， 低谷 0.2733 元/kh。 北京经济技术开发区电价用户类别 两部制

12、电价 单一制电价容量电价元 /月/千伏安 电量电价(元/千瓦时)高峰 平段 低谷 电量电 价 元/千瓦时工业用电电价 其中：100KW 及以上 30 0.431 0.335 0.252100KW 及以下 20 0.725 0.488 0.272商业用电电价 30 0.469 0.363 0.272 0.8其他用电电价 28 0.495 .376 0.272 0.7居民生活用电电价 0.44燃气轮机应用电价时段 容量电价 电价 利用时间单位 元/kW/月 元/kWh hrs高峰平峰平均 30 0.4703 70.3643 70.4173 14应用电价 0.4856#1 号内燃机应用电价时段 容量

13、电价 电价 利用时间单位 元/kW/月 元/kWh hrs高峰平峰低谷平均 30 0.4703 80.3643 80.2733 80.3693 24应用电价 0.4104 #2#3 号内燃机应用电价时段 容量电价 电价 利用时间单位 元/kW/月 元/kWh hrs高峰平峰平均 30 0.4703 60.3643 30.4350 9应用电价 0.54464、热价：北京市规定采暖锅炉的天然气价格为 1.8 元/M 3，按照锅炉实际供热效率 85%计算，热价为 0.2168 元/kWh。 5、冷价：北京市为鼓励夏季利用天然气，对制冷用气实现优惠气价，价格为 1.7 元/M 3，按照有效制冷 COP

14、1 计算，冷价为 0.174 元/kWh。 6、设备利用时间：购物中心每日 830 至 2230 营业，年利用时间 5270 小时。燃气 轮机系统利用时间季节 天数 日运行小时 季运行时间供暖季 151 14 2114供冷季 174 14 2436过渡季 40 14 720总和 365 5270 燃气内燃机其中 1 台终年运行，另 2 台每日调峰运行，每日平均运行 9 小时，也为 14 小时，年利用 5270 小时。 五、主要设备： 1、燃气轮机： 燃机前置循环(也称：单循环)热电联产是一种技术先进、高效率、低污染的清洁燃烧 热电生产工艺，它先通过燃气轮机的压缩机将空气压缩十几倍注入燃烧室与燃料混烧， 温度超过 1，000，使压缩空气热膨胀推动叶片带动燃气轮机发电进行首次能源利用； 功后热烟气温度一般还有 500，将其排入余热锅炉转换蒸汽，加以利用。本项目建议 采用 2 台美国索拉公司金牛座(TAURUS)60 燃气轮机发电机组。 系统示意图由于工艺 决定，燃气轮机热电联产具有许多优势。首先是维护率低：燃气轮机是一种连续运行 的发电技术，不同于内燃机需要不断点火和更换机油，基本不需要太大的维护工作量。 由于维护率低，设备可利用率非常高，天然气为燃料的内燃机组平均可利用时间小于 7000 小时，而燃气轮机平均超过 8000 小时。索拉燃气轮机的大修周期为 30000