海南國際旅游島分布式供能技術可行性分析

艾 闖，閆東輝，李 丹，張文亮

（海南電網公司，海口 570203）

1 分布式供能技術在海南的應用優勢

1.1 豐富的油氣資源

海南省所轄海域約2×106km2。據勘探，天然氣資源儲量為5×1012m3，目前已開發利用或探明的海域天然氣約2.5×1011m3。海南省規劃了環海南島天然氣輸氣管道，現已建成長約252 km的東方—洋浦—海口輸氣管道和長約120 km的南山—八所天然氣管線。海南省現有海上崖13-1氣田、東方1-1氣田和樂東氣田。豐富的油氣資源可以為分布式供能技術的燃氣輪機組提供源源不斷的動力。

1.2 規律的用電特性

海南省的氣候常夏無冬，夏季從3月一直延續到11月，日最小負荷率夏季達0.67，冬季達0.57；平均日負荷率夏季為0.86，冬季為0.78。夏季高峰期空調耗電量在三亞市為總用電量的50%，在海口市約為總用電量的25%，電網不平衡系數達0.91。2009年，日最大峰谷差和月最大峰谷差均達900MW。海南常夏無冬以及電網空調負荷特性明顯，適合分布式供能技術應用。

1.3 穩定的用電負荷

海南島東部以高檔國際化度假休閑區為主，近年來吸引了國內外著名財團紛紛投資建設。領跑海南房產市場的三亞商品房價格已達到國內一線城市的均價。三亞亞龍灣建有約20家高檔酒店，形成了一個酒店群，且已進入相對穩定的運營階段。三亞海棠灣建設投資約215億元人民幣，毗鄰三亞的陵水縣。清水灣由雅居樂與美國投行摩根斯坦利共同整體開發，投資130億元，面積約1×107m2。海南省大型高檔國際化度假項目的供電負荷集中，負荷曲線基本一致，為分布式供能技術實施提供了廣闊的應用空間。

1.4 靈活的地方政策

海南省作為一個旅游大省，清新的空氣一直為人所稱贊。推廣分布式能源，可以大大減少燃煤鍋爐所產生的二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、煙塵等大氣污染物，對保護海南環境，保證海南旅游業長期穩定發展具有重要意義。在全國節能減排大政策背景下，海南省政府迫切需要在能源環保利用上有所作為，并大力推進全省天燃氣管道建設。海南作為最大的經濟特區和島嶼省份，有中央賦予的地方法規政策制定的靈活性，為分布式供能技術生存和發展提供了良好的政策環境空間。

2 單一酒店分布式供能技術可行性研究

2.1 對象的選取

以亞龍灣的紅樹林酒店作為分析對象。

從海南電網三亞供電局的營銷系統中調取亞龍灣紅樹林酒店2007年、2008年的月用電量，統計如圖1所示。

紅樹林酒店2007年全年累計用電量為6981.495MWh，2008年全年累計用電量為7 180.185MWh。其中2月和12月累計用電量最少，8月和9月累計用電量最多。

紅樹林酒店在2008年6月前鍋爐使用的燃料是液化氣，2008年6月后改用天然氣。從2008年6月至12月天然氣使用情況如圖2所示。

紅樹林酒店配置了容量為3 t/h的燃氣鍋爐。紅樹林酒店客房數量為502間。

2.2 技術可行性分析

紅樹林酒店供電方式是10 kV雙回路供電，從三亞調度系統中分別調出紅樹林Ⅰ線、紅樹林Ⅱ線7月、9月、12月某一天有功曲線，可知該酒店2008年7月1日有功最小值為610 kW，最大值為920 kW；2008年9月1日有功最小值為670 kW，最大值為1 250 kW；2008年12月1日有功最小值為270 kW，最大值為1 000 kW。

7月、9月、12月這3個月基本涵蓋了該酒店月累計用電最大月和最小月。

通過3個典型日可以看出紅樹林酒店日最小負荷為270 kW、日最大負荷為1 250 kW；酒店用電高峰時段為9：00～22：00，共計13 h。

（1）燃氣輪機組的選取

燃氣輪機組容量選取的原則：單臺燃氣輪機運行時能夠滿足最小負荷需要，2臺同時運行時所提供的電能不能大于最大負荷。

根據紅樹林酒店最小、最大負荷情況，選取2臺300 kW的燃氣輪機組，在酒店用電高峰時段2臺燃氣輪機組同時運行，在酒店用電低谷時段單臺燃氣輪機組運行。

（2）鍋爐蒸發量的計算

300 kW燃氣輪機組的蒸汽流量為3.42 t/h，排汽溫度為490℃，則300 kW燃氣輪機組的蒸發量為1.35 t/h，2臺燃氣輪機組的蒸發量則為2.7 t/h。故選取2臺蒸發量為1.35 t/h的余熱鍋爐，其運行方式與燃氣輪機相同。

（3）溴化鋰吸收式制冷裝置容量的選取

紅樹林酒店洗衣房蒸汽使用高峰時段為8：00～17：00（9 h），低谷時段為17：00～22：00（5 h）；空調用電高峰時段為每天10：00～次日1：00，其余時間是低谷期。

根據紅樹林酒店用電、用氣情況，在17：00以后，酒店洗衣房蒸汽用量會下降，此時段正處于空調用電高峰時段，所以應該將該時段余熱鍋爐多余的蒸汽經溴化鋰吸收式制冷裝置吸收制冷。其余時刻處于用電及用熱的低谷期，只需1臺燃氣輪機組運行，根據冷熱負荷的情況調整該時段的供冷及供熱情況。

紅樹林酒店2007年中央空調制冷用電量累計2 800MWh，2008年中央空調制冷用電量累計為3 000MWh。據統計，該酒店2008年平均每月制冷用電量為250MWh，平均日制冷用電量為8 333 kWh，空調用電高峰時段大約為14 h。2臺燃氣輪機組同時運行時，每天全部用于制熱的時間大約為9 h，啟動溴化鋰吸收制冷時間大約為5 h，其余時間為單臺燃氣輪機組運行同時制熱和制冷，即溴化鋰吸收制冷時間大約是中央空調制冷用時間的1/3。

溴化鋰吸收制冷用電量約為555.5 kWh/h，故選取2臺1 046MJ溴化鋰吸收式制冷裝置用于制冷。

紅樹林酒店采用分布式供能技術的配置見表1。

表1 紅樹林酒店分布式供能設備配置

紅樹林酒店熱電冷聯供運行方式見表2。

表2 紅樹林酒店熱電冷聯供運行方式

（4）經濟效益計算

目前，亞龍灣地區商用天然氣價格為3.94元/m3，三亞地區民用天然氣價格為2.4元/m3。2008年，紅樹林酒店執行電價平均為0.74元/kWh。

海南省發展和改革委員會于2008年12月26日發文件規定，從2009年1月1日起，對峰谷電價政策重新進行調整。調整后，紅樹林酒店執行電價平均為0.77元/kWh。

按照前述配置，紅樹林酒店新增加硬件一次投入為600萬元。在不同天然氣價格、電價及不同利用小時數下的效益計算結果如表3。

3 區域分布式供能技術可行性研究分析

以三亞海棠灣地區規劃酒店為分析背景。三亞海棠灣地區酒店規模與三亞亞龍灣地區酒店規模類似，很多酒店與亞龍灣地區酒店業主相同。考慮到管道鋪設問題以及減少能量在管道輸送過程中的損耗，以6家酒店為一個區域應用熱、電、冷聯供方式，分析區域分布式供能技術的應用。

（1）燃氣輪機組的選取

綜合海棠灣6家酒店以及前述紅樹林酒店的情況，選取2臺2 000 kW的燃氣輪機組。

（2）余熱鍋爐蒸發量的計算

計算2 000 kW燃氣輪機組蒸發量為6.9 t/h，所以選擇2臺蒸發量為6.9 t/h的燃氣鍋爐。

（3）溴化鋰吸收式制冷裝置容量的選取

依據前述紅樹林酒店的計算，區域供電選取為2臺6 280MJ溴化鋰吸收式制冷裝置用于制冷。其設備配置見表4。

表3 單一酒店分布式供能技術經濟效益

表4 區域應用分布式供能技術的設備配置

（4）效益計算：

在該配置情況下，硬件一次投入約為2 800萬元。在不同天然氣價格、電價及不同利用小時數下的計算結果如表5所示。

4 結論

通過以上分析可以得出：在現有氣站天然氣價格2.40元/m3下，根據理想化運行參數計算，單一酒店應用分布式供能技術的簡單回收期為12.3年，區域性應用分布式供能技術的簡單回收期為4.4年。考慮極端情況，單一酒店應用分布式供能技術，在最大利用小時數5 657 h、天然氣價格最低為1.9元/m3、平均電價為0.74元/kWh條件下，回收年限為4.81年。而區域應用分布式供能技術在最小利用小時數4 380 h、天然氣按居民價格2.4元/m3、平均電價為0.74元/kWh條件下，回收年限為5年。與此同時，環保效益也相當可觀，以區域應用分布式供能技術在最小利用小時數4 380 h為例，每年可減少一次能源燃燒排放CO2約2 875 t，節煤958 tce。

表5 區域分布式供能技術經濟效益

綜合上述分析，考慮一次性總投資以及實際運行后的維護成本、上網調度等方面因素以及社會環保效益，在海南應用分布式供能技術較為理想。