虹橋公共事務中心分布式供能建設的思考

上海齊耀動力技術有限公司 吳偉炯 潘志勇

1 項目概況

虹橋公共事務中心大樓建筑面積為27903m2，位于虹橋火車站西面。大樓地上八層，地下二層。分布式供能系統位于地下二層，機房建筑面積為16.8m×13.5m，計226.8m2。 該項目安裝兩臺227kW發電機組，發電機組發出的電量并入大樓配電系統。每臺發電機組配一臺熱水型溴化鋰機組，溴化鋰機組的制冷量為73冷噸，溴化鋰機組的制冷熱源全部來自發電機組余熱。項目建成后天然氣綜合能源利用率達到了85%以上。虹橋樞紐公共管理中心大樓分布式供能系統不僅降低了建筑物用能成本，還積極響應了政府節能減排的號召，是一項經濟效益和社會效益兼具的項目。

2 設計思路

虹橋公共事務中心大樓的分布式供能系統建設之初就有其的特殊性。項目建設地點原設計為地下停車庫，空間相對狹窄，層高只有3米。項目位于地下室對通風和消防的要求相對地面建筑的要求較高，且周圍為辦公區域，對噪聲指標有明確要求。大樓承擔了整個虹橋區域的交通指揮中心的角色，用電可靠性需要得到保證。這些因素對項目的設計提出了較高的要求，我公司對此項目進行了慎重設計。

2.1 設備選型

虹橋公共事務中心大樓配電系統為單母線分段運行。每段母線上配一臺1600kVA的變壓器。根據配電變壓器的選型原則、上海各辦公樓用電負荷的調研結果和并網不上網這一基本原則，我方設計裝機容量為變壓器負荷的15%～20%。這個裝機容量符合辦公樓的用電負荷特性，容易實現發電機組長時間以較大功率運行，經濟效益較好。根據這一原則我們對廠家的幾種型號進行選擇，選用227 kW這一規格發電機組。

同時根據發電機組的余熱量，我們為每臺發電機組配備了一臺73冷噸的熱水型溴化鋰空調機組。該型空調機組能充分發揮發電機組的發電余熱制冷。制熱則直接通過換熱器將發電機組余熱送入大樓空調系統。一般辦公大樓的制冷制熱負荷往往遠大于它的用電負荷，發電機組產生的余熱只能滿足大樓部分冷熱負荷，其余由大樓配備的熱泵機組補充。

2.2 系統設計

分布式供能系統作為類似電站形式的系統設備，其管路復雜，涉及通風管、水管路、油管路、電氣線路。配套設備眾多，包括熱交換器、泵、發電機、空調、風機等。對于公共事務中心大樓而言，現場條件有限，發電機房層高只有3米，且有多種公用管路穿越此空間，如消防管，污水管道等，大大限制了分布式供能系統的管路走向。我公司設計人員在有限條件下充分挖掘空間潛力，對管道布置進行了反復優化，既要滿足系統走向，還要留有足夠的人員操作空間，保證項目順利實施。形成的系統初步設計效果圖如圖1所示。

在系統設計中我們針對地下室的特點特別增加了機械通風的量，機房的通風換氣次數達到了10次/小時。同時單獨設計了發電機組所需的通風量。由于項目位于辦公樓區域，對噪聲有嚴格要求。我方對設備噪聲采取了必要的措施，如對室內設備分別采取了風道消聲、設備減震消聲、排氣消聲器、發動機隔聲罩，房間內安裝隔音吸聲材料等。對于室外部分采用低噪音的封閉式冷卻塔，并對冷卻塔散熱風扇使用了隔聲罩。這一切都確保室外噪聲不超過60分貝，達到環評要求。

大樓的配電系統為單母線分段運行，正常情況下每段母線上的變壓器獨立運行。分布式能源項目的每臺發電機組單獨并入各自的配電變壓器，變壓器的負荷由市電和發電機組同時承擔。發電機組對變壓器負荷及其低壓總開關狀態監視，保證并網不上網，所發電能全部由大樓自身負荷消耗。并網原理如圖2所示。

分布式供能系統的集中監控設計采用系統自身獨立監控，即系統自己有一套設備對系統內部設備進行控制（如圖3所示）。同時整個三聯供系統的狀態數據采集納入大樓樓宇自控中，但大樓樓宇自控中心對分布式供能系統只監不控，這樣就簡化了分布式供能系統與大樓自控中心的接口。分布式供能系統的設備做到一鍵啟動，即啟動發電機組或空調，其必要的輔助設備實現自動聯動，減少操作人員的工作量。監控系統對整個分布式供能系統不但顯示及記錄狀態及報警信息，而且可通過互聯網將系統數據遠傳實現遠程診斷。這無疑減少了以后維護的工作量。

針對地下室發電機房消防安全要求高的特點我公司特別在發動機隔聲罩內安裝了火焰探測器和氣體滅火裝置，保證設備及人員的安全。同時發電機組還納入大樓火災報警系統，一旦大樓起火能實現發電機組及時自動停機，避免火災進一步蔓延。發電機組燃氣進氣系統的進氣總閥與房間的進排風機實現連鎖，確保在風機啟動的情況下實現進氣，這樣可以避免在通風機未啟動時可燃氣體在室內的積聚。

3 建設難點

分布式供能項目在國內還剛剛起步，人們對它還不熟悉。由于國內相關政策不到位，因此分布式供能的建設往往帶有輔助配套的特色。在建設中業主單位往往對它不夠重視，特別是分布式供能項目目前還是獨立設計，獨立施工。但其設計和施工又必須納入整體項目的實施框架中，需要整體項目主體工序的配合，因此項目協調實施的管理難度相當大。

虹橋公共事務大樓的分布式供能項目從一開始存在進度緊，施工難度大的特點。特別是在總體項目建設后期分布式項目才進行規劃建設，這樣在設計及施工上需要考慮與原有系統銜接的問題。我公司在分布式供能的設計與施工時采取盡量減少對前期設計施工的影響這一原則開展工作，這無疑對我公司的設計水平和施工技術提出了較高的要求。

分布式供能系統設備眾多，管路復雜，特別是在層高只有3米而且有其他主管穿插于此其有效凈高不足2.8米有限的空間進行施工，施工難度很大。在實際建設中我方針對現場情況，對設計圖紙幾易其稿，特別是針對現場情況進行優化設計，這才使得施工得以順利進行。此外，地下室施工，對大型設備的進場安裝會有不少的難度，我公司在工序的安排上特別注意，使大型機組順利進場完成安裝。地下室發電機房會增加投資和施工難度，在場地條件允許的情況下應優先考慮采用地面機房。

4 結論

分布式供能項目在目前的實施中還存在不少問題，如：

1）相關規范無明確詳細說明。如在規范方面沒有針對小型燃氣機組并網的相關規范，單純參照火電廠的規范顯得沒必要且過于復雜，不但增加投資而且對分布式供能的推廣造成很大的障礙。

2）限于目前國內政策，分布式供能往往是作為輔助配套系統，國家對其可靠性未有明確詳細的要求，因此用戶還不信任分布式供能系統。

3）目前對于分布式供能系統如何納入項目整體能源站建設中，這方面還沒有相關的具體要求。在實際建設中分布式供能項目的設計施工往往需要和建筑建設其他工種緊密合作，特別是電力、工藝管道等，需要與建筑的整體建設有效緊密聯系起來，這樣會大大有利于項目的開展，提高項目的成功率，而不是將分布式供能作為單獨系統獨立設計，畢竟目前分布式供能在國內還無法作為獨立電站獨立運行，還需和電網和其他熱能設備統一使用。

4）分布式供能項目特別是燃氣發電機組其經濟效益受制于天然氣價格和電價的波動，這一定程度上阻礙了分布式供能發展。

目前分布式供能項目在國內起步較晚，相關的政策還沒有真正落到實處。分布式供能項目的發展還需要政府的大力支持。