分布式能源站項目方案分析

李忠民，寧麗媚，欒 明

(河北省電力勘測設計研究院，河北 石家莊 050000)

分布式能源系統是相對于大型區域性電廠而言的小型能量梯級型利用系統。由于其靠近用戶側，可有效降低電、熱、冷遠距離輸送損失，因此對于改善電源結構、彌補大電網在穩定性方面的不足、改善供電效率、提高供電質量及供電可靠性、減輕電力工業對環境的影響、提高大電網的經濟效益有著重要作用和現實意義［1］。

1 項目概況

該工業園區總共分3期建設完成，總建筑面積為136.39萬m3，其中1期建筑面積為70.03萬m3。工業園區現采用市政管網供應的蒸汽供能，通過熱交換站供暖和提供熱水，通過電制冷方式供冷。

由于工業園區工業及冷熱負荷需求較大，且熱網規劃尚不完善，為提高園區集中供冷、供熱及工業負荷能力，建設了以燃氣—蒸汽聯合循環和冷、熱、電聯產機組為基礎的分布式能源系統［2］。該項目利用中石油西氣東輸的天然氣提高能源利用效率，使用潔凈燃料以節能降耗，有效改善了地區空氣質量和生態環境，緩解了環保壓力，符合國家產業政策。項目建成后滿足了該工業園區冷熱負荷需求，具有較好的經濟效益。

2 項目建設方案

能源站規劃1期裝機為3組6B燃氣輪機、余熱鍋爐、抽凝式汽輪機組 (或背壓式汽輪機組)，以滿足在建區域冷熱負荷需求。1期工程廠區總平面規劃的基本原則:建設3×6B(42 MW)級分布式能源站，并留有遠期擴建條件。主要有3臺燃氣輪機發電機組、3臺余熱鍋爐、汽輪發電機組廠房、廠內升壓站、循環水泵房及冷卻塔、化學水處理設施、綜合水泵房、廠前生活附屬建筑等設施及建筑。

在機組選型上執行以熱 (冷)定電、充分發揮電能、優化系統設備配置的原則［3］，根據工業園區1期的工業熱負荷及冬季供暖、夏季制冷負荷，選擇匹配的空調換熱器及溴化鋰制冷機，并根據所需熱負荷及工業負荷配置燃氣輪機、余熱鍋爐及汽輪機［4］。

該配置方案具備機組的靈活性、運行的獨立性、較高的供熱可靠性等優點，可以根據負荷分布情況，使余熱鍋爐蒸汽全部進入蒸汽輪機發電，從汽輪機抽汽至蒸汽聯箱，再分別供應工藝及溴化鋰制冷機。在夜間谷電期，采用直燃機補燃以滿足冷熱負荷需求，關停1～2臺機組，廠用電和冷站等用電從網上下電;在白天峰電期，廠用電和冷站等用電均使用自發電。

3 項目設備參數

該系統配備的3臺燃氣輪機，選用南京燃氣輪機有限公司的PG6581B型，為單軸、軸流、重型燃氣輪機，壓氣機葉片級數為17級，壓比為12.2，采用1級可調葉片，3級燃機透平。該燃氣輪機主要參數見表1。蒸汽輪機選用南京燃氣輪機有限公司的C15－3.43/0.5－2型，為中壓、單缸、沖動式、抽氣凝汽式汽輪機，主蒸汽壓力為3.43 MPa，主蒸汽溫度為435℃。該汽輪機性能參數見表2。選用杭州鍋爐集團有限公司自然循環、雙壓、無補燃、臥式、露天布置的余熱鍋爐，該鍋爐的性能參數見表3(ISO工況)。

表1 PG6581B燃氣輪機參數

表2 C15－3.43/0.5－2型汽輪機參數

表3 余熱鍋爐參數

4 節能減排

1期工程采用燃氣—蒸汽聯合循環供熱機組，額定供熱工況下熱效率達60%以上。選擇此類發電設備可提高能源站熱效率，降低發電標準能耗。該方案 (冷熱電三聯供)的綜合效率達70%以上，節能率達25%以上。

1期工程以清潔生產作為防治大氣污染的主要手段，把污染控制在生產源頭，是優于污染末端控制的一種環境戰略方案［5］，設計燃料為天然氣，屬于清潔燃料，主要燃燒產物為CO2等，不產生煙塵和SO2(天然氣成分中沒有硫化物成分)等大氣污染物，僅產生少量的氮氧化物 (NOx)。燃燒室采用低氮燃燒器，煙氣中排放的NOx濃度可控制在51.25 mg/Nm3以內，相當于燃煤電廠排放標準限值 (650 mg/Nm3)的7.9%，排放NOx總量僅為403.6 t/a，對空氣質量影響很小。

以同等供電供熱量 (供電量與制冷量折成用電制冷所需電量之和，供熱量折成耗煤量)燃煤火電廠污染物排放量為基準計算SO2、煙塵和NOx排放量［6］。由表4可見此項目具有較好的節能減排效益。

表4 各參量排放量計算結果

5 項目運行成本

5.1 基礎數據

a． 項目計算期為21年，其中含建設期12個月。

b． 發電能力及工業負荷:年利用時間為6 500 h，年上網電量為10.13億kWh，年供蒸汽為85.35 萬 t。

c． 項目總投資構成:總投資=固定資產投資+流動資金。

其中固定資產投資包括靜態投資和建設期利息，項目資本金比例按25%計算，其余為商業貸款，貸款利率 (5年以上)為6.14%。自有鋪底流動資金占流動資金總額的30%，其它為流動資金貸款，流動資金貸款利率為5.56%。

d． 資金籌措等貸款條件:為利用國有銀行貸款項目，總投資由自有資金和銀行貸款組成，長期借款年利率為6.41%。正常運營后采用本息等額還款方式，10年還清貸款利息。

5.2 財務分析

a． 總成本費用計算

發電成本包括燃料購置費、折舊費、攤銷費、維修費、職工工資及福利費、勞保統籌和住房基金、保險費、利息支出和其它費用。

固定資產折舊采用直線法，折舊年限為15年，殘值率為5%。

項目正常運營后，年維修費用為2.5%。

工資及福利:定員70人，工資5萬元/a，職工福利費系數為60%，住房基金系數為10%。

保險費為每年固定資產價值的0.25%，材料費為15元/MWh，其它費用為18元/MWh。

b． 發電效益及稅費計算

按上網電價為0.68元/kWh(含稅)、售蒸汽價為190元/t(含稅)、燃氣購氣費為2.5元/m3測算內部收益率。

售電增值稅稅率為17%，售蒸汽增值稅稅率為13%，燃氣購置增值稅稅率為13%。企業所得主要財務指標見表5。

5.3 考慮CDM收益

在含稅上網電價為0.68元/kWh的情況下如果項目能夠申請為CDM項目，那么以目前測算的發電水平為基礎，按照當前CDM交易市場上形成的交易價格10歐元/t CO2、匯率按1歐元兌換8.9元人民幣計算，排放稅稅率為25%，城市維護建設稅為7%，教育費附加稅為3%。

表5 財務指標匯總表

表6 財務匯總表

在含稅上網電價為0.68元/kWh時，不考慮CDM收益，可計算出以下財務評價指標:項目投資財務內部收益率稅前為11.19%，財務凈現值稅前為22 881.45萬元，投資回收期為9.39a。

采用國家發改委公布的華北電網排放因子0.95 t CO2e/MWh計算，CDM項目每年收入約為3 674.23萬元，減排期按運營期為20a計算，對項目進行經濟效益分析，計算結果見表6。

如果本工程能成功注冊為CDM項目，將大大改善收益狀況:項目投資稅后內部收益率為12.31%，高于電力行業基準內部收益率8%;財務凈現值為30 944萬元;投資回收期為8.74a。可見在CDM項目支持下內部收益率大大提高，建議對項目進行CDM項目開發。

6 結束語

采用6B機組分布式能源方案抽汽量大、蒸汽負荷大，導致廠發電效果差，因此余熱鍋爐蒸汽全部減溫減壓后供熱。

建議采用2臺9E級燃氣—蒸汽聯合循環機組，單臺機組經濟抽汽量可達75 t，余熱鍋爐尾部加裝受熱面產生制冷，用熱水可進一步提高能源利用效率。如果項目能夠在聯合國CDM執行理事會成功注冊，按照10歐元/t CO2的交易價格，可將減排量出售給發達國家，實施階段CDM項目凈收益約為8.4歐元/t CO2，每年減排收益約為3 674萬元。

系統運行后，設備排放污染小，環保效果明顯，符合國家的“節能減排”政策，為發展分布式能源、建設低碳社會邁出了具有非常意義的一步。

［1］ 羅必雄．分布式能源站的系統集成與優化運行研究 ［J］．電力技術，2010，19(7):7－9．

［2］ 徐林德．分布式能源系統設計優化分析 ［J］．能源工程，2007，27(5):30－33．

［3］ 劉翠玲，張小東．分布式能源—中國能源可持續發展的有效途徑［J］．科技情報開發與經濟，2009，19(21):125－127．

［4］ 姚景林，曹小林．分布式能源系統的研究現狀 ［J］．沈陽工程學院學報，2007，3(1):7－9．

［5］ 張洪偉，龍 妍，黃素逸．分布式能源系統的方案選擇及性能分析［J］．暖通空調，2004，34(5):47－51．

［6］ 焦永剛，尤占平，郝長生．分布式能源系統在某藥廠的應用方案分析［J］．制冷與空調，2008，8(B06):77－79．