某產業園區供能方案對比選擇

王開杰

南瑞電力設計有限公司 江蘇 南京 211100

產業園區是區域經濟發展、產業調整和升級的重要空間聚集形式，聚集了眾多大工業用戶，對冷、熱、電等多種能源的需求量很大且集中，這類園區對供能的可靠性要求較高。2016年，我國工業園區能源消費總量為14.5億噸標準煤，占全國能源消費總量的1/3[1]。

工業園區是聚集多種產能、用能主體的綜合能源系統，涉及電、熱、冷、氣等多種能源的生產、轉移和消費[2]。目前浙江區域有很多大型生產型企業，其生產過程中有大量的電、熱、冷需求。目前主流的能源供應方式有以下兩種：

采用傳統的市電帶動生產設備，采用電制冷機組對車間、辦公樓等有供冷需求的地方進行供冷，采用燃氣鍋爐供應生產所需蒸汽。

采用天然氣冷熱電三聯供系統，以天然氣為主要燃料帶動天然氣輪機或內燃機等天然氣發電設備運行，產生電力以滿足用戶電力需求[3]，而系統排出的廢熱則通過余熱鍋爐或溴化鋰等設備向用戶供蒸汽及供冷[4]。

本文以浙江省某大型生產企業為例，該企業是典型的工業生產企業，廠內電、熱、冷均有一定量的需求。以下就對該企業上述兩種方案的經濟性進行分析。

1 項目用能需求分析

園區占地面積550畝，企業為醫藥制造企業，總建筑面積30萬平米，其中辦公研發樓建筑面積約為5萬平方米，工業生產車間面積約為25萬平方米。

該園區能源需求主要包括建筑采暖供冷空調用能、辦公動力設備用電和照明用電、生活熱水用熱以及工業建筑用能、工業生產用能等。

根據經驗數據，各公司生產車間冷負荷取均值180w/m2，根據前述面積概述，故生產車間冷負荷合計45000kw。辦公樓冷負荷取均值90W/m2，根據前述面積，故辦公樓冷負荷合計4500kw。故該園區總的空調冷負荷為49500kw。

由于生產車間工藝過程中釋放出部分熱量，故考慮生產車間空調熱負荷取均值40W/m2，根據前述生產車間面積，可得生產車間熱負荷10000kw。辦公樓熱負荷取70W/m2，故辦公樓熱負荷3500kw。故該園區總的空調熱負荷為13500kw。

本項目工業園區為內企業為醫藥制造企業，屬二類工業用地。根據《熱電聯產規劃設計手冊》，同時結合各區實際情況，二類工業用地每公頃用蒸汽按0.2-0.5t/h。考慮園區的主要產業有較高的用汽量，考慮整體負荷情況和同時使用系數，暫按0.45t/h每公頃計算，本項目預計集中供熱熱負荷為16.5t/h。

根據與企業交流和調研所得資料分析，該園區的總體電力負荷需求為18MW，包括辦公設施用電及生產車間設備用電（不含電制冷機組用電）。

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2 項目規劃設計方案

作為一個食品及制藥工業園區，企業的主要耗能有以下形式：熱能（蒸汽）、冷能（車間降溫降濕）和電能（設備運轉及辦公用電）。根據當地資源稟賦，冷熱源供應可以有如下兩種方案：

2.1 電制冷機組+燃氣鍋爐

方案一擬完全采用市電供應設備運轉、辦公用電及空調制冷，采用燃氣鍋爐供應蒸汽和滿足采暖需求。根據前述負荷需求分析，本項目擬配置總計14078RT高效制冷機組和蒸發量為16.5t/h的燃氣鍋爐機組。

主設備配置表如下：

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2.2 冷熱電三聯供機組+電制冷機組

方案二擬采用燃氣冷熱電三聯供機組供應生產電力需求、全部蒸汽需求、全部供暖需求及部分供冷需求，不足部分由市電及電制冷機組補充。

主設備配置表如下：

5 5 水-水板換 2 換熱量3.5MW 3 溴化鋰機組 2 額定制冷量9.3MW，額定煙氣流量57800kg/h；額定制熱量6.1MW，額定煙氣流量61079kg/h 4 高效離心冷水機組7℃-12℃：制冷量1800RT

3 運行費用分析

本文考慮生產車間生產用電負荷一年內大部分時間處于24h運行狀態，部分時間段檢修及低負荷運行，折合全年滿負荷運行時間6500h。由于暫不確定園區的變壓器容量與實際需量的關系，暫按分時平均電價0.7元/kwh來計算總的運行電費。夏季供冷及冬季供暖分別按120天計算，考慮負荷同時系數0.6。該園區工藝蒸汽使用量與用電負荷基本同步，按全年滿負荷6500h進行計算。天然氣價格暫按3.2元/Nm3計算?？傻脙煞N方案運行費用如下：

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4 投資及回收期對比分析

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由上述表格對比可以看出，方案二的投資較方案一要高出很多，但是年運行費用要低不少，方案二相對方案一的增量投資回收期約5.3年。

本項目采用BOO模式，由投資方負責建設能源供應系統并負責運維，向園區供冷供熱供蒸汽，收取供冷費用、供熱費用、供蒸汽費用。根據市場價格，暫定供冷價格40元/m2，供熱價格25元/m2，蒸汽300t/h。

在計算方案二收入時，將園區采用三聯供機組的電能從而減少從市電采購的電費也計列入收入。

兩種方案收入、成本、靜態回收期如下表所示：

方案一電制冷機組+燃氣鍋爐單位：萬元方案二冷熱電三聯供機組+電制冷機組單位：萬元收入 成本 收入 成本夏季供冷 1200 1330.56 1200 2395.01冬季供暖 750 414.72 750 1548.29工藝用蒸汽 3900 3120 3900 5824設備及辦公用電 --- --- 6865.6 ---合計 5850 4865.28 12715.6 9767.3毛利潤 984.72 2948.3初投資（萬元） 3720 14150靜態投資回收期（年） 3.78 4.80

由上表可以看出，方案一的靜態投資回收期約3.78年（稅前），投資內部收益率26%，方案二靜態投資回收期約4.80年（稅前），投資內部收益率19%。相較之下，方案一投資更省，回收期更短。

5 敏感性分析

利用小時數（h） 靜態回收期 投資內部收益率電制冷+燃氣鍋爐100%負荷，工業用汽6500h 3.78 25.60%75%負荷，工業用汽5000h 4.94 18.71%50%負荷，工業用汽3500h 7.12 11.18%三聯供機組+電制冷100%負荷，工業用汽6500h 4.80 19.37%75%負荷，工業用汽5000h 6.85 11.88%50%負荷，工業用汽3500h 11.98 2.95%

6 結論與建議

1）傳統方案與采用天然氣冷熱電三聯供方案均可滿足園區的能源需求，傳統方案的投資收益略優于天然氣冷熱電三聯供方案。三聯供方案投資較傳統方案高出較多，但其運行費用較低，增量投資回收期約為5.3年，尚處于可接受范圍內。

2）天然氣冷熱電三聯供相對傳統方案對利用小時數的敏感性更高，在較低負荷時，投資回收期會迅速拉長。

3）目前的成本分析是以天然氣價格3.2元/m3，電價0.7元/kwh來作為輸入進行計算。天然氣價格是參照現行當地工業企業從城市燃氣公司購氣價格，電價是按照工業電價加權而得，均有一定的浮動空間。目前國際能源形勢變化較大，尤其是LNG價格下降較多。浙江地區允許企業采購LNG作為企業用氣氣源，若園區采用自購LNG，會大大降低天然氣的使用成本。電價是根據園區內用電時段會有浮動，若園區長期工作在峰電時段，平均電價會有所上漲。

4）目前兩方案投資回收年限及收益率差距不大，若天然氣價格降低或使用電價上漲，兩者的經濟性差距會被進一步縮小，甚至天然氣冷熱電三聯供的經濟性會優于傳統方案。建議園區在建設時，充分與城市燃氣機LNG供應商洽談價格，并根據園區內生產情況推算合理電價后，確定能源供應方案。