分布式三聯供機組在某酒店的系統設計及應用

0 引言

天然氣分布式能源是指利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯供等方式實現能源的梯級利用，并極大地提高綜合能源利用效率的一種供能方式

。分布式能源系統適合在冷、熱、電需求較為穩定的項目中運行，分布式能源系統若能保持長時間穩定運行，則在實現熱電協同供應的同時，達到節能減排的效果

。

分布式供能系統相比于傳統供能方式，雖然耗氣量有所增加，但由于在供熱的同時可提供部分電能，整體折算后碳排放量遠低于傳統供能方式

，CO

和NO

減排率可達到50%左右，SO

和粉塵、固體廢棄物排放近似為零

。分布式供能系統的優點還包括能源利用率高、可靠性好、清潔環保等方面

。分布式能源供能系統見圖1。

The authors declare no competing financial interests.

1 項目概要

上海某酒店集沐浴、酒店等多項主營業務。目前該浴所熱水需求量大，電力需求穩定。為提高能源利用效率，減少生活熱水系統能耗費用，結合高效可靠的能源站產品和豐富的項目經驗，提出合同能源管理需求。

2 綜合用能情況分析

該酒店自2018年7月正式營業至今，有較穩定的能源需求。酒店直接消耗的能源為電力、空調、冷熱水及洗浴生活熱水等。空調、地暖熱水及洗浴生活熱水由天然氣鍋爐制備，夏季空調通過市政電力供應。原有供能系統為“市電+燃氣鍋爐”模式，熱水系統配置 3 臺 700 kW 燃氣鍋爐，以及 1 臺 90 m

水箱。浴所開業時間不長，目前還處于市場培育期，預計隨著時間的推移，浴所人流量和熱水、電力負荷都將進一步增大。

2.1 電力

該酒店單日用電量為359 549.6 kWh。根據浴所用能特點，用電主要集中在10：00-次日02：00時間段內，平均用電負荷為375 kW。酒店夏季典型日電負荷波動見圖2。

2.2 燃氣與熱水

此類項目多采用熱水用水定額法。

3 實施天然氣分布式能源系統的適用性

1）天然氣分布式能源系統以天然氣為原料，利用燃氣內燃機等，對能源進行梯級利用：1級利用將天然氣燃燒產生的高溫氣體用于發電；2 級利用煙氣余熱和熱水余熱制備熱水、蒸汽或進行制冷、供熱，實現能源的高效利用，效率達80%以上。

2）該溫泉酒店具有穩定的熱、電需求，并對于能源的可靠性要求高，因此采用燃氣冷、熱、電來代替常規的供能方案，一方面可以較好地解決供熱及供電的問題，降低運行成本；另一方面在節能的同時也保障了電力需求，提高供電可靠性和安全性。

4 系統設計

4.1 設備選型方法

燃氣消耗主要用于浴所內洗浴用水。根據浴所用能特點，熱量主要集中在10∶00-次日02∶00時間段內，且主要用于洗浴和地暖。根據溫泉浴所營業特點，夏季7-8月份的熱水需求最小。前期調研數據顯示，7、8 月每天需開啟一臺鍋爐滿負荷運行約5 h，即每天熱需求量為3 500 kWh，每天運行時間16 h，則平均熱負荷為219 kW。夏季典型日生活熱水負荷波動見圖3。

1）熱水用水量根據生活用熱水定額來確定，熱水用水定額有兩種：一是根據建筑物的使用性質和內部衛器具的完善度來確定，其水溫按60 ℃計算；二是根據建筑物使用性質和內部衛生器具的單位用水量來確定。

日用水量=最高日用水定額(L)×使用單位

2）設計小時耗熱量的計算

式中：q——單臺熱電聯產機組制熱能力（kW）；

加熱熱水所需熱量按式（1）計算：

式中：Q——需要的總熱量（kcal）；

曾經有位同學想要解讀莎士比亞，為此，他不僅閱讀介紹莎士比亞生平的書籍，而且還深入閱讀莎士比亞的作品，甚至能背誦莎士比亞作品中的很多臺詞。此外，他還觀看了多部根據莎翁著作改編的影視作品。在此基礎上，他篩選資料，整理講稿，制作PPT，為大家奉獻了一場出色的演講。而在這樣的準備過程中，也深化了他對書籍內容的感悟和理解。學生們在臺上出色的表現，也影響著每一位聽講的同齡伙伴，他們在欣賞、贊嘆演講者的同時，自己的閱讀興趣、閱讀習慣也在悄然地受著影響，發生著改變。有更多的孩子愿意參加到活動中來，到臺上展示自己的風采。學生講壇極大地激發了全校學生的閱讀熱情。

M——熱水用水量（t）；

C——1 000（kg/m

）；比熱容

ΔT——設計供水溫度-冷水回水溫度（℃）；

3）設備臺數

設備臺數按式（2）計算：

(1)管理意識淡薄。運輸企業正式編排在冊員工在減少，所以員工大多是臨時雇傭工。這也人員對人事檔案沒有了解，認為是今天高興在干活，不高興就離職。企業也認為企業和駕駛員是雇傭關系，隨時可以解雇。所以沒必要投入資金對駕駛員的檔案進行管理，從而企業中沒有形成檔案管理。

COP

——常規供冷方式的電制冷機平均性能系數，按5.0取值；

t——加熱時間，一般取12 h；

4）保溫水箱選型原則

根據實際使用要求，安裝位置盡量靠近熱泵機組的熱水主管路。對于天氣寒冷的北方地區，原則上水箱容積不能小于日設計用水量。

采用整體聚胺脂發泡保溫水箱，在珠江流域，保溫層建議大于50 mm，在長江流域和黃河流域保溫層建議大于80 mm。

2）水資源利用

喜果茶：李漁是一位“茶客”，對飲茶食果能怡情悅性頗為津津樂道，并認為這是修身養性、怡神健體的良方。《閑情偶寄》中記述了不少的品茶經驗，對后人有很大的啟發。

4.2 系統方案

根據該酒店用能負荷需求的初步估算，以“熱電平衡”的設計原則，避免分布式能源系統向市電倒送電的可能性，保證機組全年高負荷率、高效率穩定運行，提高系統運行經濟性。

設計系統總發電容量為75 kW，本項目由3臺熱電聯產機組組成。單臺機組額定發電量為25 kW，產熱水能力為50 kW。

4.3 資源利用方案

1）天然氣資源利用

天然氣分布式能源項目可通過能量梯級利用方式大幅提高整個系統的一次能源利用率。天然氣綜合能源利用效率可以達到80%以上，同時可降低以天然氣為燃料的供熱成本，把一部分成本分攤到電費上，減輕運營成本負擔。

在這一工作中還會涉及到套牢成本問題。所謂套牢成本指的是用戶長時間下來可能投入的時間、金錢等，即便存在不滿意情緒，在未來也不能進行有效的回收。這一成本的出現主要是在雙方心理互動作用下產生的，和經濟投入沒有必然聯系。套牢成本受到兩個因素影響，其一，是用戶對過去成本投入的越多，用戶就越會受到套牢成本的影響。其二，用戶在不同平臺的互動過程中，平臺對心理的依賴感將不斷增加，甚至會對用戶轉換工作的難度進行提升。

天然氣是清潔燃料，完全燃燒后僅有水和CO

，不會對大氣形成污染。符合發展循環經濟、建設節約型社會的要求。

自2011 年，國家和地方陸續出臺了多項天然氣分布式供能的鼓勵政策。由此表明，開展天然氣分布式能源項目符合國家發展戰略。

本項目處于酒店內，已有供氣條件，有燃氣出口調壓計量裝置，滿足項目用氣需求。項目天然氣用量為21 Nm

/h，天然氣低位燃燒熱值為35.275 kJ/Nm

，天然氣由供氣管網引入，管網壓力為2 kPa，采用厚壁無縫鋼管，焊接連接。

在滿足需求的情況下，較低的出水溫度能獲得更高的能效，建議用戶供水溫度調至50 ℃或55 ℃為最佳。

本項目消耗的水資源主要用于生活熱水系統。自來水補水進入水箱后，經熱電聯產機組加熱，熱水輸送至用水末端供使用。

本項目中水資源的消耗主要在機組排污。熱電聯產系統幾乎不增加原有系統的耗水量。

李小樹一邊說著，一邊又把酒杯送到嘴邊，只見他又輕輕抿了一小口，等酒慢慢滑下他的喉嚨，他才慢吞吞地說：“就拿這馬爹利酒來說，剛剛一入口，它就牽制住了你，你舌尖就有一種妥貼圓潤的感覺。再細品，沁人肺腑的果香便悠悠傳來。”

4.4 資源節約措施

1）天然氣資源節約措施分析

李若的腿生得修長白皙，勻稱圓潤，這樣的腿自然需要一雙好鞋來襯。不管是裙裝還是褲裝，鞋子總是恰倒好處地讓她更加優雅起來，也能彰顯她的品位。從皮草到漆皮，從短靴到長靴……每擁有一雙高跟鞋都能讓她狂喜好些日子。

根據《燃氣冷熱電聯供工程技術規范》(GB 51131-2016)的規定，燃氣聯供系統的節能率按式（3）計算：

式中：r——節能率；

B——聯供系統年燃氣總耗量（Nm

）；

Q

——燃氣低位發熱量（MJ/Nm

）；

李大釗同志的農民教育思想離不開中國是一個農民人口大國的國情，他在1919年的《青年與農村》中提出：“他們（農民）若是不解放，就是我們國民全體不解放；他們的苦痛，就是我們國民全體的苦痛；他們的愚暗，就是我們國民全體的愚暗；他們生活的利病，就是我們政治全體的利病。”[2]648-649他的農民觀是馬克思主義中國化了的思想實際，契合中國農民大國的實際，農民問題是中國問題之主要問題，農民問題的解決將決定著其他問題的走向。

由圖4可知，工作面頂板下沉量隨充填步距的增大而增大，充填步距為 2m，4m，6m，7m，8m時，待充區頂板最大下沉量分別為 0.22m，0.28m，0.33m，0.35m，0.37m。可見充填步距的寬度對整個充填頂板的下沉量影響較小。充填步距影響整個礦區充填速率，步距越寬充填速率越大。綜合考慮，確定充填步距為6m。

Q

——聯供系統年余熱供熱總量（MJ）；

Q

——聯供系統年余熱供冷總量（MJ）；

η

——常規供電方式的供電效率；

η

——常規供熱方式的燃氣鍋爐平均熱效率，按90%取值；

看著秀容川的背影，老砍頭心中沒有恨，只有喜悅，只有輕松。這么多年來，他一點不快活。身負絕世秘術，成了他的枷鎖，如今，枷鎖卸去了，他成了凡人。皇上不會找他了，他也不會去殺人了。

W——聯供系統年凈輸出電量（kWh）；

M——電廠供電標準煤耗（g/kWh），取上一年全國統計數據；

θ——供電線路損失率，可取上一年全國統計數據。

參考國家統計局公布數據：供電標準煤耗取0.312 kgce/kWh，線路損失率取6.47%。

由上式計算，本項目采用分布式能源系統供能，與單純采用市電+電制冷機組相比，節能率可達35.8%。

2）水資源節約措施分析

本項目水資源利用主要為溴化鋰機組冷凍水的閉式循環和冷卻塔冷卻水的開式循環補水，不存在水資源的浪費。

4.5 生態和環境影響分析

本系統中新增的大氣污染物主要可能來源是發電機組和溴化鋰空調機組的燃燒廢氣，由于天然氣為潔凈能源，選用的發電機組設備為處于國際技術領先水平的燃氣內燃機，余熱利用設備采用低排放機組，其直燃或補燃后的廢氣主要為碳、氫和硫的氧化物，NOx≤50 mg/Nm

。排放指標符合ISO系列標準的要求，無需后期處理，可以直接排放。

本天然氣分布式項目建成后，相比于傳統系統，每年可減少排放約185 tCO

。

4.6 方案亮點

1）三臺熱電聯產設備每臺均配置變頻水泵、流量計，根據回水溫度調節水流量，控制設備運行負荷。

2）按照季節變換自動調節機組運行狀態，例如夏季和熱水需求少的時間，僅運行分布式能源系統，減少低效率鍋爐的運行。

3）設備占地面積小，約24㎡；無需改動原系統的管道，施工時間短。

4）通過手機微信公眾號可以遠程監測運行數據，生成報表。

5）天然氣分布式能源系統可根據負荷需求進行靈活調節，并使系統間可實現互為備用、互為補充。

6）本項目采用合同能源管理模式。無初始節能改造投入，酒店無需承擔項目實施過程中所涉及的技術、工程、財務等各類風險。

這些數據說明, 在一定的水活度下, 隨溫度升高, 平衡含水率值下降, 金銀花的吸水性下降。 這種趨勢是由于溫度引起物質內部的化學、 物理變化而導致水的親合活性點減少的結果[4]。Pali pane KB和Driscoll RH提出溫度升高, 水分子的活性能提高, 使得食物中的親水力破壞, 變的不穩定, 因而平衡含水率降低。隨著溫度的變化, 分子的激發態、分子之間的距離會變化, 因而分子間的引力也會變化, 導致在一定水活度下, 隨著溫度的變化吸收的水分子數量也會發生變化[5]。

首先，施工材料選取不當。施工材料在建筑工程中占據著十分重要的地位，它和工程成本以及質量都存在緊密聯系。在具體施工的過程中，如果施工材料的選用出現問題，必然會影響到施工質量，造成返工或是施工暫停，這樣就會對工程施工活動的順利實施造成影響。

5 運行情況

5.1 經濟性分析

本項目酒店熱水和電力需求較大，負荷較為穩定，能源需求時間長；同時能源價格較高。在該酒店建設以熱電聯產機組為核心的天然氣分布式項目，可以有較長的全年運行時間和較高的年綜合能源利用率。采用合同能源管理模式，雙方共享節能收益，有利于能源服務公司和用能單位訴求達成一致。該項目自2019 年6 月投產運營。本文選取2020 年 2 月至 2021 年 5 月，共計 16 個月的運行數據進行分析。

該項目平均月供熱量為4 4676 kWh，平均月供電量為18 108 kWh，供電量及供熱量曲線變化見圖4。

由供電量及供熱量變化圖中數據可見，該酒店的電、熱需求具有明顯的季節特性，電熱負荷多集中在10月至次年3月。

該項目平均月耗氣量為6 270 Nm

，耗氣量曲線變化圖如圖5所示。

本酒店除住宿、餐飲外還提供洗浴服務，故該酒店的耗氣情況與季節存在較強的相關性。在夏季（2020年7月）天氣較為炎熱的情況下，耗氣量達到最低點，耗氣量為1 632 Nm

；在寒冷的冬季耗氣量達到最高點，為2021年1月，耗氣量為10 653 Nm

。兩者相差巨大，最高耗氣量為最低耗氣量的6.5倍。

比較不同年份相同月份（2-5 月）的耗氣量可見，2021年的耗氣量較2020年有了明顯提高，酒店的運營情況在不斷提高，分布式供能系統也可發揮更大的作用。改造前后經濟性測算見表1。

該項目采用合同能源管理模式，雙方共享節能收益，有利于能源服務公司和用能單位訴求達成一致。自 2020 年 2 月至 2021 年 5 月，項目共運行近16 個月，共實現分享后節能收益40.35 萬元，平均每月實現節能收益2.52萬元。

5.2 節能減排情況

根據測算，采用天然氣熱電聯產機組后，年節約107.1 tce 左右，節標煤率約42.9%，年減少排放約185 tCO

。節能量測算見表2。CO

減排量測算見表3。

當前項目安裝熱電聯產機組共計3 臺，累計發電量已達392 538 kWh，累計減少排放268 tCO

。熱電聯產機組既為用戶提供了發電收益，也為整個社會提供了環保效益，加快了碳達峰及碳中和目標的推進速度。

居民用藥風險“知識-態度-行為”調查及影響因素研究…………………………………………………… 張佳穎等（11）：1445

6 總結

該酒店熱水和電力需求較大，負荷較為穩定，能源需求時間長，同時能源價格較高。在該酒店建設以熱電聯產機組為核心的天然氣分布式項目，可以有較長的全年運行時間和較高的年綜合能源利用率。采用合同能源管理模式，雙方共享節能收益，有利于能源服務公司和用能單位訴求達成一致。

該項目采用天然氣熱電聯供機組進行供能，具有投資總額低、程序性工作環節少、運行時間長、收益情況良好等優點。在16個月記錄的數據中，提供電能26.4 萬kWh，提供熱能65.7 萬kWh，產生能源收益40.35萬元，經濟性良好。

同時，天然氣分布式系統具有良好的節能減排作用，運行過程中年節約107.1 tce 左右，節標煤率約達42.9%；年減少排放約185 tCO

，減排率達44.7%；對于我國“雙碳”目標的實現有積極的促進作用。

[1]肖劍，孫軼.天然氣分布式能源優劣勢分析及行業發展對策[J].上海節能，2019(12):965-968.

[2]付佳鑫，劉穎琦.我國天然氣分布式能源發展現狀及思考[J].節能，2020，39(10):113-114.

[3]王永真，康利改，張靖，等.綜合能源系統的發展歷程、典型形態及未來趨勢[J].太陽能學報，2021，42(8):84-95.

[4]王濤.國內外天然氣分布式能源發展的相關政策及分析[J].上海節能，2016（9）：477-481.

[5]孫齊，李孜孜，鄒銀，等.中國天然氣分布式能源發展策略與建議[J].天然氣技術與經濟，2020，14(6):1-6.