基于某產(chǎn)業(yè)園綜合供能的設(shè)計(jì)方案研究

林玲　劉葉容

摘要：該文面向某產(chǎn)業(yè)園用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，依托當(dāng)?shù)氐哪茉促Y源稟賦以及用戶現(xiàn)有的供能設(shè)施，構(gòu)建與建設(shè)目標(biāo)相協(xié)同的綜合能源利用體系，擬定了智慧綜合能源站的裝機(jī)方案，并通過對(duì)產(chǎn)業(yè)園的不同綜合供能方案進(jìn)行比較、分析，結(jié)果表明：不同綜合供能方案具有不同的適應(yīng)性，當(dāng)燃?xì)鈨r(jià)格較低或售電價(jià)格較高時(shí)，綜合能源站的燃機(jī)采用全天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行以及機(jī)組發(fā)電采用全額上網(wǎng)方式的經(jīng)濟(jì)性具有優(yōu)勢(shì);而當(dāng)燃?xì)鈨r(jià)格較高或售電價(jià)格低時(shí)，綜合能源站的燃機(jī)采用間斷運(yùn)行以及機(jī)組發(fā)電采用并網(wǎng)不上網(wǎng)的方式經(jīng)濟(jì)性更佳。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)業(yè)園綜合能源分布式節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TM73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1672-3791（2022）03（b）-0000-00

Research on Design Scheme Based on Comprehensive Energy Supply of an Industrial Park

LIN Ling1? LIU Yerong2

（1.Zhejiang Gas & Thermoelectricity Institute Co.， Ltd.， Hangzhou， ZhejiangProvince， 310030China; 2.Zhejiang Changzheng Vocational&Technical College， Hangzhou， ZhejiangProvince， 310000China）

Abstract：This paper is aimed at the various energy needs of users in an industrial park， such as electricity， heat， cold and gas， based on the actual energy demand of users， a comprehensive energy utilization system coordinated with the construction objectives is constructed， and the installation scheme of intelligent comprehensive energy station is formulated. Through the comparison and analysis of different comprehensive energy supply schemes of the industrial park， the results show that different comprehensive energy supply schemes have different adaptability： when the gas price is low or the power selling price is high， the gas turbine operates continuously and the unit power generation adopts the full access mode， which has economic advantages; otherwise， the gas turbine operates intermittently and the unit power generation adopts the mode of grid connection without grid connection， which has better economy.

Key Words： Industrial Park; Comprehensive Energy; Distributed Energy; Energy Conservation& Emission Reduction

能源經(jīng)濟(jì)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)[1]。隨著社會(huì)的高速發(fā)展，能源短缺與環(huán)境污染問題日益顯現(xiàn)，碳達(dá)峰對(duì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型提出新的要求，構(gòu)建多能互補(bǔ)的綜合能源系統(tǒng)能夠提高能源利用效率，是能源領(lǐng)域發(fā)展的必然選擇[2-3]。綜合能源系統(tǒng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分，實(shí)現(xiàn)了多種能源形式的轉(zhuǎn)換以及多種能源網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，是全社會(huì)清潔能源發(fā)展、支持能源高效利用以及節(jié)能減排的重要途徑，是未來的重點(diǎn)研究方向之一[4]。園區(qū)是綜合能源系統(tǒng)的重要應(yīng)用場(chǎng)景，區(qū)域綜合能源系統(tǒng)既為多元能源耦合利用提供了平臺(tái)，又使得用戶多樣化的能源需求成為可能[5-6]。目前綜合能源系統(tǒng)存在能源利用率低、本身的高效優(yōu)勢(shì)無法發(fā)揮、運(yùn)營(yíng)受限和費(fèi)用增加等問題[7]。該文詳細(xì)介紹了某產(chǎn)業(yè)園建設(shè)智慧綜合能源示范項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案及經(jīng)濟(jì)性。

1 能源需求

某產(chǎn)業(yè)園聚焦集成電路產(chǎn)業(yè)，規(guī)劃面積約6.38 km2。目前有用能需求的主要為3家企業(yè)，用戶一已經(jīng)建成投產(chǎn)，用戶二即將投產(chǎn)，用戶三目前處于建設(shè)階段。用戶一和用戶二的供能設(shè)施已建或者在建，現(xiàn)有的供能方案為傳統(tǒng)的電制冷+燃?xì)鉄崴仩t+電空壓機(jī)系統(tǒng)以及低溫制氮系統(tǒng)，電負(fù)荷需求全來自于市電。用能需求如表1所示。

3個(gè)用戶的冷凍水供回水溫度均為7 ℃/12℃;用戶一和用戶三的熱水供回水溫度為60 ℃/50℃，用戶二的熱水供回水溫度為38 ℃/32℃。

2 綜合供能方案設(shè)計(jì)

智慧綜合能源站以園區(qū)新建天然氣分布式能源站為供能主體，滿足產(chǎn)業(yè)園區(qū)用能需求，實(shí)現(xiàn)能源梯度利用;同步建設(shè)分布式光伏發(fā)電、電源熱泵、儲(chǔ)能系統(tǒng)，提高能源利用效率;配套建設(shè)智慧能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源智能化調(diào)度。對(duì)園區(qū)用戶提供全方位的能源服務(wù)，打造成為一個(gè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化示范項(xiàng)目。通過方案設(shè)計(jì)對(duì)比研究，擬訂以下兩個(gè)綜合供能方案。

2.1供能全覆蓋，燃機(jī)間斷運(yùn)行

該方案擬建規(guī)模：5×4.4MW級(jí)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組+5×4.4MW級(jí)煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組+6×200Nm3/min離心式空壓機(jī)+8×15470kW離心式電制冷機(jī)組（7用1備）+3×2.8MW電源熱泵+3套1000Nm3/h（2用1備）低溫制氮系統(tǒng) +1MW屋面光伏發(fā)電+1MWh儲(chǔ)能電站。

能源站電網(wǎng)側(cè)采用并網(wǎng)不上網(wǎng)或并網(wǎng)少量上網(wǎng)設(shè)計(jì)原則，根據(jù)峰谷電價(jià)政策靈活切換運(yùn)行方式，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力設(shè)備的供能系統(tǒng)在電價(jià)高峰時(shí)段運(yùn)行，晚間谷價(jià)電時(shí)段停機(jī)，所有能源由電動(dòng)設(shè)備提供，充分利用谷價(jià)電，降低運(yùn)行費(fèi)用。

以燃機(jī)為動(dòng)力設(shè)備的能源站供能系統(tǒng)，煙氣熱水型溴化鋰制冷機(jī)制冷，冷負(fù)荷不足的部分由離心式電制冷機(jī)組補(bǔ)足，利用系統(tǒng)冷卻水與電動(dòng)熱泵滿足不同類型的熱水負(fù)荷，能源站用電設(shè)備電負(fù)荷由內(nèi)燃機(jī)發(fā)電和光伏發(fā)電提供。能源站為園區(qū)用戶提供全部用能，包括全部冷負(fù)荷、熱負(fù)荷、壓縮空氣、氮?dú)獾饶茉础?/p>

2.2供能部分覆蓋，燃機(jī)連續(xù)運(yùn)行

該方案擬建規(guī)模：6×4.4MW級(jí)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組+6×4.4MW級(jí)煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組+4×2.8MW電源熱泵+1MW屋面光伏發(fā)電。

能源站電網(wǎng)側(cè)采用余電全額上網(wǎng)設(shè)計(jì)原則，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力設(shè)備的供能系統(tǒng)全時(shí)段運(yùn)行，除自用電其余上網(wǎng)，燃機(jī)余熱制冷供用戶基本負(fù)荷，調(diào)峰利用用戶自有供能設(shè)施。以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力設(shè)備，煙氣熱水型溴化鋰制冷機(jī)制冷，冷負(fù)荷不足的部分由用戶自備的離心式電制冷機(jī)組補(bǔ)足，利用系統(tǒng)冷卻水與電源熱泵滿足不同類型的熱水負(fù)荷，能源站用電設(shè)備電負(fù)荷由內(nèi)燃機(jī)發(fā)電以及光伏發(fā)電提供。為園區(qū)用戶提供基本冷負(fù)荷和全部熱負(fù)荷。

3 方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

根據(jù)表2數(shù)據(jù)分析可知，燃?xì)鈨r(jià)格、供電價(jià)格、供冷價(jià)格是影響供能方案經(jīng)濟(jì)性的最主要因素，在燃?xì)鈨r(jià)格為2.04元/Nm3和供電價(jià)格為0.65元/kW·h的情況下，方案一的投資高于方案一，收益率低于方案二（即方案二優(yōu)于方案一）。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)分析可知，在供電價(jià)格及其他邊界條件不變的情況下，隨著天燃?xì)鈨r(jià)格的上升，方案一的收益率下降不明顯，而方案方案二的收益率效率下降較明顯，燃?xì)鈨r(jià)格在高于2.45元/Nm3時(shí)，方案一經(jīng)濟(jì)性開始優(yōu)于方案二，并且燃?xì)鈨r(jià)格越高，方案一的優(yōu)勢(shì)越來越突出。

4 結(jié)論

（1）綜合能源項(xiàng)目通過多能協(xié)同供應(yīng)和能源綜合梯級(jí)利用，不僅能有效地降低能源消耗、在產(chǎn)業(yè)園內(nèi)營(yíng)造良好的環(huán)境;同時(shí)，有利于集中處理內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的煙氣，控制排污總量，減少環(huán)境污染程度。這對(duì)于節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展意義重大。

（2）建設(shè)“冷熱電氣+光儲(chǔ)充放+5G”多能合一的智慧綜合能源站，打造源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)協(xié)調(diào)一體化能源布局，有利于提高能源利用效率、節(jié)約投資和降低用能成本，助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。該文可為浙江省乃至全國(guó)產(chǎn)業(yè)園采用智慧綜合供能方案提供一定的參考價(jià)值。

（3）不同綜合供能方案具有不同的適應(yīng)性，需綜合考慮供能價(jià)格、燃?xì)鈨r(jià)格、耗電價(jià)格等項(xiàng)目相關(guān)因素，對(duì)比分析確定最佳綜合供能模式。燃?xì)鈨r(jià)格較低時(shí)或售電價(jià)格較高時(shí)，建議燃機(jī)采用全天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，機(jī)組發(fā)電采用全額上網(wǎng)，否則根據(jù)峰谷電價(jià)政策靈活切換能源站運(yùn)行方式，燃機(jī)采用間斷運(yùn)行，機(jī)組發(fā)電采用并網(wǎng)不上網(wǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：林玲（1987—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)闊犭娐?lián)產(chǎn)及分布式能源等設(shè)計(jì)與研究。