某醫院分布式冷熱電三聯供技術應用

文_曹波 陳伏余 王章進

1 遠大能源利用管理有限公司 2 江蘇建科工程咨詢有限公司 3 南京江北新區中央商務區投資發展有限公司

鼓樓醫院江北國際醫院項目是南京地區首個醫院類天然氣分布式能源項目，采取以冷、熱定電方式，選取2臺燃氣內燃發電機組和2臺煙氣熱水直燃型溴化鋰機組，常規能源部分包括1臺直燃溴化鋰機組及一臺電制冷機組。為節省投資、減少機房面積，煙氣熱水直燃溴化鋰機組為多能互補型機組，即可作為分布式能源供能設備，也可作為常規燃氣能源供能設備，實現一機多用。分布式能源系統全年熱效率可達89%。

1 項目背景

鼓樓醫院江北國際醫院，是一座“高標準、高檔次、與國際性醫院接軌”的大型國際醫療中心。醫院整體分兩期建設，一期工程于2019年完工，目前已進入運營階段，總建筑面積16.7萬m2，分A、B兩棟樓，總床位數為600位。醫院內建設了兩套分布式冷熱電三聯供系統，以提高醫院整體能源使用效率、降低碳排放，項目從規劃到建設實施均符合國家分布式能源產業政策。

項目以燃氣分布式冷、熱、電三聯供系統作為供能系統，以專業的合同能源管理模式進行項目的運維操作。從設計、建設、運營等階段進行綜合管理，實現該項目全生命周期的節能運行。

1.1 分布式能源站發電系統

該項目能源站設計以電廠供電可靠為原則，兩套分布式電源分別給相應負荷末端供電，實現電負荷的合理分配，使所發電力全部實現醫院內就地消化，發電量的消納方式為自發自用、余電不上網。另外，考慮到分布式電源不參與孤島運行，亦不允許潮流倒送。

根據前期江蘇省綠色建筑工程技術研究中心編制的《南京市浦口新城醫療中心一期負荷需求計算報告》，針對醫院一期用能進行模擬計算，計算分析內容包括供暖空調負荷、熱水負荷以及電力負荷。其中，電力負荷主要指照明和動力等用電負荷，不包括冷熱源設備的用電負荷；供暖空調負荷為集中空調系統的負荷，不包括設置分體空調區域的負荷。

本項目發電系統設2臺單機裝機容量為1.2MW級的進口內燃機發電機組。電力送出系統以10kV電壓等級送出，最大發電出力為2.4MW。分布式能源站以10kV電壓等級接入浦口新城開發建設有限公司1號開關站，其中1號發電機組接入1號開關站10kVⅠ段母線，2號發電機組接入1號開關站10kVⅡ段母線。1號開關站Ⅰ段（或Ⅱ段）母線市電失電時，聯跳該段總開關及分布式能源發電系統接入開關，接入方案見圖1。

圖1 系統接入方案

根據該項目負荷設計預測及供電平衡分析，當醫院一期處于負荷高峰時，分布式能源站機組滿發情況下，兩回10kV進線可減少2.4MW功率輸送，能源站所發電力可全部在醫院開關站內消納；當醫院一期處于負荷低谷時段，分布式能源站機組如果滿發，開關站一期所有電負荷可由分布式能源站提供（取決于冷熱負荷情況），采用防逆流裝置限制開關站向上級變電站倒送功率。

2 發電機并網流程

項目從發改委立項，接入系統方案編制、評審，系統設計、施工、驗收等流程歷時兩年有余。在此期間，由于發改委及電力公司批復文件有效期已過，項目方案因此又重新根據現行制度文件進行專家復審，按新批復意見實施改造，也對二次保護及通訊進行了調整，對互感器進行了重新校驗以及信息采集器的安裝，更換專用電表計量，隨后再與電力公司簽訂自發電協議并培訓考試上崗調度員進行日常運維。在電力公司發策部、調度、信通等部門指導下完成相關調整工作。2021年10月，項目完成了發電機的調試運行及發電并網驗收，意味著南京地區首個醫院分布式能源項目正式投產使用。

3 冷、熱、電三聯供系統

根據發電機裝機選型，能源站三聯供系統優先利用內燃機組發電后的排煙余熱及內燃機的高溫缸套水為熱源進行供熱和制冷，滿足基本的冷熱負荷，采用常規能源系統進行冷、熱負荷的調節。圖2為能源站三聯供工藝流程。

圖2 能源站三聯供工藝流程圖

根據醫院空調面積，能源站內設計總制冷量10600kW，空調冷水供回水溫度7/12℃；設計總采暖量8000kW，空調熱水供回水溫度55/45℃；設計衛生熱水總量2000kW，衛熱水供回水溫度60/50℃。

三聯供系統調試運行后滿足院內100%的冷、熱、生活熱水負荷及55%的電負荷，其中，利用內燃機余熱可提供25%的冷負荷和35%的熱負荷。

分布式能源站內設置集中控制室，可進行燃機聯合循環機組的自動控制、遠方手操和運行監視。運行人員在少量就地人員的配合下可在集中控制室內實現整套機組的啟停操作和事故處理。

4 系統優勢及節能效益

該項目發電機系統于2021年調試完成，真正實現了以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，并通過中央能源供應系統提供支持和補充。在環境保護上，將部分污染分散化、資源化，爭取實現適度排放的目標；在能源的輸送和利用上分片布置，減少長距離輸送能源的損失，有效的提高了能源利用的安全性和靈活性。

該項目的能源站設計對天然氣和電力具有雙重“削峰填谷”作用，有效地緩解天然氣冬夏季峰谷差，提高夏季燃氣設施的利用效率，增強供氣系統安全性。同時減少電力設備的峰值裝機容量以及天然氣儲氣設施的投資，有效降低電網以及天然氣管網的運行成本。

采用清潔的一次性天然氣，提高了整個項目的能源轉換效率，相對于傳統火電，也可大幅度減少CO2、SO2、NOx等氣體的排放，減少大氣污染，提升整體環境質量。

5 結語

分布式能源在江蘇依然處于初步推廣階段，本項目可以作為南京及江蘇的先行先試的典范，為分布式能源建設和試運行提供寶貴經驗和借鑒。為分布式能源大規模推廣奠定了一定的基礎，也有利于國家在“雙碳”目標下更好的推進節能減排，加快能源清潔化以及行業整體的低碳化轉型。