某医院分布式供能可行性方案-3.7.doc

某某医院分布式热电联产项目可行性方案上海沃金石油天然气有限公司2016年9月23日冷热电联产（Combined Cooling Heating and Power， CCHP）是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制冷、制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的多联产总能系统。其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。这样做不仅提高了能源的利用效率，（大型发电厂的发电效率般只能达到30-47%。而CCHP的能源利用率可达到90%，没有输电损耗）。而且减少了碳化物和有害气体的排放，具有良好的经济效益和社会效益。与热电联产技术有关的选择主要有蒸汽轮机驱动的外燃烧式方案和燃气轮机驱动的内燃烧式方案。但是，由于现代科学技术的发展，特别是微型燃气轮机、燃气外燃机（Stirling engine）、燃气内燃机和燃料电池以及其他新能源技术的发展，赋予了冷热电联产新的内涵。本分布式能源技术方案是根据医院项目分布式能源系统初步技术方案编制而成，采用微型燃气轮机、烟气余热锅炉为主要设备的能源系统，满足医院对电力、蒸汽的能源要求；在降低对外电的依赖度，并部分满足医院部分热负荷需求。与传统供能系统（市电+燃油锅炉）相比较,有如下优势:1. 投资及收益：整个分布式能源系统投资回报高，分布式能源系统方式相比使用市电加燃油锅炉系统年节约能源费用30%-40%。2. 减少配电容量，免除电力扩容费用：该分布式能源系统的采用，可以减少医院近部分电力申请容量。变配电系统利用效率高，充分利用了电、气资源。3. 节能环保: 实现能源阶梯利用,大大提高能源利用率,具有节能环保的优势。与市电加燃油锅炉系统相比，每年节约标准煤约500吨，二氧化碳减排日后可用作碳减排交易，产生经济效益。4. 供能安全性: 该系统拥有备用电源的功能。同时该分布式能源系统的电力将接入医院公共电网，与大电网构成智能互补。在改善供电系统的安全性、电力削峰填谷等方面起到积极的作用。燃气供应稳定性较燃油系统大为改善，热效率更高，采用2t/h的的燃气锅炉可满足医院大部分的蒸汽负荷需求。一、 项目背景整个医院需要的能源主要有电力、蒸汽、和冷冻水，目前整个医院使用大量的热负荷。医院需要的蒸汽主要是生产链中使用，由锅炉房为6t/h的燃油蒸汽锅炉通过分气缸来提供，燃油蒸汽锅炉全年运行24小时，且在夏季负荷更高。为了进一步挖掘经营潜力，降低成本费用，将锅炉机组的能源供应由燃油模式改为燃气模式，以天然气取代柴油作为企业锅炉的动力原料，每年可以节约能耗达30%40%，如此将会较大地降低企业的运营成本，真正实现增收节支。根据医院的发展需求，本方案对医院采用分布式供能系统进行可行性研究，考虑在医院建设一个基于燃气微燃机热电冷联供机组的分布式供能站来实现热、电三联供。以热电联产项目可行性研究技术规定、分布式供能系统工程技术规程（DGJ08-115-2005）和实用供热空调设计手册为设计依据，根据医院目前热电负荷情况，对医院将要建设的分布式供能系统进行机组选型和热电特征设计；对分布式供能站的建设提出工程设想；对整个工程作投资估算和经济效益分析。本文对医院的蒸汽负荷的设计范围为：蒸汽系统的接口为由供能站向分气缸供出蒸汽为止，电力系统接入医院变压器后端采用并网不上网的技术直接向医院供电，各建筑单体内部蒸汽系统不在研究范围内。二、 项目建设必要性目前医院的能源系统基本情况如下：电由公共电网接入；蒸汽由现在的燃油锅炉产生。属于典型的热电分供，能源利用率低、管理工作量大、成本高。将医院的能源系统改造成为分布式热电联供系统，提高了天然气这一宝贵能源的综合利用率，既节能又环保。其次，分布式供能系统平时处于经常运行状态，发电机发出的电能可以满足医院的部分用电负荷。同时，本系统还可作为医院的备用电源，因为微燃机的最大优点在于其启动速度快，在机组的允许范围内可以承受突然加载的有（无）功负载，当医院从电网得到的电力供应发生故障的时候，本分布式供能系统可作为备用电源来保证医院的重要负荷的电力供应，最大程度地提高了医院用电的可靠性和安全性。第三，医院的定位是一所具有国内示范水准的现代化的企业；拥有先进的管理理念、使医院始终保持管理、生产上的领先水平；同时医院关注的核心问题是产品安全与质量。以天然气为燃料的小型分布式供能系统，具有一次能源综合利用率高、占地小、供电线损少和应对突发事件灵活等优点；而且天然气作为一种清洁能源，在燃烧过程中几乎没有烟尘、二氧化硫等排放，氮氧化物排放量也大大低于柴油，医院拟建以天然气为燃料的小型分布式供能系统，来满足医院对热电冷负荷的需求，使得清洁能源在医院得到综合利用和展示，从而可提升医院的中心形象，体现了医院绿色环保的经营理念。最后，2011年国家能源局在新闻发布会上表示，将研究制定促进可再生能源发展的指导意见、关于发展天然气分布式能源的指导意见。国家能源局强调将稳步推进分布式发电示范项目。国家能源局在最近出台了分布式发电管理办法征求意见稿，将通过资金补贴、多余电网向电网出售、赋予投资方电网设施产权等措施大力刺激分布式能源发展。上海市政府给予工业用热电联产机组优惠价格。上述政策的出台为医院采用燃气微燃机热电联供系统提供了良好的契机。三、 项目设计原则1. 为充分利用能源，本工程以“热定电、热电结合、并网不上网”为主要设计原则，配置燃气微燃机和余热锅炉的分布式供能系统来提高供热效率，余热锅炉产气直接供热，同时考虑尽量利用现有设备，以降低投资成本。2. 根据医院的热负荷和电负荷的具体情况，所选的燃气微燃机分布式供能系统能够长期、稳定、经济的运行。3. 根据医院现有的场地情况，拟在医院原有的机房内部建设分布式供能站，燃气微燃机机组和余热锅炉系统均布置在供能站里。供能站内各设备机组由上海沃金石油天然气有限公司设计。4. 根据医院的实际需求，拟将医院全部纳入分布式供能系统。各厂房所需蒸汽由供能站供出热水与蒸汽，接至设在锅炉房的分气缸。5. 为了提高机组经济性，机组产气量的确定要使得机组尽可能长期运行状态，通过热负荷分析，机组设计热负荷在2t/h，机组的使用效率最高，热电联供机组年利用小时数可达8000小时。6. 拟建的两套装机容量为200W的燃气微燃机发电机组，接入*kV配电站内现有*V的母线上，直接向母线上用电负荷供电。7. 尽可能利用分布式供能站的余热烟气的热量，可直接进入分气缸向医院提供蒸汽。四、 机组选型与供能方案4.1机组选型原则1)按照分布式供能系统机组“并网不上网”的原则，机组容量的选择应依据以热定电、热电平衡的原则，根据电、热负荷的特性和大小合理确定，机组电量用户能够内部消化和平衡。2)根据热、电负荷季节变化和昼夜变化大的特点，机组应有良好的热、电负荷调节性能，以保证运行的可靠性。3)应考虑天然气价格较贵的特点，尽可能提高整个机组的效率，以充分利用能源，降低供热和发电成本。4)为了提高机组的年利用小时数，热电联供机组的产汽量应小于设计平均热负荷，当热负荷大于产汽量时，采用原有锅炉调峰补充供汽。4.2机组选型根据医院每月用电量用油量统计数据分析，建议方案如下：两台Capstone微燃机200kW发电机组+1台2t容量余热蒸气锅炉（余热可产生7kg蒸气0.6t/h）。电力：并网不上网。系统运行模式即：发电机组具有并网和孤网的双模式运行功能，为保证医院的用电安全性，根据医院的最低电负荷分析，所选机组可以连续运行，发电机组所发电力被优先使用，不足部分由电网供应。若电网出现故障，发电机组自动切换到孤网运行模式，切断与市电网的连接，此时发电机组作为独立电源，保证医院的重要设施正常运行。由余热蒸汽锅炉利用烟气余热产生蒸汽，不足的部分则由原有燃气锅炉补燃补充。若不考虑市电的调峰电价则医院分布式能源系统全年运行，日运行24小时。系统运行时，医院的热负荷与电力均优先使用分布式能源系统。五、 工程设想5.1总平面布置分布式供能站房位于医院锅炉房内。主体工程包括燃气轮机发电机组、余热锅炉及控制室。燃气轮机发电机组、余热锅炉等均布置在分布式供能站内。燃气轮机发电机组、余热锅炉基础为新建钢筋混凝土刚性基础，天然地基。医院的锅炉房等建筑结构均不会改变，仅需在墙面上开孔并在设备布置完成后有少许墙面粉刷和地面修补的工作。5.2燃料系统为了保证机组供热的可靠性，本工程以天然气为主燃料。在分布式供能系统内对天然气进行处理（包括分离、过滤）和计量。5.3热力系统供医院燃用的天然气进厂压力约为4bar。天然气经分离、过滤和计量后，再经过机组内置增压机加压进入发电机组燃烧室燃烧，产生高温烟气，进入机组作功。发电机组排气进入余热锅炉放出热量后排向大气。余热锅炉的化学补充水由设在水处理室里的软化水箱供出,有多余的软化水出力供应给供能站的余热锅炉。化学补充水一路经给水泵后打入设置在余热锅炉加热器后至锅筒、蒸发器后产出7kg的饱和蒸汽接至分汽缸，从分汽缸接出的蒸汽管道送至各蒸汽用户，同时软化水还通过泵送入保留的燃气锅炉后至锅筒、蒸发器后产出0.7MPa的饱和蒸汽接至分汽缸。5.4分布式供能站对环境的影响分布式供能站采用燃气轮机分布式供能系统形式，燃料为天然气，天然气中基本不含造成大气中二氧化硫和悬浮物污染的硫分和灰分，仅产生少量的NOx。通过初步测算，该方案年节约标准煤约500吨（相比分散式系统即：市电+燃气锅炉）。燃机采用进口机组，燃烧器为DLN燃烧器，NOx排放量（18.45mg/m3）符合国家标准（80mg/m3）。因此，以清洁能源天然气为燃料的燃气轮机分布式供能系统形式方案对大气环境的影响极小，各项指标均能满足要求。从噪声污染的角度来说，燃气轮机是本工程最主要的噪声源，由于该设备的噪声值在75dB左右。因此，本工程在电厂总平面布置、设备选择和建筑物设置上采取措施，力求噪声控制达到国家标准。控制室与分布式供能系统分开，尽量使运行操作人员远离噪声源。六、 上海医院分布式热电联供系统的合同能源管理经济性效益分析6.1投资预算与经济效益分析6.1.1投资估算：医院分布式热电联供系统总投资1093万元。费用如下：1） 红线内外天然气管道敷设、市政道路修