巢湖养老中心分布式能源初步方案

合肥市中铁四局-安燃燃气分布式供能系统初步方案华成燃气有限公司上海华彗曙智燃气技术有限公司2016年4月1.项目概况1.1.项目简介中国中铁四局集团有限公司是具有综合施工能力的大型建筑企业，是世界500强企业-中国中铁股份有限公司的骨干成员，持有铁路工程总承包特级资质、房屋建筑工程总承包特级资质，公路、市政、机电安装工程总承包一级资质，铁路铺轨架梁工程、铁路电务工程、铁路电气化工程、电信工程、公路路基、公路路面、公路交通工程、桥梁工程、隧道工程、建筑装修装饰工程、钢结构工程、消防设施工程、环保工程、水工隧洞工程专业承包一级资质，城市轨道交通工程专业承包资质，特种专业工程资质，环保工程甲级资质，地质灾害治理工程甲级资质，建筑行业（建筑工程）甲级设计资质，国外承包工程资质和对外经营权。

同时经营范围还包括建筑勘察设计，新型材料生产，高速铁路大型铺架设备设计制造，铁路运营服务，施工机械租赁、修理，汽车检测，设备及材料出口，房地产开发，国家基础建设投资等多个领域。

针对中铁巢湖健康养老项目位于巢湖北岸，包括养老社区、医院以及相关养老设施，分析其电、冷、热负荷，在此基础上拟定燃气分布式供能系统方案。

1.2.项目建设的意义目前，我国二氧化碳和甲烷等其他温室气体的排放量均居世界前列，据统计，当前我国建筑能耗约占我国社会总能耗的28%，而建筑能耗中的约65%来自暖通空调能耗。

天然气冷热电多联供系统在保证建筑能源需求的前提下可大幅度降低暖通空调耗能，为建筑物的节能降耗提供了一条科学、高效的途径。

以天然气为一次能源的冷热电多联供系统与传统供能系统相比，不仅可以大幅度降低二氧化碳等温室气体的排放，而且实现了能源的梯级利用，大大提高了一次能源的利用效率。

冷热电多联供系统以天然气为一次能源，对电力和天然气具有双重削峰填谷的作用，不仅可以基本解决夏季市电供需的矛盾，而且还增强了供电的安全性，为地区经济发展提供了保障。

此外，我国拟在“十二五”期间建设1000个左右天然气分布式能源项目，国家相关部门在财税政策、项目补贴、并网及上网申请等方面均制定了具体的政策，将大大促进我国分布式供能系统的发展。

1.3.编制依据本报告根据以下内容编制：1) 《中华人民共和国节约能源法》2) 《关于发展热电联产的规定》（计基础）2000年1268号3) 《分布式供能系统工程技术规程》DGJ08-115-2005；4) 《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007；5) 《建筑给排水设计规范》GBJ15-88；6) 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92；7) 《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB50303-2002； 8) 《采暖通风与空调调节设计规范》GB50019-2003； 9) 《供配电系统设计规范》GB50052-95； 10) 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006； 11) 《建设设计防火规范》GB50016-2006；12) 《35-110kV 高压配电装置设计规范》GB50060-92； 13) 《低压配电设计规范》GB50054-9514) 《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007 15) 《室外给水设计规范》GB50013-2006 16) 《锅炉房设计规范》GB50041-200817) 《民用建筑锅炉房设置规定》DGJ08-73-2002（J10237-2003）18) 《城市煤气、天然气管道工程技术规程》DGJ08-10-2004（J10472-2005）2. 负荷分析及系统选型2.1. 冷热电多联供系统2.1.1. 系统简介冷热电多联供系统是目前在发达国家广泛应用以及我国政府积极倡导的一种先进能源系统。

冷热电多联供系统多使用天然气清洁能源，按照能源梯级利用的原则，采取高品位能源发电、低品位能源供热或制冷的方式，不仅能够满足用户多种用能形式的需求，同时能源利用效率也得到了极大地提高。

一般冷热电多联供系统包括：发电系统、余热回收系统、空调系统和集中控制系统等。

常见的冷热电多联供系统如下图所示。

图1 常见的冷热电多联供系统简图发电系统的核心设备是燃气发电机组。

利用城市管道天然气作为发电机组的燃料，产排烟至各用电末端各变压器冷冻水生活热水采暖热水生的电能接入用户变压站的低压端，多以“并网不上网”的方式向用户供电。

余热回收系统利用发动机缸套水的余热，通过换热器产生生活热水，供用户使用。

空调系统的核心设备为余热吸收式溴化锂冷温水机组。

该机组利用燃气发电机组的烟气余热制冷或供热。

根据用户的需求可以选择烟气型溴化锂机组、烟气热水型溴化锂机组或者蒸汽型溴化锂机组等。

机组不能满足用户负荷需求的部分或无烟气输入的情况下可以通过天然气直/补燃来实现。

集中控制系统主要分为两个部分，一是对电力并网的控制，如实现用户并网不上网的功能，也就是不向电网馈电，不足部分可以从电网上补充；二是对余热利用的控制，主要是根据用户冷热负荷的变化，实时地对回收的烟气和缸套水的温度、流量进行控制，以实现能源地高效利用。

冷热电多联供系统与传统供能系统相比具有以下优点：（1）优异的节能特性冷热电多联供系统的高能源利用效率决定了其比传统的集中式电网供电加电空调和锅炉有着优异的节能特性。

尽管用户会因为添置发电设备和吸收式空调而增加一定的投资，但是与传统供能方案相比，由于提高了一次能源的利用效率，从而节约大量的能源支出费用，降低了用户的能源使用成本。

（2）缓解了用户用电安全性问题在很长的一段时期以来，我国电力供求矛盾一直制约着经济的高速发展，特别是夏季制冷高峰时段，部分地区拉闸限电现象较为严重。

而以天然气为一次能源的冷热电多联供系统为客户和社会提供了一种科学经济的解决方案，保证了供电的安全性。

（3）优越的环保理念利用清洁的天然气为一次能源的冷热电多联供系统能大大降低污染物的排放，促进大气环境的改善和我国节约型、环保型经济模式的建立。

（4）缓解国家网电的用电压力一定规模和数量的冷热电多联供系统加上规划中的“智能电网”即可形成大规模的“能源互联网”，这将改善现有供电系统的安全性，弥补传统供电系统的不足，对国家供电安全具有重要的战略意义。

冷热电多联供系统一方面减少电网的峰值压力，另一方面减少国家对大型电厂和输配电网络等基础设施的建设压力，有利于实现国家目前所提供的电力需求侧管理（DSM）和国民经济可持续发展的实现。

2.1.2.系统设计原则就我国绝大多数地区的分布式冷热电多联供系统而言，目前电力上网还存在诸多政策上的困难和障碍，因此，绝大多数的分布式冷热电多联供系统都遵循“并网不上网”以及“以基本电负荷定容量，不足电力从电网补充”的设计原则。

同时，由于大多数建筑物或某固定区域内的冷、热以及电负荷总是处于动态变化中，冷热电多联供系统在方案设计时必须考虑机组负荷调节的灵活性。

为实现系统负荷的灵活调节，分布式冷热电多联供系统原动机一般选择燃气轮机或燃气内燃机；为实现余热的回收利用，在设计时可考虑余热锅炉和吸收式溴化锂机组等。

2.1.3.项目位置分布及项目设计思路根据中铁四局提供的养老中心调研资料，整个项目分为两期执行。

一期位于大古塘水库西南方位。

图2 巢湖养老项目位置分布图项目设计思路：各项目在初步计算可行的情况下，考虑分期建设燃气分布式供能系统。

2.1.4 气象条件合肥市位于江淮之间，全年气温变化的特点是冬寒夏热，春秋温和。

属于暖温带向亚热带的过度带气候型，为亚热带湿润季风气候。

年平均气温在15-16℃之间，属于温和的气候型。

冬季，月平均气温在1.5-5.0℃之间，夏季7月平均气温为27.5-28.5℃左右，平均年较差各地在25-27℃之间，除个别年份外，严寒期与酷暑期短促；全市年平均降水量在940-1000毫米之间，雨量比较适中。

合肥地区全年气温情况如下图所示。

图3 合肥市全年温度曲线根据《采暖通风与空气调节设计规范》要求，合肥中庙项目按照合肥市室外气象资料作为计算依据。

2.1.5 负荷分析及系统选型本项目巢湖健康养老中心一期地块，建筑面积为：14.8万平方米，其中商业1万平方米、公寓10.1万平方米、办公0.64万平方米、医院0.78万平方米以及1.4万平方米的地下建筑。

根据中铁四局提供的初步资料，并按照建筑负荷指标，各建筑体全年逐月耗电量如下表所示（含空调系统耗电，不含光为用电）。

基于以上逐月耗电数据，计算养老中心每月的日平均用电负荷如下表所示。

表4 2015年平均小时电负荷上表中可以看出，5、6、10、11月过渡季时基本为电负荷低谷，7、8、9月夏季以及12、1、2、3、4冬季为用电高峰，夏季略高于冬季。

由于未提供分时电负荷数据，因此，利用负荷模拟软件进行负荷模拟，不同季节典型日的电（不含空调系统）、冷、热负荷分别如图4、图5所示。

图4 不同季节典型日逐时电负荷模拟（说明：含商业、公寓、办公及医院四部分，但均不含空调系统部分耗电）图5 全年典型日逐时冷、热负荷模拟（说明：含商业、公寓、办公及医院四部分）项目以电定热，并网不上网，所发电力全部自用。

经初步筛选，养老中心如下装机方案：配置1台1600kW的燃气内燃发电机组，同时配置对应容量的1台溴化锂冷温水机组，设备详细性能参数如下。

表5 养老中心装机设备性能参数基于以上装机与全年运行时间，该项目年运行数据预测如下：表6 养老中心全年运行数据预测2.1.4.系统运行策略根据调研反馈资料，合肥市实行分时电价，分供能系统全年运行，电力不足部分由市电补充，冷量不足部分由冷水机组补充，热量不足部分由市政热力补充。

2.1.5.电力系统配置与系统接入方案（1）供电范围本项目拟建的分布式冷热电多联供系统建成以后，其发电量可以满足基本用电量，不足部分由网电提供。

（2）系统接入方案在本工程建成后，燃气内燃机发电机组所发电力与电网同步（保证相序、频率等的一致性），实行“并网不上网”政策，保证不向电网馈电。

本工程接入系统应着重考虑以下几点：a. 分布式发电系统应在发电机出口配置一套经政府授权机构认证的专用电能计量装置，并具备现场抄表和数据远程传输的功能；b. 分布式发电系统应在并网线路用户侧适当位置安装开关，设置明显断开点并可进行隔离操作；c. 分布式发电与公用电网接入点应配置同期装置；d. 分布式发电系统接入公用电网时，应采取措施保证其电能质量（电压偏差、闪变、频率和三相不平衡度等）和功率因数符合国家、地方和行业的现行标准；e. 分布式供能系统的发电机组应接入用户变压器的低压侧或通过升压变压器（包括隔离变压器）与公用电网相连，或采取限制短路电流和电压波动的其他技术措施与公用电网相连，与公用电网接入点应具有防止在检修或事故等非正常状态下倒送电的措施；f. 分布式供能系统的发电机组接入公用电网时，与其相关的继电保护和安全自动装置的配置和整定应与公用电网相匹配，并经校验后方可投入使用。