分布式能源项目设计方法(学习探讨稿)

较为严重，特别是采暖期的污染明显重于非采暖期，与生态城市建设要求不符。
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3) 设计热媒参数 a) 蒸汽系统： 供汽入口参数建议如下：蒸汽压力 1.3MPa 表压，温度 200℃（过热度 6℃），最 远端供气压力不小于 0.8MPa 表压。 b) 热水系统： 一次网供水温度为 130℃，回水温度为 70℃。 (2) 规划热负荷预测 1) 计算面积依据 a) 考虑到工业区不采暖率为 20%；仓储区不采暖率为 40%，采暖供热指标选取建 议如下：一类居住 60w/m2；二类居住 45w/m2；工业：56 w/m2；公建：70w/m2；文 化教育 60w/m2；市政：70w/m2；仓储：30 w/m2；混合用地：70w/m2。 b)工业用汽：每 10000m2工业建筑面积的工业用汽量为 1t/h。 c) 工业园内不考虑生活热水系统的设置。冬季室外采暖计算温度为-9℃。
1.1.2 发展分布式发电的意义
分布式发电技术现已经广泛应用于国内外众多领域，其主要作用和重要意义有以下几个方面： (1) 提高供电可靠性——电网大面积停电时，可对重要客户提供电源；
(2) 能源选择的多样化——利用多种新能源和清洁能源，解决能源危机问题和环境保护问题；
(3) 突出的环保性——采用天然气作为燃料或以太阳能、风能为能源，大大减少了有害物质的排放； (4) 发挥了电网和天然气网的双调峰作用——有效缓解电网和天然气网调峰压力；
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2.1.3确定主要判断因素的比重因子和评价值 根据各个主要因素的重要程度，现确定其比重因子和评价值（满分 100 分）如表 2-1 所示。
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2.2 热力负荷预测和热力机组的选型 2.2.1 热负荷预测 (1) 供热现状及设计供热参数 1) 规划区范围（以一个园区为例） 园区有保税物流区、大学、高端制造业聚集区、创业基地总部、居住区等总面积约 28.88km2。 2) 规划区内供热现状 规划区内现有燃煤锅炉房 4 座，安装燃煤锅炉 16 台，折合供热总供热能力231MW, 其中绝大 部分锅炉是 14MW 及以下的小锅炉，共有 14 台，折合总供热能力 175MW，这些供热小锅炉由于 其坐落位置较分散、供热规模较小、锅炉效率较低、脱硫、除尘设施相对不完善、造成环境污染
5）过程工业园区型分布式能源站。 6）凝汽式火电厂改造型分布式能源站。 7）燃煤热电联产机组改造型分布式能源站。 8）柴油机电站改造型分布式能源站。 9）燃气轮机电站改造型热电冷三联产分布式能源站。 10）采暖锅炉及工业锅炉改造型分布式能源站。
广州大学城是我国目前已投入使用的规模最大的大学城。与传统火电厂、传统的 单体建筑设置中央空调系统、锅炉供热系统相比，制冷总装机容量大约减少 45%~55%，
1.3.2 国内发展现状 分布式能源在我国正在由理论探讨阶段过渡到工程开发阶段，上海、北京、广州等多个城市已经在积极规划、建设。我国目前正在开发的冷 热电联供能源站有主要有如下几类： 1）城区商业中心型分布式能源站。 2）机关团体型分布式能源站。 3）新开发小城镇和居民小区分布式能源站。
4）离散型工业园区分布式能源站。
电力装机容量减少 50MW，与设置分体空调相比可减少电力装机容量 120 MW。此外，
项目减排 CO2 24 万吨/年、SO26000 吨/年，NOX排放比燃煤电厂减少 80%，并且极大 地降低了噪声污染，达到了高效节能、优化能源结构、控制污染、改善环境的目标。 上海浦东国际机场在制冷技术方面采用 YK 离心式制冷机组和使用蒸汽供冷的溴化 锂吸收式制冷机组，在三联供技术上又是一次尝试和飞跃。自 2002 年7 月~12 月，6 个月节资289.06 万元。
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2) 计算公式： a) 采暖热负荷： （2-1） 其中：q-采暖热指标 w/m2。A-采暖建筑物的建筑面积 m2。 （2-2）
（2-3）
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3）总用热负荷列表如表 2-2 所示
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4）生活热水负荷
大学城可容纳在校生 50000 人，教职工及服务人员 8000 人。总计 58000 人。创业总部基地总建 筑面积 88 万 m2，入住人员 10000 人。生活热水服务人群为 68000人，按每人每天使用 40 升 60℃的生活水量供应。 5）空调制冷负荷 总供冷面积 268 万 m2。 6）供热区域的划分和热源点的设置 对于规划热源的设置总原则如下： a) 根据现状及规划热负荷确定热源厂的供热规模。 b）热源建设应同步或稍超前于城市建设的热负荷发展需要。 c）由于各规划热源供热范围较大，供热距离较长，采用高温水。
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2.1 项目的厂址选择 2.1.1影响厂址选择及布置的自然因素 1) 场地位置、地质构造、地形地貌、不良地理现象和地震基本烈度； 2) 地下水埋藏条件、 侵蚀性和土层冻结深度；3) 场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承 载力和其他设计计算指标；4) 场地稳定性和适宜性； 5) 常年和最大洪水水位，地面排水、 积水和沼泽地情况，饮用水源情况； 6) 场地的合理建筑范围，合理的交通出入口； 7) 风 速的大小、风向，空气污染度； 8) 区域内气候的场地微气候；9) 与城镇的距离以及拆迁； 10) 景观和绿化植被，生态状态。
(5) 解决偏远地区的供电问题——许多偏远地区及农村远离大电网，可选择分布式电源；
(6)较高的经济效益——采用能源逐级利用，投资小，见效快，减少对常规电厂的投资； (7) 可以作为电网黑启动电源——可给200MW 以上机组提供启动电源，迅速恢复电网运行。
1.1.3 分布式发电并网带来的技术问题 随着分布式发电技术的不断发展，相关的运行经验和数据指标显示，分布式发电对于并网带来的技术问题主要有以下几个方面： (1) 并网方式 在普通并网方式下，分布式发电机组可以向电网输送多余的功率，在并网不上网方式下，则严令禁止分布式发电机组的功率向外 输送。 (2) 并网电压 并网电压选择比较严格，一般的分布式发电机组都是在与35kV以下的配电系统进行并网，并且根据并网机组容量的不同，要选择 不同的并网电压等级。 (3) 运行频率范围 发电频率要和电网频率保持一致，电力系统频率的变换和波动，会对分布式发电机组造成影响。可以通过实时监测电网频率，使 得分布式发电机控制系统跟踪调整发电机转速，以确保运行发电机组频率正常。 (4) 接入容量
图1-1 能源梯级利用示意图
典型的燃气冷热电联产循环示意，见图 1-2。系统一般包括动力系统、
发电机、余热回收装置、制冷及供热系统等组成部分。主要用到的发电 设备有小型燃气轮发电机组、蒸汽轮发电机组等；空调设备有余热锅炉、 余热吸收式制冷机或者是蒸汽为动力的压缩式制冷机等。
图 1-2 典型冷热电联产系统
一次网供水温度为 130℃，供水焓值 547k J/kg，回水温度为 70℃，回水焓值
为 293k J/kg，热网循环总水量约为 3000t/h。
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2.2.2 燃料天然气品质分析及用气量 (1)燃料天然气品质分析 由天然气公司提供。 (2) 天然气耗量
燃气轮机组天然气耗量如表 2-3所示。
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5% 现有商用、写字楼类建筑物使用 CCHP；25%的美国能源部 CHP项目用户使用 CCHP。预计到 2020 年：
50%新建商用、写字楼类建筑采用 CCHP；15%现有商用、写字楼类建筑采用 CCHP。
（3）日本 以热电联产为热源的区域供热（冷）系统是仅次于燃气、电力的第三 大公益事业，到 1996 年共有 132 个区域性供热（冷）系统。燃气轮机热 电（冷）联产、汽轮机驱动压缩式制冷设备是其热电（冷）联产的主要 形式。 （4）印度 作为世界第二人口大国，充分认识到了发展分布式能源系统的重要性， 基于微型燃气轮机、燃料电池、太阳能发电在印度仍处于早期商业运行 阶段。这些技术最初研发是为了国防、航空及无污染交通工具的应用， 如今稳定的电力市场为其提供了大量商机。印度新开发的分布式发电系 统单位通常在 5kW-20kW 之间。
分布式发电机组并网后，会引起系统内的潮流比变化。为使潮流变化的幅度可控，就需要对分布式发电机组的容量进行控制。
1.2 冷热电三联供系统
高效环保的分布式能源系统的发展是提高能源利用率、 改善能源结构的优良途径，其中燃气轮机组冷热电三联供 系统是目前最成熟的应用形式之一。 冷热电联产即 CCHP (Combined Cooling，Heating and Power)，是分布式能源技术的一种主要形式。是一种建立 在制冷技术和发电机技术基础之上的，以天然气为一次能 源，产生符合规格的冷、热、电能源的联产联供系统。 该系统的基本原理是温度对口、阶梯利用，是一种将制 冷、制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能 系统。见图1-1所示。
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2.1.2 影响厂址选择和布置的社会经济因素 （1）国家政策和法律的作用 国家鼓励发展下列通用技术：推广热电联产，集中供热，提高 热电机组的利用率，发展热电梯级利用技术，热、电、冷技术和 热、电煤气三联供技术，提高热能综合利用率。 （2）基础设施条件 1）水资源和燃料动力 2）人力资源 3）交通运输 4）排污物及废物处理
（2）美国
经过 40 年的开发和建设，到目前为止已拥有分布式能源站 6000 多座（其中包括 200 多座大学校 园），热电联产项目的装机容量也已达到发电总装机容量的 7%左右。美国商用建筑采用 CCHP 后节能 46%，现在所有建筑中已有 8%采用 CCHP 系统。2010 年，20%新建商用、写字楼类建筑物使用 CCHP；
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(3) 供热参数及供热量
根据供热量的计算，本工程新建 2 台 PG9171E 型燃气轮发电机组和两台余热
锅炉、两台蒸汽轮发电机组。每台蒸汽轮机最大采暖抽汽 155t/h,抽汽温度184℃， 焓值 2834k J/kg，压力 0.3MPa，热网疏水温度为 133.5℃，焓值为 562 k J/kg，每 台机组对外可供最大热量为 95MW。两台机组对外最大供热量为 190MW。总供 热面积约为 385 万 m2。
表2-3燃气轮机组天然气耗量表
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2.2.3 热力机组选型 (1) 燃气轮发电机组选型 在国内外市场中，能够制造燃气轮机的主要厂家有美国的 GE 公司、美国惠普公司、德 国西门子公司、西屋公司、南京汽轮机有限公司等。
轻型燃气轮机 优点： 缺点： 优点：
重型燃气轮机 缺点：
1、排气温度高； 1、笨重，安装难度大； 2、燃料适应性强； 2、设备占地面积大； 3、配套锅炉产汽多； 4、发电和供热能力大； 5、除投资与维护运行费用低。
分布式能源设计过程 应考虑的因素
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目 录
1 2 3 4
分布式能源概述 项目总体方案设计
联合循环机组运行流程和 投资效益分析 结论
1分布式能源概述
1.1 分布式发电技术 1.1.1 分布式发电技术简介 分布式发电技术（Distributed Generation Techonology，简称 DGT）以 其发电方式灵活，环保性好，可以充分开发利用各种可用的分散存在的 能源（包括本地可方便获取的化石类燃料和可再生能源），并提高能源 的利用效率而备受关注。随着智能电网理论的提出，分布式发电技术也 越来越受到重视。分布式发电技术与高参数大机组发电技术是互相补充 新能源利用方式。 比较常用的分布式发电技术有：太阳能光伏电池发电技术，风力发电 技术，微型燃气轮机发电技术，燃料电池发电技术，生物质能发电系统 等
冷热电联产系统的主要能耗比例如图 1-3 所示。
1.3 冷热电分布式能源系统的国内外发展现状 1.3.1 国外冷热电联产技术发展现状 （1）英国 分布式能源站已达 1000 多个，节约能源 20%以上，全国累计 6.5 亿英镑/年。CO2排放仅为普通电厂 1/4，SO2可忽略不计。大功率 UPS，政府、军事基地等带头采用 CCHP 能源站，例如：白厅 CHP 计划、 唐宁街 10 号区域供热、白金汉宫分布式能源站以及部分军事基地分布式能源站计划。