热电冷三联供

热电冷三联供热电冷三联供项目一、热电冷三联供发展现状圾前景1、分布式能源系统 (, ,n, ,)。 分布式能源系统在许多国家、地区已经是一种成熟的能源综合利用技术，它以靠近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等特点，受到各国政府、企业界的广泛关注、青睐。分布式能源系统有多种形式，区域性或建筑群或独立的大中型建筑的冷热电三联供 (, , , , ,e, ，简称 ,) 是其中一种十分重要的方式。燃气冷热电三联供系统是一种建立在能量的梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生热、电、冷的联产联供系统。它以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电，然后利用余热在冬季供暖 ; 在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷 ; 同时还可提供生活热水 , 充分利用了排气热量。提高到 80%左右，大量节省了一次能源。 燃气气冷热电三联供系统按照供应范围，可以分为区域型和楼宇型两种。区域型系统主要 是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心。设备一般采用容量较大的机组，往往需要建设独立的能源供应中心，供应的外网设备。楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物，还要考虑冷热电如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房 往往布置在建筑物内部，不需要考虑外网建设。2、燃气热电冷三联供的特点。1) 与集中式发电 - 远程送电比较，燃气热电冷三联供可以大大提高能源利用效率 : 大型发电厂的发电效率一般为 30,40,; 而经过能源的梯级利用 cchp 使能源利用效率从常规发电系统的 40%左右提高到 80,90, ，且没有输电损耗。热电产生过程就是天然气燃烧产生热量，然后通过能量转换得到电能或机械能。天然气在燃气轮机或发动机中燃烧产生电能或机械能用于空气调节或压缩空气，泵水等，在这个过程中，热能没有浪费而被利用，并被广泛应用。废热回收锅炉生产蒸汽用于工艺加热、空气调节、空间加热及工商业蒸炉等。从发动机回收的热量用于加热液体，供工艺使用或其他用途，例如 : 空间加热系统、吸收式空调装置或满足热水需求等。燃气轮机排放的烟气是洁净的且含有不饱和的水蒸汽。排放温度大约 500?，烟气适用于蒸炉或干燥器。对于卫生要求高的情况下，例如食品工业，烟气通过燃气空气热交换器间接加热。通过利用原本要浪费的热量，天然气的热电联产可以达到 75%80%的效能。当热能和电能需求达到平衡时热电联产是最经济的。2) 燃气热电冷三联供在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力: 据有关专家估算，如果将现有建筑实施燃气热电冷三联供比例从4, 提高到 8, ，到 2020年 CO2的排放量将减少 30, ，有利于环境保护。分布式冷热电三联供贴近用户进行能量转换，将温度向下利用，利用发电后的余热，而不是用电来交换，通过提高能源的综合利用效率来弥补发电效率的降低。虽然分布式热电联产设备的发电效率一般在28,43%左右，但综合利用效率在75,90%之间。而且，气体燃烧生成氮氧化物量极小，排放量也很小，极易被周围植被吸收 , 是改善大气环境的有效措施。3) 缓解电力短缺，平衡电力峰谷差。燃气热电冷三联供采用自发电，可以避开电网用电高峰，并且大大提高了建筑供电可靠性和安全性。4) 扩大了燃气使用量，平衡燃气峰谷差。5) 投资回报率高，具有良好的经济性。3、燃气热电冷三联供的主要方式以燃机为核心的燃气冷热电三联供系统方式有多种，基本方式有两种 : 燃气余热吸收式制冷机 ( 余热直燃机 ) ，如图 , ，以机 ( 包括内燃机、燃气轮机等 )+天然气为燃料送入燃气轮机燃烧发电后，高温排气进入余热吸收式制冷机 ( 余热直燃机 ) ，夏季供冷、冬季供热，根据冷负荷、热负荷的需要可补燃天然气。4、国内外分布式能源应用情况美国 : 电力公司必须收购热电联产的电力产品，其电价和收购电量以长期合同形式固定。为热电联产系统提供税收减免和简化审批等优惠政策。截止2002 年末，美国分布式能源站已近6000 座。美国政府把进一步推进“分布式热电联产系统”的发展列为长远发展规划，并制定了明确的战略目标: 力争在 2010 年， 20%的新建商用或办公建筑使用“分布式热电联产”供能模式;5%现有的商用写字楼改建成“冷热电联产”的“分布式热电联产”模式。2020 年在 50%的新建办公楼或商用楼群中，采用“分布式热电联产”模式，将15%现有建筑的“供能系统”改建成“分布式热电联产”模式。有报道称, 美国能源部计划在2010 年削减 460 亿美元国家电力投资 , 采取的办法是加快分布式能源发展。美国能源部计划，的新建商用建筑使用冷热电三联供发展计划，2020 年 50%的新建商用 2010 年20%建筑使用冷热电三联供发展计划。欧盟 : 据 1997 年资料统计，欧盟拥有9000 多台分布式热电联产机组，占欧洲总装机容量的 13%，其中工业系统中的分布式热电联产装机总容量超过了 33GW，约占热电联产总装机容量的 45%，欧盟决定到 2010 年将其热电联产的比例增加 1 倍，提高到总发电比例的 18%。丹麦 : 热电上网 ;1MW以上燃煤燃油锅炉的天然气热电联产改造项目享受政府30%的补贴 ; 对热电工程给予低利率优惠贷款; 将环保所得税作为投资款返还工商业; 对工商业的天然气热电联产项目发电价格补贴。法国: 对热电联产项目的初始投资给予15%的政府补贴。英国 : 免除气候变化税、免除商务税、高质量的热电联产项目可申请政府关于采用节约能源技术项目的补贴金。荷兰:建立热电联产促进机构 ; 热电联产的发电量优先上网日本 : 重视节能工作，节能系统的研究程度很高，以天然气为基础的分布式冷热电联供项目发展最快，而且应用领域广泛。日本政府从立法、政府补助、建立示范工程、低利率融资以及给予建筑补助金等角度来促进能源开发及节能事业的发展。对热电联产项目给予诸多减免税。截止2000 年底，已建热电 ( 冷) 系统共 1413个，平均容量 477kW，主要是小型系统。我国政府将天然气的开发和利用作为改善能源结构，提高环境质量的重要措施。西气东输、广东进口液化天然气、东海天然气开发等大型项目的全面实施，推动了全国天然气的建设。北京、上海等城市已经采取一些优惠政策鼓励冷热电三联供项目的发展。到目前为止已建成上海浦东国际机场、北京燃气大楼、北京燃气集团次渠门站大楼等的项目。5、楼宇热电冷三联供原理目前我国常用的天然气利用途径是通过以燃气锅炉为主要的设备直接燃烧天然气用于供热及制冷 , 这不是一种最佳的天然气利用方式 , 其运行成本较高。这促使以溴化锂吸收式制冷为技术核心发展而来的楼宇冷热电联产系统(BCHP ,Building Cooling Heating and Pow2er)迅速发展起来。 BCHP系统一个新的能源利用概念 , 属于小型冷热电联产的分布式能源系统 , 在世界能源领域倍受关注 , 此系统一般安装在建筑物内部或附近 , 它将燃气机与溴化锂空调联合应用 ,仅向一、两座建筑物同时供冷、热、电、热水和其它用途的热能, 机组功率一般在几百千瓦左右 , 所发电力和热力均为建筑物自用, 由于 BCHP系统的制冷、制热设备回收了部分低品质能量 , 实现了对能量的梯级利用, 提高了能量转换效率 , 而且由于通过燃烧天然气向建筑物供冷、热和电, 所以最大限度地避免了外部电网的制约, 有利于电力负荷率的改善。相对于目前普通的建筑冷、热、电分供的能量利用方式 ,BCHP 系统具有巨大的节能潜力, 最多可以实现节能50 %的目标。二、热电冷三联供方案 50000 平方米级建筑分布式热电冷联产综合技术解决方案1、序论 :2000 年由国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部和国家环保总局联合下发了关于发展热电联产的规定，这是贯彻中华人民共和国节能法，实施可持续发展战略、落实环保基本国策和提高资源综合利用效率的重要行政规章。 规定再次明确了国家鼓励发展热电联产的政策，支持发展以天然气为燃料的燃气轮机热电冷联产项目，特别强调了国家积极支持发展燃气轮机联合循环热电联产和小型燃气热电联冷产。国家计委已在 十五 计划实施方案中确定在北京、上海积极抓好试点工程。目前，北京、天津等地正在积极利用陕甘宁天然气资源，并计划建设第二条陕京管线。上海、江苏和浙江等地也正在努力开拓 西气东输 工程实施后的天然气市场，这些都为发展小型燃气轮机及微型燃气轮机热电联产提供了良好的机遇。世界各国实践表明，发展能源梯级利用的小型热电冷联产是合理、高效地利用天然气资源的最佳手段，对于改善环境、降低因燃料调整带来的成本增加，也是最好的解决方案之一。为适应国家关于环境保护的要求，改善首都及周边地区的大气质量，开拓天然气合理、高效的用途，拟在北京发展楼宇化分布式热电冷联产，建设一批以天然气为燃料的燃气热电冷系统，以替代和优化整合目前由常规的燃煤、燃油、燃气锅炉采暖; 燃气、电力空调制冷和备用柴油机组成的能源系统，提高北京电力供应的安全可靠性，缓解夏季制冷用电高峰，平衡天然气利用，降低天然气成本，扩大天然气市场。2、方案设想 :在北京地区，拥有大量规模在 50,000 平方米左右的公用性和商用性建筑，研究制定这一规模的热电冷一体化综合技术解决方案，对于北京的环境保护、提高电力供应安全和减缓电空调调峰压力，以及北京的可持续发展具有深远意义。 设计一种技术可靠、适用性强、经济性能良好，满足特别是医院、酒店、综合办公大楼等用户需求的综合技术解决方案，是发展这一容量及楼宇化热电冷联产的关键。根据世界的发展趋势和国际上的最新设计理念，本方案推荐采用小型燃气轮机技术，并结合采用余热锅炉 - 蒸汽溴化锂空调，或者直接采用余热溴化锂空调互相连接，直接提供电力、制冷冷水、采暖热水和生活用热水。如果需要，可在余热溴化锂空调的燃烧腔内，或烟气出口处再设置热交换器生产蒸汽。华盛顿水门饭店安装了土星热电冷系统3 、设计依据 :根据国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会，以及国家电力公司要求，为积极推动分布式热电冷联产项目在北京的实施，落实国家 十五 规划中 在北，实现北京市政府 迎接奥运会，建设新北京 的目京建设热电冷联产试点工作标，依据中国电机工程协会热电专业委员会王振铭秘书长的建议，本方案能源配置采取以下原则 : 以基荷电力定容量，不足电力从电网补充，不足热量补燃解决 和电力 并网不上网售电 ，并采取 友好同步发电 的设计观念，即与供电公司、燃气公司和用户友好相处，平行同步供电。暖通指标参照中国建筑科学研究院李先瑞研究员提供的北京地区实际测量得出的 空调设计冷暖负荷指标 和 生活热水负荷指标 作为建筑采暖、制冷和生活热水供应标准。以美国索拉透平公司、加拿大普拉特 . 惠特尼公司和远大空调有限公司提供的应用设备技术方案研究编制了以下解决方案 :小型燃气轮机 - 余热 ( 补燃 ) 锅炉蒸汽溴化锂吸收式空调机热电冷联产方案与小型燃气轮机 - 余热 / 直燃溴化锂吸收式空调机热电冷联产方案备注 : 方案可以根据用电安全需求，采用 1 套 1,180kW 索拉土星 20 机组，也可以采用 2 套 457kW普惠 ST5S 机组，因为两种机组容量、效率相当，本方案只论述土星 20 机组方案。北京地区基本环境条件 : 平均温度 12?( 计算按 15?) ，相对适度 60%，海拔高度50m。美国圣地亚哥海军医院安装了3 台土星机组4、设备介绍 :1、索拉透平公司是世界上最大的小型工业型燃气轮机制造厂家，产品行销全球，至今生产的燃气轮机已超过 11,500 台，其中引进中国的机组近 70 台。索拉小燃机设计精良，坚固耐用，性能可靠，是一种很适合在分布失热电联产项目中广泛应用的动力设备。为更好地配合在中国市场的售后服务，索拉已决定在天津港保税区建设备件支援中心提供备件支持，能够为中国用户，特别是北京地区用户提供及时的服务支持。土星 (Saturn)20 机组，出力 1,121kW，发电效率 24.3%，排烟温度 503?，烟气流量 23,367kg/h ，大修周期 3 万小时。噪音小于 85 分贝，属于高频噪音，易于控制。土星机组剖面图Solar Saturn20技术指标Solar Saturn 20燃机单机发电kW 1177 容量燃气轮机长度 mm 5,980燃气轮机宽度 mm 2,200燃气轮机高度 mm 2,180燃气轮机重量 kg 9980燃气轮机重量 kg 9980燃气轮机烟气流量t/hrs 23.172燃气轮机烟气温度? 504.8燃气轮机烟气热量GJ/hrs 12.4312、普拉特 ?惠特尼公司是世界上最大的小型航空发动机制造商，中国民航大量使用该公司发动机产品。以该公司发动机组装的地面发电机设备多达数几千台，其设备技术先进，轻巧可靠的技术特性在同行业中处于领先地位。ST5S机组，出力 457kW，顶峰出力 563kW，发电效率 23.5%，排烟温度 587?，烟气流量 8,280kg/h ，大修寿命周期3.2 万小时。P&W ST5迷你燃气轮机ST5技术指标机组 单位ST5R 回热循环型ST5S 热电联产型功率kW 395 457效率% 32.723.5排烟温度? 365 587烟气流量kg/s 2.22 2.3转速Rpm 30,000 30,000长mm 1,359 1,099重量kg 1,800 800 3、余热锅炉，可以采用杭州锅炉厂或哈尔滨锅炉厂与 703 研究所的产品，也可以采用国外厂家或其在国内合资企业的产品。小型余热锅炉是一种技术非常成熟的产品，早以被世界和中国广泛应用。余热锅炉可以采用补燃技术，增加供热能力，提高供热灵活性。索拉热电系统余热锅炉补燃工况比较环境工作温度 ? 15环境工作湿度 % 60燃气轮机燃料耗量MJ 17,454.42kWh 4,848.45燃气轮机出力kW 1,177发电效率% 24.28余热锅炉排烟温度? 512.70余热锅炉蒸汽量kg/h 3,400蒸汽压力Bar 8蒸汽温度? 170.42蒸汽焓值kJ/kg2,768.4余热回收量 MJ/h 9,412.6kWh 2,614.60热电联产效率 % 78.20补燃 820? 余热锅炉蒸汽量kg/h 6,520余热回收量 MJ/h 18,050.0kWh 5013.88 补燃燃料量 MJ 7,804.00kWh 2,167.78热电联产效率 % 88.24补燃 927? 余热锅炉蒸汽量kg/h 7,556余热回收量 MJ/h 20,918.0kWh 5,810.56补燃燃料量 MJ 10,546.00kWh 2,929.44热电联产效率 % 89.844、蒸汽溴化锂空调机组，国内外有远大、大连三洋、双良、凯利等几十个厂家可以提供各种规格的产品，选择余地极大，本方案以三洋NG61M型 800 冷吨蒸汽溴化锂空调机组技术指标作为参考。余热锅炉与三洋NG61M型蒸汽溴化锂空调机组技术参数环境工作温度 ? 15环境工作湿度 % 60 燃气轮机燃料耗量GJ 17.45燃气轮机出力 kW 1,177余热锅炉进口温度? 512.70烟气量 kg/h 22,917.86余热锅炉蒸汽发生量 kg/h 3,856.18除氧蒸汽消耗量kg/h 456.50有效蒸汽供应量kg/h3,399.68蒸汽压力 Bar 8蒸汽温度? 170.42蒸汽焓值kJ/kg 2,768.40余热回收量 MJ/h 9,411.67大卡 2,247.94kWk 2,614.35制冷机长度 mm 5,690制冷机宽度 mm 2,500制冷机高度 mm 3,330制冷机运转重量kg/h 26,600制冷 COP 1.0465制冷量大卡 2,352.47kWh 2,735.92冷吨 USRT 777.255、余热溴化锂空调机组，目前远大和大连三洋等公司都可以提供，但本方案将按照远大空调有限公司提供的远大BHRS250VII型余热双效吸收式冷温水机组技术参数指标作为基本设计依据。该机组在燃气轮机停运时可以直燃供热制冷，并可以增加容量作为冷热高峰的调节手段，保证满足需求的供应平衡。远大产品在国内外拥有很高的声望，余热溴化锂空调机已经销往美国，该公司与 Salor 机组的配套方案已经在美国能源部中标，现正在实施之中。目前这一技术正在争取在北京燃气集团调度中心项目中使用。远大 BHRS250VII型余热双效吸收式冷温水机组技术参数远大直燃机长度mm 6,600远大直燃机宽度mm 2,600远大直燃机高度mm 2,850远大直燃机重量kg 25,000COP 1.27余热回收能力 kW 2261( 制冷 ) 2430( 供热 )制冷量 kW 2,871供热量 kW 2,248冷水进出口温度? 12-7冷水流量 M3/h 500温水进出口温度? 57-65温水流量 M3/h 241冷却水进出口温度? 32-37.3温水流量 M3/h 8055、需求分析 :项目对于能源的需求主要在电力、采暖、制冷和生活热水，以及部分蒸汽用于消毒等需求。用户的需求往往是不恒定的，需要进行一些调节。通过蓄热和蓄冷技术进行一些调节，力求总量平衡。尽量减少夜间低谷低电价时段的运行，避免浪费可以提高经济效益。本方案按夜间 8 小时 50%出力考虑，总量可以保证实现平衡。需求与保证能力的比较项目 单位 指标保证面积 m2 50,000采暖设计指标 W/m2 56.3设计指标容量需求kW 2815制冷设计指标 W/m2 69.3设计指标容量需求kW 3465采暖应用指标 W/m2 33.9应用指标容量需求kW 169524 小时连续供暖需求kW 40,680制冷设计指标 W/m2 44设计指标容量需求kW 2,20024 小时连续制冷需求kW 52,800方案供暖指标 W/m2 45方案供暖能力 kW 2,24820 小时连续供暖能力kW 44,960方案制冷指标 W/m2 57方案制冷能力 kW 287120 小时连续制冷能力kW 57,4206、容量选择 :根据已经确定的原则，本方案计划在热力和制冷上基本满足平均负荷需求，而电力解决 25%-50%的负荷需求，保证关键部位的电力供应安全。因目前建筑部门适用的建筑暖通空调设计标准是上世纪 80 年的标准，大大落后于目前建筑的实际建设应用水平，如果按上述标准配置系统，必然造成设备投资的巨大浪费。因此，本方案将根据北京地区实际测量标准设计。电力系统采用外网提供不足电力补充、安全备用和调节 ; 热力和制冷系统应利用一些原有系统作为备用和调节手段，如果没有可利用系统，使用余热溴化锂空调机直燃增容供热制冷峰荷也是解决问题的重要方法之一。因此燃气发电装置的功率选择，主要要依照 以热 ( 冷 ) 定电 的原则，因为热力和制冷一般是无法得到外部支持的，而电力是可以依靠外网补充，所以电力容量最好小于大楼要求的电力需求，并具有较大的调节灵活性。可供选择的最佳燃气发电装置是 1,000kW 级小型燃气轮机，索拉土星 20 机组是一个适用的机组选择。索拉 - 远大系统热电冷匹配容量指标保障供热 / 制冷面积 m2 50,000设计供电指标 W/m2 50-80供电总量 kW/hrs 1170标准单位建筑平米供电量23.40设计供热应用指标W/m2 34-50供暖总量 kW/hrs 2248W/m2 49.03 标准单位建筑平米供热量kJ/m2 177kCal/m2 42余热 / 直燃机 COP 值 1.27设计应用制冷指标W/m2 44-60制冷总量 kW/hrs 2871W/m2 57.42标准单位建筑平米制冷量kJ/m2 207kCal/m2 49索拉 - 远大系统工况变化热电冷出力比较实测标电力负荷 100 8070 60 50 40 30准电力输出 kW 1,170 936 819 702 585 468 351 50000平米单位 W/m2 40-8023.4 18.72 16.38 14.04 11.79.36 7.02电量发电效率 , 24.1 22.65 21.63 20.33 18.7 16.62 14.12尾气流量 kg/h23,367 23,335 23,315 23,294 23,270 23,243 23,216尾气温度 ? 503.4 444.6416.8390.1 364.5 340 317.7余热利用量 kW 2,261 1,852 1,659 1,475 1,2981,130977 COP 1.27 1.35 1.39 1.44 1.49 1.5 1.52制冷负荷 , 100 87 80 7467 5952 制冷量 kW 2,8712,500 2,306 2,124 1,934 1,695 1,486 50000平米单位 W/m2 44-60 57.42 50 46.12 42.48 38.68 33.9 29.72冷量排气温度 ? 145 145 145 145 145 145 145回收余热 kW 2,430 2,135 1,9951,8611,732 1,609 1,497供热效率 , 92.5 92.5 92.5 92.5 92.5 92.5 92.5供热负荷 , 100 97 91 85 79 73 68余热供热量 kW 2,248 1,975 1,846 1,7221,6021,488 1,385 50000平米单位 W/m2 34-37 44.96 39.5 36.92 34.44 32.0429.76 27.7热量7、运行时间 :每一个项目都有不同的内部需求和需求规律，设备利用时间也有所不同，我们在次主要研究最适合采用本技术的医院、宾馆等项目的规律。预计设备利用时间日利用小实际利用季节单位 周期 天数 比例 时 时间 冬季采暖期 hrs10.20-4.10 172 20 39.27% 3440夏季制冷期 hrs 5.16-9.20 128 20 29.22%2560春秋非采暖制冷期hrs 4.1-5.14/9.16-10.31 65 16 11.87% 1040全年hrs365 24 100.00% 8760实际利用时间hrs 365 19.29 80.37% 7040安装在建筑物一侧的Solar 燃机8、电价与发电节约支出 :北京商业和非普通工业用电的价格构成比较复杂，一般采用非普通工业平均电价 0.58kWh，高峰 0.92kWh，平峰 0.56kWh，低谷 0.26kWh。电价与发电节支运行时利用时小时发电时段 季节 出力 发电量 电价 电费节支 间 间 量单位 % hrs hrs kWh kWh 元 /kWh 元 高 冬季采暖期 100% 8 1,376 1,170 1,609,920 0.92 1,481,126夏季制冷期 100% 8 1,024 1,170 1,198,080 0.92 1,102,234春秋非采暖制峰100% 8 520 1,170 608,400 0.92 559,728冷期平 冬季采暖期 100% 8 1,376 1,170 1,609,920 0.56 901,555夏季制冷期 100% 8 1,024 1,170 1,198,080 0.56 670,925春秋非采暖制峰50% 8 260 585 152,100 0.56 85,176冷期低 冬季采暖期 50% 8 688 585 402,480 0.26 104,645夏季制冷期 50% 8 512 585 299,520 0.26 77,875春秋非采暖制谷0% 8 0 0 0 0.26 0冷期合计 6,780 7,078,500 4,983,2649、热价、冷价与供热制冷节约支出:热价应按照北京天然气集中供热费用进行核定，目前北京市执行的天然气集中供热价格为 30 元/m2/a 。热价项目 单位 数值标准热价元 /m2/a 30采暖周期 days 121hrs 2,904供暖标准 W/m2 40kCal/m2 34热价 元/MW 258.3元 /kW 0.258冷价可以按照电制冷成本价和天然气制冷成本价格进行平衡，天然气制冷还需要电力和水冷等成本，所以以电力平均价格作为制冷成本价格是接近天然气制冷的实际成本，是比较合理的指标。各种电价气价下的制冷成本项目 单位 数值 制冷成本高峰电价元 /kWh 0.92 0.3067平峰电价元 /kWh 0.56 0.1867低谷电价元 /kWh 0.26 0.0867平均值元/kWh 0.58 0.1933高峰天然气气价元 /Nm3 1.80 0.1689低谷天然气气价元 /Nm3 1.40 0.1314供热制冷的节支情况分析:供热制冷的节约支出运行时小时冷热时段 季节 出力 利用时间 冷热量 冷热价 冷热节支 间 量单位 % hrs hrs kWh kWh 元 /kWh 元 高 冬季采暖期 100% 8 1,376 2,2483,093,248 0.258 798,876夏季制冷期 100% 8 1,024 2,871 2,939,904 0.307 901,571春秋非采暖制峰100% 8 520 957 497,640 0.307 152,610冷期平 冬季采暖期 100% 8 1,376 2,248 3,093,248 0.258 798,876夏季制冷期 100% 8 1,024 2,871 2,939,904 0.187 548,782春秋非采暖制峰8 0 0 0 0.187 0冷期低 冬季采暖期 79% 8 1,087.04 1,776 1,930,496 0.258 498,579夏季制冷期 67% 8 686.08 1,924 1,319,723 0.087 114376春秋非采暖制谷0% 8 0 0 0 0冷期合计 7,093.12 15,814,163 3,813,66910、燃料 :在城市中使用小型燃气轮机主要使用清洁、安全的天然气燃料，在北京使用陕甘宁气田天然气，西气东输工程第一阶段也将采用陕甘宁气。天然气热值 : 不小于 34888.6kJ/Nm3( 8333 kCal/Nm3 )。陕甘宁天然气成分及特性具体成分如下 :燃气储份分析表项目 单位 组成 数值甲烷 % CH4 95.9494乙烷 % C2H6 0.9075丙烷 % C3H8 0.1367 硫化氢 % H2S 0.0002 二氧化碳 % CO2 3.000 水 % H2O 0.0062 高位热值 MJ/Nm3 39.0051 低位热值 MJ/Nm3 35.1597 密度 Kg/Nm30.7616 比重 0.589动力粘度U10-4 0.1056运动粘度V10-4 0.1385爆炸上限 % 5.10 爆炸下限 % 15.36 天然气单价 : 非采暖季节 1.4 元 /Nm3 采暖季节 1.8元 /Nm3 应用气价冬季天然气气价 元 /Nm3 1.8 执行周期 月 5夏季天然气气价元 /Nm3 1.4执行周期月 7平均气价元 /Nm3 1.57此外，小型燃气轮机有一突出优势，就是在天然气供应出现问题时，可以自动切换其他液体燃料，如 : 柴油、液化石油气。11、装机方案 :索拉燃气轮机方案 : 工程根据 以基荷电力定容量，不足电力从电网补充，不足热量补燃解决 和 并网不上网 原则，建议选用一台1,000kW 级发电设备，由于国内使用最多的小型燃气轮机主要是索拉( Solar )透平公司的产品，资料充分，所以燃气轮机以 Solar Turbines生产的 Saturn20 机组技术数据作为设计依据，若采用余热高炉溴化锂空调以Solar 和大连三洋空调公司NG-61M机组配套系统为依据，若采用余热型溴化锂空调以远大BHRS250?机组为依据。 Solar Saturn20燃气轮机技术指标 (ISO 工况 )项目 单位 技术指标发电出力 kW 1121燃料耗量 GJ 17.45单位燃耗 % 24.28发电效率 kJ/kWh 14825.83排烟温度 ? 512.7烟气流量 kg/hrs 22918余热回收量 kW 2474热电综合效率 % 75.32长 mm 5980宽 mm 2200高 mm 2180重 kg 9980余热锅炉与三洋蒸汽溴化锂空调技术指标环境工作温度 ? 15环境工作湿度 % 60燃气轮机燃料耗量GJ 17.45燃气轮机出力 kW 1176.5余热锅炉进口温度? 512.7烟气量 kg/h 22917.86余热锅炉蒸汽发生量kg/h 3856.18除氧蒸汽消耗量kg/h 456.50有效蒸汽供应量kg/h 3399.68蒸汽压力 Bar 8.00蒸汽温度 ? 170.42蒸汽焓值 kJ/kg 2768.40余热回收量 MJ/h 9411.67大卡 2247.94kW 2614.35制冷 COP 1.0465制冷量大卡 2352.47kW 2735.92冷吨 USRT 777.25远大余热双效吸收式冷温水机BHRS250?与燃气轮机 Saturn 20 冷热电联产参数项目单位数量SATURN电力负荷 , 100 80 70 60 50 40 30 20电力输出 kW 1170 936 819702 585 468 351燃 发电效率, 24.10 22.65 21.63 20.33 18.70 16.62 14.12气 尾气流量kg/h 23,367 23,335 23,315 23,294 23,270 23,243 23,216轮尾气温度? 503.4 444.6 416.8 390.1 364.5 340.0 317.7机排气? 170 170 170 170 170 170 170温度BHRS104kcal/h 194 159 143 127 112 97 84回收250?余热KW 2,261 1,852 1,659 1,475 1,298 1,130 977制 远大 COP 1.27 1.35 1.39 1.44 1.49 1.50 1.52余 制冷, 100 87 80 74 67 59 52冷热负荷双 余热104kCal/h 247 215 198 183 166 146 128效 制冷KW 2,871 2,500 2,306 2,124 1,934 1,695 1,486吸 量收 排气供? 145 145 145 145 145 145 145式 温度冷 回收104kCal/h 209 184 172 160 149 138 129温热余热KW 2,430 2,135 1,995 1,861 1,732 1,609 1,497水 供热,92.5 92.5 92.5 92.5 92.5 92.5 92.5机 效率供热 , 100 97 91 85 79 73 68负荷余热 104kCal/h 193 170 159 148 138 128 119供热 KW 2,248 1,975 1,846 1,722 1,602 1,488 1,385量其它额定参数冷水出口冷却水出 ? 7 ? 37.3温度 口温度冷水进口冷却水进 ? 12 ? 32温度 口温度冷却水流冷水流量M3/h 500 m3/h 805量温水出口温水进口 ? 65 ? 57温度 温度温水流量 M3/h 241 注:1. 燃气轮机 : 连续功率 ; 海拔高度 :5m; 环境温度 :15?; 相对湿度 :60,; 天然气低位热值 :8400kcal/Nm3 。2. 冷温水机 : 技术条件依据 JIS B 8622-1994 吸收式制冷机。燃气轮机前置循环余热综合利用热电冷联产技术方案 :A、燃气 - 蒸汽联合循环热电联产方案，即 : 燃气轮机 - 余热锅炉 - 蒸汽溴化锂吸收式空调机方案 ( 方案 ?) 。该方案是由燃气轮机首先利用天然气发电，将烟气中的余热通过余热锅炉回收转换成蒸汽利用，冬季依靠热交换器转换热水采暖，夏季依靠蒸汽溴化锂吸收式空调机制冷。这是一个传统的解决方案，适合于蒸汽需要量比较大，蒸汽品质要求比较高的项目，例如 : 医院等。该方案还特别适合改造已经购买蒸汽锅炉和蒸汽蒸汽溴化锂吸收式空调机的单位进行热电冷联产改造。本方案可能还需要一台小型蒸汽锅炉提供冬季、夏季燃气轮机不运行时段的采暖、制冷，以及安全备用。系统比较复杂，运行维护成本高，增加了压力容器，安全要求也比较高。因此，我们不建议采用这一技术解决方案。图 1 冷热电三联供系统方案 I采用间接热源和溴化锂吸收式制冷循环的工艺示意图B、燃气轮机 - 余热 /直燃溴化锂吸收式空调机联合循环方案( 方案 ?) 。该方案也是由燃气轮机首先利用天然气发电，所不同的是将烟气中的余热直接通过余热/ 直燃溴化锂吸收式空调机收转利用，冬季转换热水采暖，夏季转换冷水制冷。设备淘汰了方案 I 的余热蒸汽锅炉和备用蒸汽锅炉系统，以及化学水系统，蒸汽泻排系统，效率大大提高。在燃气轮机不运行时段，有溴化锂吸收式空调机直燃运行。不论安全性、经济性都好于方案I ，因此我们推荐采用这一技术解决方案，我们只对这一技术解决方案进行经济评价。图 2 冷热电三联供系统方案II采用直接热源和溴化锂吸收式制冷循环工艺示意图B、燃气轮机 - 余热 /直燃溴化锂吸收式空调机联合循环方案( 方案 ?) 。该方案也是由燃气轮机首先利用天然气发电，所不同的是将烟气中的余热直接通过余热/ 直燃溴化锂吸收式空调机收转利用，冬季转换热水采暖，夏季转换冷水制冷。设备淘汰了方案 I 的余热蒸汽锅炉和备用蒸汽锅炉系统，以及化学水系统，蒸汽泻排系统，效率大大提高。在燃气轮机不运行时段，有溴化锂吸收式空调机直燃运行。不论安全性、经济性都好于方案I ，因此我们推荐采用这一技术解决方案，我们只对这一技术解决方案进行经济评价。图 2 冷热电三联供系统方案II采用直接热源和溴化锂吸收式制冷循环工艺示意图12、燃料消耗量与燃料成本:燃气轮机机组天然气耗量计算结果列表如下:使用 Saturn20 燃气轮机的供热能力可以满足50,000 平方米级建筑楼宇的实际需求。如果需要达到设计最高值，方案I 需要安装一台小型天然气蒸汽锅炉，作为尖峰调峰使用，也可作为夜间保温设施，以保障热力系统的安全运行。方案II ，可以利用扩大余热直燃机的功率，使其达到项目采暖、制冷的设施要求。燃气轮机天然气消耗量运行时利用时燃料价时段 季节 出力 小时燃耗 燃料耗量 燃料费用 间 间 格单位 % hrs hrs m3 m3 元/m3 元 高 冬季采暖期 100% 8 1376 501.03 689,421 1.8 1,240,957夏季制冷期 100% 8 1024 501.03 513,057 1.4 718,280春秋非采暖制峰100% 8 520 501.03 260,537 1.4 364,752冷期平 冬季采暖期 100% 8 1376 501.03 689,421 1.8 1,240,957夏季制冷期 100% 8 1024 501.03 513,057 1.4 718,280春秋非采暖制峰50% 8 260 322.86 839,43 1.4 117,520冷期低 冬季采暖期 50% 8 688 322.86 222,126 1.8 399,827夏季制冷期 50% 8 512 322.86 165,303 1.4 231,424春秋非采暖制谷0% 8 0 0 0 1.4 0冷期合计 6,780 3,136,865 5,031,99813、设备投资 :中国已经加入 WTO，明年起进口关税将逐步降低，增值税也将逐步被消费税代替，总体税收将不断处于下降趋势。税制对于本项目影响较大，占进口设备的30%左右，因此未来的总投资将会降低。工程造价估算美元 750,000燃气轮机设备投资元 6,202,500关税 ( 含增值税 ) 元 1,860,750余热直燃机设备投资元 2,469,060运费 / 工程安装费用元 2,000,000预计工程总造价元 12,532,310单位平米分摊元/M2 250.65预计工程总造价 1,253 万元，这一费用不包括土地费用和建筑物内部的暖通空调系统的投资，采用国内工程总包，采用方案 II 作为技术解决方案。美国圣地亚哥海军医院安装了3 台土星机组14、投资收益与回收年限 :发电节支元 /a 4,983,264制冷供热节支元/a 3,813,669总收入元/a 8,796,933kWh 运行费用元/kWh 0.065年运行费用元/a 547,560冬季天然气价格元 /m3 1.8冬季燃气支出元/a 2,881,742夏季天然气价格元 /m3 1.4夏季燃气支出元/a 2,150,257燃料支出元 /a 5,031,998总支出元/a 5,579,558收益 元/a 3,217,374投资偿还周期 A 3.9燃气轮机部分偿还周期a 2.8折旧周期 A 20设备折旧费元/a 626,615.5年节约支出元/a 2,590,759工程总造价可以在4 年之内得到回收。由于即使不采用燃气轮机，也要投资建设采暖、制冷和热水系统。实际上，真正增加的支出只是燃气轮机部分，而燃气轮机、进口关税和1/2 的工程建设安装费用部分的回收周期不到3 年，而设备的使用周期长达20-30 年之久，其投资效益极为明显。在折旧期 20 年的情况下，每年节约支出为259 万元。密执根州一小区的热电设施15、与其他方式比较 :在项目建设中，采用燃气轮机热电冷联产技术，可以减少投资一路供电投资，在北京地区，电力线路一般需要埋地，施工费用平均 170 万元 / 公里，电力增容费240 元 /kVA，如果功率系数在0.8 ，折合 300 元/kW，1,170 千瓦电