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建筑節能論文( 共有論文資料 23 篇 )
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分布式供能體系的運用

2012-12-17 17:56 來源:建筑節能論文 人參與在線咨詢

作者:馬平 潘軍松 單位:申能(集團)有限公司 上海申能能源服務有限公司

試運行期間系統效率的估算

申能能源中心的供冷負荷由常規電制冷機、冰蓄冷、分布式供能系統同時提供,并通過合理制定運行策略,在滿足舒適性的前提下達到節能、降本的效果。夏季的供冷通常先開啟分布式供能系統,一旦供冷量不足就開啟冰蓄冷,如果供冷量還不滿足要求就開啟電制冷機。申能能源中心分布式供能系統試運行期間的主要數據見表1。表1中的1月份僅進行發電機的可靠性測試,空調機組并未投入,因此1月份空調機組設備的產熱(冷)量采用了額定工況下的制熱量。由于氣溫對微型燃氣輪機機組發電功率影響很大,氣溫低燃機的效率高,這種變化對整個系統的效率會產生一定的影響,而且一年中的不同季節負荷分配的要求不同,也可能影響到效率。因此,系統的效率應當分季節來分析,為此把全年分為冬季供暖期、春秋過渡期和夏季供冷期,系統效率將根據相應的試運行數據估算。1)冬季供暖期冬季天氣溫度低,機組發電效率高。以1月份的17日至18日運行數據作為代表,系統中發電機組的平均發電功率為197.58kW,供熱機組的產熱功率平均為268.00kW,即系統輸出的功率平均為465.58kW,可以折算成1676.20MJ/h。系統中的微燃機組天然氣平均耗量65.17m3/h,由于冬季空調機組不需要補燃天然氣,因此系統消耗的天然氣總耗量平均值為65.17m3/h;天然氣熱值取35.6MJ/m3,系統能源輸入的功率可折算為平均2320.10MJ/h。根據機組輸出和輸入的功率比,可以得到冬季供暖期1月份的機組效率為72.28%。2)春秋過渡期春秋過渡期的效率估算采用5月25日至6月3日的試運行數據,系統的發電機組輸出功率平均為155.23kW,供熱機組輸出功率平均為260.27kW,因此系統的輸出功率平均為415.50kW,折合為1495.80MJ/h。系統中的微燃機組天然氣平均耗量為51.82m3/h,空調機組補燃天然氣平均耗量為7.64m3/h,系統的天然氣消耗平均為59.46m3/h,折算后系統的能源輸入功率平均為2116.78MJ/h。由此可得,春秋過渡期系統的效率為70.7%。3)夏季供冷期夏季供冷期大樓負荷需求量大,其中大部分冷負荷要由溴化鋰空調機組提供,機組處于高負荷區內運行。該時期的效率估算采用7月7日至8月3日試運行數據,發電機組的輸出功率平均為162.03kW,制冷機組的冷量輸出功率平均為270.6kW,因此系統的能源輸出功率平均為432.63kW,折合為1557.47MJ/h。微燃機天然氣耗量平均為58.83m3/h,空調機組補燃天然氣耗量平均為3.33m3/h,即系統消耗天然氣總量平均為62.16m3/h,系統的能源輸入功率平均為2213MJ/h。由此可得,夏季供冷期系統效率為70.42%。9月份氣溫已經有所回落,因此只需啟動分布式供能系統,不需要再用冰蓄冷或者電制冷機就可以滿足大樓冷負荷需求。9月19日系統發電機組的平均輸出功率為168.00kW,制冷機組輸出的冷量功率平均為335.83kW,即系統的輸出功率平均為503.83kW。系統中的微燃機組發電消耗的天然氣平均為59m3/h,空調機組補燃消耗的天然氣平均為9m3/h,系統的天然氣耗量平均為68m3/h,由此可得系統輸出功率為2421MJ/h,9月份系統平均效率可達74.96%。系統效率的提高與冷水流量增大,余熱利用的增加有關。可以看到,由于只啟動分布式供能系統,不再用冰蓄冷或者電制冷機,9月份系統輸出冷量為335.83kW,遠遠高于8月份的270.6kW。根據不同季節的運行數據估算結果,系統全年的效率為72%左右。當然,這樣的估算沒有扣除能源中心的自用電部分,因此是高估的。例如夏季供冷時,風機、冷卻水泵的耗電增加;扣除自用電后,系統效率會明顯下降。一般來說冬季供暖期冷卻塔停運自用電下降,氣溫低燃機的發電效率提高,因此系統效率總是高于夏季。

經濟收益

分布式供能的收益與設備投入運行的時間有關,但是根據并網不上網的原則,申能能源中心的三聯供系統只能在大樓辦公時運行,通常為每天的8:00~17:00,共9h。系統的收益包括發電和供熱(冷)兩部分。發電增益是指與電網供電相比,項目的運行可以減少的用電成本。由于電網用電根據峰谷期定價,8:00~17:00時段冬季的市電平均價為0.865元/kWh,夏季為1.00元/kWh。供熱(冷)增益指冬季利用余熱后可以減少燃氣鍋爐耗氣的支出量,或者夏季減少基載制冷機組用電的支出。冬季采暖期和夏季制冷期燃氣的效率不同,單位天然氣的發電量和發電成本也不同。表2是根據2011年1月17日14:00至9月19日13:00運行數據計算的采暖期和制冷期系統燃氣發電機組的投入和產出,可以看到采暖期和制冷期每1m3的天然氣所發電量分別為3.048kWh和2.946kWh。上海市政府為了鼓勵燃氣三聯供的應用,給予三聯供項目的天然氣優惠價格為2.43元/m3,因此采暖期和制冷期發電成本分別為0.797元/kWh和0.825元/kWh。1)冬季采暖期采暖期系統的發電機組輸出功率平均195kW,運行時間9h可以發電1755kWh,發電成本0.797元/kWh(表2),可以得到全天發電成本為1398元;市電平均價格0.865元/kWh,采用市電每天應支出電費1518元。因此項目的運行每天可以減少發電開支120元。冬季采暖,能源中心大樓采用2t/h燃氣鍋爐,鍋爐的額定產熱功率1400kW;額定天然氣耗量155m3/h,因此單位燃氣量的平均制熱量為9.0kWh/m3。兩臺煙氣補燃型冷、溫水機組冬季每臺產出的熱量平均150kW,兩臺共計300kW,因此每1h可以減少鍋爐的天然氣消耗量33.3m3,一天運行9h,共耗天然氣300m3,用于鍋爐的天然氣價格為3.99元/m3,因此每天可以減少1197元,加上發電收益120元,冬季采暖期每天的收益為1317元。2)夏季制冷期夏季制冷期平均發電量為165kW,發電成本為0.825元/kWh;夏季市電平均單價為1.00元/kWh;每天運行9h,通過計算可以得到每天可以減少用電成本約260元。夏季,能源中心大樓采用基載制冷機組制冷,機組的額定制冷量為553kW;額定輸入功率為120kW,機組制冷的COP為4.6,即每耗1kWh電產生的制冷量為4.60kWh。夏季兩臺煙氣補燃型冷、溫水機組每臺的供熱功率平均140kW,兩臺共計280kW,如果也按COP為4.6計算,可以減少基載制冷機組用電61kW,每天運行9h,節電549kWh。夏季市電平均單價為1.00元/kWh,可以減少電費支出約549元;加上發電收益260元,夏季制冷期系統運行每天的收益約為809元。

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