【典型应用】天然气分布式能源系统在医院的应用
天然气分布式能源系统可以针对医院非常具体的要求和用户的应用进行定制,以降低成本,节能增效,供应安全和减少碳排放等。
天然气分布式供能系统是指靠近终端用户现场,优先满足用户自身需求,以天然气为一次能源进行发电,同时回收利用发电所产生的余热实现供冷和供热,其总能源利用率可达90%以上,与传统供能方式相比大大提高了一次能源的利用效率。 天然气分布式能源系统可以针对非常具体的要求和用户的应用进行定制,包括降低成本,节能增效,供应安全和减少碳排放等。
(一)医院概况
某医院位于北京海淀区,总建筑面积75519㎡,空调冷热供应总面积为6.4万㎡,拥有500张床位。医院作为一个特殊的社会公共场所,全年24h不间断运营,其建筑具有稳定的冷、热、电和生活热水负荷需求,能耗高于其他公共建筑2~3倍,并对能源供应的可靠性要求较高。
该医院原按传统方案规划匹配5台燃气热水锅炉(总装机功率:6.96MW)、1台燃气蒸汽锅炉(2t/h,t=170℃)和3台制冷机组(制冷量:1980kW/台),供应该医院全年的生活热水、蒸汽负荷、采暖负荷和制冷负荷.
鉴于医院电力负荷为一级电力负荷,其供电可靠性要求较高,同时综合分析该医院用能的一系列特征,以及天然气分布式能源系统相比传统方案的高效、可靠、灵活等优点,该医院规划建设了天然气分布式能源系统来提供电力,以及供热和制冷。
(二)天然气分布式能源系统
该医院用电总规模为5119kW、夏季空调设计冷负荷为6014kW、冬季空调设计热负荷为4800kW、冬季采暖热负荷为300kW、热水负荷平均为133t/天、蒸汽最大负荷为3.75t/h。
图一:颜巴赫燃气内燃机
该天然气分布式能源系统选用了 2台836kWGE颜巴赫JMS 316 GS-NL燃气内燃机发电机组,按照能量梯级利用原则,生活热水首先由缸套水和换热提供,不足再采用燃气锅炉补充。制冷季部分工况和过渡季工况对于多余的余热量采取蒸汽锅炉给水水温的方式对发电余热进行利用。
图二:系统工艺流程图
(三)方案对比
将天然气分布式能源系统与传统(燃气锅炉+电空调)系统进行综合比较,如下表一。
表一:方案对比表
序号 |
内容 |
单位 |
天然气分布式 能源系统 |
传统系统 (燃气锅炉+电空调) |
1 |
年发电量 |
万kWh |
786.3 |
0 |
2 |
年供冷量 |
万kWh |
902.7 |
902.7 |
3 |
年供热量 |
万kWh |
783.9 |
783.9 |
4 |
年供生活热水量 |
万kWh |
275.9 |
275.9 |
5 |
年天然气用量 |
万m³ |
299.3 |
121.7 |
6 |
系统运行成本 |
万元 |
982.7 |
714.9 |
7 |
年节省购电费用 |
万元 |
661.2 |
0 |
8 |
年节约费用 |
万元 |
393.4 |
0 |
9 |
能源综合利用效率 |
% |
79.60 |
|
10 |
年平均热电比 |
% |
107 |
|
从比较结果可以看出,天然气分布式能源系统综合效率和年平均热电比分别为 79.60%、107.00%,高于国家《热电联产项目可行性研究技术规定》规定的55%和 30%。也符合《关于发展天然气分布式能源的指导意见》中“原则上天然气分布式能源全年综合利用效率应高于 70%”的要求。相比传统系统节省费用显著。
(四)结论
(1)天然气分布式能源项目属于《产业结构调整指导目录(2011年本)》鼓励类“电力分布式电源”项目,符合《关于发展天然气分布式能源的指导意见》的精神,是发展生态经济的需要。
(2)天然气分布式能源系统能源利用效率高,经济效益明显,同时又能保障医院建筑供能的安全性和可靠性。
(3)天然气分布式能源系统的主要设备选型自动化程度较高,采用先进的信息技术、智能化监控、网络化群控和远程遥控技术,实现现场无人值守。结合了本项目供电系统现状和三联供系统发电机的运行特点,配电及接入系统接线简单清晰,运行安全可靠,便于操作维护。
(4)天然气分布式能源系统采用先进的颜巴赫燃气内燃机发电机组,能源综合利用效率高达79.6%,全年节约标煤1290吨。相比医院原有供能方式,系统年CO2减排量4400吨以上。系统节能减排效果显著,具有较好的节能效益和环境效益。
(5)天然气分布式能源系统总投资可控,年供冷量902.7万kWh,年供热量783.9kWh,年供电量1710万kWh,年供热水47450吨。财务内部收益、投资回收期合适,经过敏感性分析,项目具有较强的抗风险能力,经济效益理想。
(五)建议
(1)天然气分布能源系统属于高效能源利用技术,符合国家积极扶持及补贴鼓励的方向,建议项目积极争取政府对项目的扶持和补贴。
(2)通过专业的能源技术公司为天然气分布式能源项目的建设、投资、运营及维护提供良好的能源服务,可以进一步提高系统运行的安全性、可靠性和经济性。
(六)关于卓易
江苏卓易环保科技有限公司(简称“卓易公司”)是一家从事分布式能源项目的开发、投资、建设、运营、服务于一体的高新技术企业,致力于提供“燃气+光伏”分布式能源解决方案,以及智能微网技术、解决方案的研究开发。