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(tǒng)效率的估算

申能能源中心的供冷負荷由常規(guī)電制冷機、冰蓄冷、分布式供能系統(tǒng)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(jié)能、降本的效果。夏季的供冷通常先開啟分布式供能系統(tǒng)，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(tǒng)試運行期間的主要數(shù)據(jù)見表１。表１中的１月份僅進行發(fā)電機的可靠性測試，空調(diào)機組并未投入，因此１月份空調(diào)機組設備的產(chǎn)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(fā)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(tǒng)的效率會產(chǎn)生一定的影響，而且一年中的不同季節(jié)負荷分配的要求不同，也可能影響到效率。因此，系統(tǒng)的效率應當分季節(jié)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(tǒng)效率將根據(jù)相應的試運行數(shù)據(jù)估算。１）冬季供暖期冬季天氣溫度低，機組發(fā)電效率高。以１月份的１７日至１８日運行數(shù)據(jù)作為代表，系統(tǒng)中發(fā)電機組的平均發(fā)電功率為１９７．５８ｋＷ，供熱機組的產(chǎn)熱功率平均為２６８．００ｋＷ，即系統(tǒng)輸出的功率平均為４６５．５８ｋＷ，可以折算成１６７６．２０ＭＪ／ｈ。系統(tǒng)中的微燃機組天然氣平均耗量６５．１７ｍ３／ｈ，由于冬季空調(diào)機組不需要補燃天然氣，因此系統(tǒng)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(tǒng)能源輸入的功率可折算為平均２３２０．１０ＭＪ／ｈ。根據(jù)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(shù)據(jù)，系統(tǒng)的發(fā)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(tǒng)的輸出功率平均為４１５．５０ｋＷ，折合為１４９５．８０ＭＪ／ｈ。系統(tǒng)中的微燃機組天然氣平均耗量為５１．８２ｍ３／ｈ，空調(diào)機組補燃天然氣平均耗量為７．６４ｍ３／ｈ，系統(tǒng)的天然氣消耗平均為５９．４６ｍ３／ｈ，折算后系統(tǒng)的能源輸入功率平均為２１１６．７８ＭＪ／ｈ。由此可得，春秋過渡期系統(tǒng)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(diào)機組提供，機組處于高負荷區(qū)內(nèi)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(shù)據(jù)，發(fā)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(tǒng)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(diào)機組補燃天然氣耗量平均為３．３３ｍ３／ｈ，即系統(tǒng)消耗天然氣總量平均為６２．１６ｍ３／ｈ，系統(tǒng)的能源輸入功率平均為２２１３ＭＪ／ｈ。由此可得，夏季供冷期系統(tǒng)效率為７０．４２％。９月份氣溫已經(jīng)有所回落，因此只需啟動分布式供能系統(tǒng)，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(tǒng)發(fā)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(tǒng)的輸出功率平均為５０３．８３ｋＷ。系統(tǒng)中的微燃機組發(fā)電消耗的天然氣平均為５９ｍ３／ｈ，空調(diào)機組補燃消耗的天然氣平均為９ｍ３／ｈ，系統(tǒng)的天然氣耗量平均為６８ｍ３／ｈ，由此可得系統(tǒng)輸出功率為２４２１ＭＪ／ｈ，９月份系統(tǒng)平均效率可達７４．９６％。系統(tǒng)效率的提高與冷水流量增大，余熱利用的增加有關(guān)。可以看到，由于只啟動分布式供能系統(tǒng)，不再用冰蓄冷或者電制冷機，９月份系統(tǒng)輸出冷量為３３５．８３ｋＷ，遠遠高于８月份的２７０．６ｋＷ。根據(jù)不同季節(jié)的運行數(shù)據(jù)估算結(jié)果，系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)電效率提高，因此系統(tǒng)效率總是高于夏季。

經(jīng)濟收益

分布式供能的收益與設備投入運行的時間有關(guān)，但是根據(jù)并網(wǎng)不上網(wǎng)的原則，申能能源中心的三聯(lián)供系統(tǒng)只能在大樓辦公時運行，通常為每天的８：００～１７：００，共９ｈ。系統(tǒng)的收益包括發(fā)電和供熱（冷）兩部分。發(fā)電增益是指與電網(wǎng)供電相比，項目的運行可以減少的用電成本。由于電網(wǎng)用電根據(jù)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(fā)電量和發(fā)電成本也不同。表２是根據(jù)２０１１年１月１７日１４：００至９月１９日１３：００運行數(shù)據(jù)計算的采暖期和制冷期系統(tǒng)燃氣發(fā)電機組的投入和產(chǎn)出，可以看到采暖期和制冷期每１ｍ３的天然氣所發(fā)電量分別為３．０４８ｋＷｈ和２．９４６ｋＷｈ。上海市政府為了鼓勵燃氣三聯(lián)供的應用，給予三聯(lián)供項目的天然氣優(yōu)惠價格為２．４３元／ｍ３，因此采暖期和制冷期發(fā)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(tǒng)的發(fā)電機組輸出功率平均１９５ｋＷ，運行時間９ｈ可以發(fā)電１７５５ｋＷｈ，發(fā)電成本０．７９７元／ｋＷｈ（表２），可以得到全天發(fā)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)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(fā)電量為１６５ｋＷ，發(fā)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(chǎn)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(jié)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(fā)電收益２６０元，夏季制冷期系統(tǒng)運行每天的收益約為８０９元。