北京某区域分布式能源规划环境效益及环境问题分析

曾春花

(国核电力规划设计研究院规划咨询部，北京100095)

分布式能源系统是一个相对独立的能源供应系统，它可以通过大电网的互补而帮助电网解决供电的安全性问题。由于分布式能源站实现了能源的阶梯利用，能源利用率高，CO2和SO2等污染气体排放较常规电站大为减少，改善了环境污染的问题，因此在适宜的地方可推广发展分布式能源电站，促进经济的可持续发展。

1 规划方案

某区域分为3－1街区、3－2街区和3－3街区，3个街区建筑面积为1 238.92万m2，主导功能为高技术产业和综合服务，其中3－3街区还兼顾居住功能。3个街区所承担的热负荷为594.7 MW，按照以热定电的原则，以冷热电三联供为主，多种能源为辅的供热方式，设计了3种能源供应方案:

1)大区域集中供应方式。3个街区配置一个9F级集中供应能源站(容量为2×400 MW)，基本满足3个街区的全部供热需求。

2)区域供应方式。在3－3街区建设区域能源站，如果3－3街区已设集中供应能源站，并带基本热负荷(约80%)，则区域能源站按3－3街区总供热负荷的20%考虑。例如，3－3街区的热负荷为279.2 MW，初步规划6个以天然气为燃料的区域能源站。其中1个为2×11.5 MW燃气轮机和2×6 MW汽轮机所组成的能源站，另外5个为2 MW的内燃机能源站，共承担供热负荷的15.8%，并适当建设太阳能及其他可再生能源站，承担供热负荷的4.2%。

3)小区域供应方式。按建筑楼群分散配置能源站，以某单位园区为例，配置2 MW内燃机作为典型小区域能源站，承担该园区的负荷(热负荷为3.08 MW，冷负荷为6.2 MW)。

2 烟气污染物的排放情况

此规划采用的燃料为天然气，排放物中几乎没有烟尘和SO2。燃气轮机机组采用低氮燃烧方式和脱硝工艺，限制NOx的排放量，其标准由当地环保部门确定，可参照北京市的《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》(DB11/847－2011)或《大气污染物综合排放标准》(DB11/501－2007)。

3 环保效益

3.1 污染物减排量

由于分布式能源实现了能源的阶梯式利用，能源利用效率高。同时，采用天然气能源使得CO2、SO2和烟尘等污染物的排放量较常规电站大为减少，以方案3为例，对污染物的减排情况分析如下:

方案3为在某单位园区建设小区域能源站，同时配套少量的光伏电站为园区供电。若不建设此能源站，园区采用燃气锅炉进行供热，采用集中空调进行制冷，空调和园区照明等其他用电设施的电能由其他省区的常规电站供应。根据相同的电负荷和热负荷采用不同的电源供应方式分别计算污染物的排放情况，如图1所示。

图1 不同电源供应方式所产生的污染物排放情况

表1 方案3污染物减排情况 t/a

采用方案3后，污染物的减排情况如表1所示，NOx的排放量有少量增加，是因为方案3采用内燃机，没有设置脱硝装置。根据相同原理，方案1和方案2的减排量如表2所示;方案2和方案3的减排量如表3所示。

表2 方案1和方案2的污染物减排情况 t/a

表3 方案2和方案3的污染物减排情况 t/a

由上述计算结果可以看出，方案1的减排量更大，更环保。但是采用多个小机组也有一定的减排量，特别是CO2的减排量，而且建设小机组能源站更方便、更灵活，因此可以根据园区实际情况选择相应的供能方式。

3.2 分布式能源建设对北京市环境空气的影响

PM2.5的形成主要有两个途径:一是各种工业过程(燃煤、冶金、化工、内燃机等)直接排放的超细颗粒物;二是大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等。

北京市环保局的数据表明:北京市PM2.5的污染源中，煤炭污染比例约占16.7%。蒸汽－燃气联合循环机组和燃煤机组相比，排放物中没有烟尘和SO2，仅有少量的NOx。通过计算分析，方案1的减排量相当于1台660 MW火电机组一年的排放量。因此，采用分布式能源对减少PM2.5的形成有很好的促进作用，同时CO2的减排量也非常可观，对减少温室气体排放有积极作用。

4 噪声问题及解决方式

分布式能源电站若采用燃气－蒸汽联合循环机组，比较突出的环境影响就是噪声问题。因为分布式能源电站一般是在靠近用电、用热负荷的地方建设，离环境敏感点比较近，执行的噪声标准要求比较高;另外，联合循环机组一般采用机力塔，机力塔设备多数靠近厂界布置，电站建设对周边环境敏感点的影响相对比较大。若不采取治理措施，厂界噪声一般不达标。

4.1 影响程度分析

为了解带有机力塔的电站对周围环境产生噪声影响的程度，相关单位对带有机力塔的某2×300 MW火电厂进行噪声预测。主厂房布置在厂区西侧，机力塔布置在厂区东侧，机力塔呈“一”字形与东侧厂界平行布置，距离东侧厂界约26 m，机力塔附近没有噪声值很大的噪声源。

4.1.1 计算软件

对噪声影响的预测采用德国的SoundPLAN软件，该软件自颁布以来已成为对噪声进行预测、制图及评估的领先软件，可预测范围广，且对预测对象的尺寸没有任何限制。

4.1.2 计算原理

根据所提供的声源资料及平面布置图建立工业污染源的三维几何模型，将建筑物的几何参数、声源的声功率级和指向性、地形参数、障碍物参数、气候条件、声场的计算范围、环境敏感点的空间位置等输入模型进行计算。

4.1.3 未采取措施前的计算结果

此工程未采取噪声治理措施前，通过上述原理预测得出的主要计算结果见表4。

表4 未采取措施前的厂界噪声计算结果分析

4.1.4 机力塔的治理措施

冷却塔进风口处的噪声主要为淋水噪声，频谱特性以中高频为主;排风口处噪声主要是由电机和风机运行所产生的，频谱特性以中低频为主，但由于风机所产生的噪声透过冷却塔填料后沿进风口反向传播，因此进风口噪声中低频部分同样突出。为降低轴流风机产生的噪声及淋水噪声，可在冷却塔的进排风口处设置消声器，在风机电机及减速箱内设置隔振系统，降低振动引起的固体传声。

4.1.5 采取措施后的计算结果分析

采取噪声治理措施后，预测得出的主要计算结果如表5所示。

表5 采取措施后的厂界噪声计算结果分析

综上所述，机力通风冷却塔采取治理措施前后的对比分析结果如表6所示。

表6 厂界噪声计算结果对比分析

4.2 其他区域的治理措施

除了在机力塔处采取治理措施外，在燃机房区、汽机房区和余热锅炉区域均采取隔声、吸声和消声等治理措施，确保厂界及敏感点处的噪声达到标准。

在北京建设分布式能源电站若采用燃气－蒸汽联合循环机组，还需注意烟囱的高度问题。北京地方标准规定:燃气轮机的烟囱高度除满足环评以及其他相关规范要求外，还需高出周围(200 m半径范围内)的建筑物3 m以上。因此，在厂址选择过程中应尽量避开高建筑物。

5 结语

结合北京某区域分布式能源规划，对分布式能源的环境效益进行了详细分析，同时对分布式能源电站可能会产生的主要环保问题进行阐述，并结合工程实例对其所造成的影响进行分析，同时提出了治理方案，为同类工程提供了参考。

［1］尹余生，王小伍.从全方位评价看发展分布式能源站的必要性［J］.工业工程，2008(1):15-18.

［2］华贲，岳永魁，田中华，等.考虑环境影响的分布式能源系统优化设计与运行策略研究［J］.沈阳工程学院学报:自然科学版，2005(1):6-11.

［3］康立刚.城市电厂大型机力通风冷却塔的噪声控制［J］.中国环保产业，2011(7):51-55.