某企业天然气分布式能源项目配置方案及经济性分析

（长沙有色冶金设计研究院有限公司 湖南长沙 410007）

1 概述

分布式能源是近些年兴起的利用小型设备向用户提供能源供应的新型能源利用方式［1］，天然气分布式能源系统将天然气作为一次能源用于发电，并利用发电余热制冷、供热，实现天然气能量的梯级利用，综合能源利用效率一般在70%以上［2］。

企业致力于软包装材料的研发、生产，能源需求主要是电力和天然气，每年运行约250天，每天运行24h，天然气的使用流程如图1所示。

2 负荷分析

（1）电负荷分析。企业峰平时段最大平均小时耗电量和最小平均小时耗电量分别为893kWh和601kWh，如图2所示。

（2）冷、热负荷分析。目前，企业安装2台457kW的螺杆式冷水机组，设计供回水温度为8/15℃；1台1800kW的燃气热载体锅炉。最大热负荷为2250kW，平均热负荷为1624kW。

3 工程设想

按照“余热利用最大化，发电并网不上网，自发自用”的原则，采取以电定冷、热的原则确定装机容量，充分利用发电余热制冷制热，提高能源综合利用效率。

优先运行分布式供能系统，其余用电从电网购买，同时通过企业自有的1台导热油锅炉调峰供热，2台457kW的螺杆式冷水机组调峰供冷。利用内燃机的烟气来加热余热回收导热油锅炉，其中：内燃机排烟温度457℃，烟气流量：3290kg/h，导热油进口温度224℃，出口温度232℃，利用热量180kW/h，利用余热回收导热油锅炉的尾部烟气加热缸套水93/98℃，烟气可利用热量132kW/h。利用热载体锅炉的尾部烟气加热缸套水93/98℃，烟气可利用热量106kW/h。

分布式能源站流程如图3所示。

4 装机规模

分布式能源系统发电机组的装机规模与能源站定位原则有关。企业的平均电负荷680kW，按照“余热利用最大化，发电并网不上网，自发自用”的原则，本项目的装机规模定为600kW。因此，分布式能源系统发电机组采用燃气内燃机的余热制冷制热的装机方案：即利用内燃机的烟气余热制冷制热和原导热油锅炉的烟气余热制冷。

设计采用1套600kW的内燃机，即由1台600kW的内燃机+1台180kW/h余热回收导热油炉+1台132kW的烟气余热回收换热器 （烟气热量加热缸套水）+1台106kW的烟气余热回收换热器 （1800kW导热油锅炉的烟气热量加热缸套水）+1台370kW单效热水型溴化锂机组。

5 投资及技术经济分析

5.1 工程投资

分布式能源站工程投资见表1。

表1 能源站工程投资表

5.2 技术经济分析

分布式能源站技术经济指标见表2。

表2 能源站技术经济表

6 结论

本项目为总投资额690万元的天然气分布式冷热电联供能源系统，可满足600kW供电，370kW供冷，180kW供热需求，企业其余用电从电网购买，同时配套传统设备弥补供冷、热负荷缺口。系统运行时，优先运行分布式供能系统。

当电价按0.7元/kWh、热价按0.42元/kWh、冷价按0.3元/kWh、天然气价格按2.82元/Nm3（均为含税价）考虑时，项目投资财务内部收益率8.02%，大于基准收益率8%，项目可行，且示范效益较强。

该工程项目的研究应用，将天然气能源最大化梯级综合利用，不仅改善了项目投资环境，而且可创造较好的经济效益和社会效益，同时为分布式能源站工程能源系统设计提供了参考和借鉴。