分布式三联供机组在某酒店的系统设计及应用

2022-03-18张旭妍唐喜庆

上海节能 2022年3期

关键词：热水分布式机组

0 引言

天然气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，并极大地提高综合能源利用效率的一种供能方式

。分布式能源系统适合在冷、热、电需求较为稳定的项目中运行，分布式能源系统若能保持长时间稳定运行，则在实现热电协同供应的同时，达到节能减排的效果

。

分布式供能系统相比于传统供能方式，虽然耗气量有所增加，但由于在供热的同时可提供部分电能，整体折算后碳排放量远低于传统供能方式

，CO

和NO

减排率可达到50%左右，SO

和粉尘、固体废弃物排放近似为零

。分布式供能系统的优点还包括能源利用率高、可靠性好、清洁环保等方面

。分布式能源供能系统见图1。

The authors declare no competing financial interests.

1 项目概要

上海某酒店集沐浴、酒店等多项主营业务。目前该浴所热水需求量大，电力需求稳定。为提高能源利用效率，减少生活热水系统能耗费用，结合高效可靠的能源站产品和丰富的项目经验，提出合同能源管理需求。

2 综合用能情况分析

该酒店自2018年7月正式营业至今，有较稳定的能源需求。酒店直接消耗的能源为电力、空调、冷热水及洗浴生活热水等。空调、地暖热水及洗浴生活热水由天然气锅炉制备，夏季空调通过市政电力供应。原有供能系统为“市电+燃气锅炉”模式，热水系统配置 3 台 700 kW 燃气锅炉，以及 1 台 90 m

水箱。浴所开业时间不长，目前还处于市场培育期，预计随着时间的推移，浴所人流量和热水、电力负荷都将进一步增大。

2.1 电力

该酒店单日用电量为359 549.6 kWh。根据浴所用能特点，用电主要集中在10：00-次日02：00时间段内，平均用电负荷为375 kW。酒店夏季典型日电负荷波动见图2。

2.2 燃气与热水

此类项目多采用热水用水定额法。

3 实施天然气分布式能源系统的适用性

1）天然气分布式能源系统以天然气为原料，利用燃气内燃机等，对能源进行梯级利用：1级利用将天然气燃烧产生的高温气体用于发电；2 级利用烟气余热和热水余热制备热水、蒸汽或进行制冷、供热，实现能源的高效利用，效率达80%以上。

2）该温泉酒店具有稳定的热、电需求，并对于能源的可靠性要求高，因此采用燃气冷、热、电来代替常规的供能方案，一方面可以较好地解决供热及供电的问题，降低运行成本；另一方面在节能的同时也保障了电力需求，提高供电可靠性和安全性。

4 系统设计

4.1 设备选型方法

燃气消耗主要用于浴所内洗浴用水。根据浴所用能特点，热量主要集中在10∶00-次日02∶00时间段内，且主要用于洗浴和地暖。根据温泉浴所营业特点，夏季7-8月份的热水需求最小。前期调研数据显示，7、8 月每天需开启一台锅炉满负荷运行约5 h，即每天热需求量为3 500 kWh，每天运行时间16 h，则平均热负荷为219 kW。夏季典型日生活热水负荷波动见图3。

1）热水用水量根据生活用热水定额来确定，热水用水定额有两种：一是根据建筑物的使用性质和内部卫器具的完善度来确定，其水温按60 ℃计算；二是根据建筑物使用性质和内部卫生器具的单位用水量来确定。

日用水量=最高日用水定额(L)×使用单位

2）设计小时耗热量的计算

式中：q——单台热电联产机组制热能力（kW）；

加热热水所需热量按式（1）计算：

式中：Q——需要的总热量（kcal）；

曾经有位同学想要解读莎士比亚，为此，他不仅阅读介绍莎士比亚生平的书籍，而且还深入阅读莎士比亚的作品，甚至能背诵莎士比亚作品中的很多台词。此外，他还观看了多部根据莎翁著作改编的影视作品。在此基础上，他筛选资料，整理讲稿，制作PPT，为大家奉献了一场出色的演讲。而在这样的准备过程中，也深化了他对书籍内容的感悟和理解。学生们在台上出色的表现，也影响着每一位听讲的同龄伙伴，他们在欣赏、赞叹演讲者的同时，自己的阅读兴趣、阅读习惯也在悄然地受着影响，发生着改变。有更多的孩子愿意参加到活动中来，到台上展示自己的风采。学生讲坛极大地激发了全校学生的阅读热情。

M——热水用水量（t）；

C——1 000（kg/m

）；比热容

ΔT——设计供水温度-冷水回水温度（℃）；

3）设备台数

设备台数按式（2）计算：

(1)管理意识淡薄。运输企业正式编排在册员工在减少，所以员工大多是临时雇佣工。这也人员对人事档案没有了解，认为是今天高兴在干活，不高兴就离职。企业也认为企业和驾驶员是雇佣关系，随时可以解雇。所以没必要投入资金对驾驶员的档案进行管理，从而企业中没有形成档案管理。

COP

——常规供冷方式的电制冷机平均性能系数，按5.0取值；

t——加热时间，一般取12 h；

4）保温水箱选型原则

根据实际使用要求，安装位置尽量靠近热泵机组的热水主管路。对于天气寒冷的北方地区，原则上水箱容积不能小于日设计用水量。

采用整体聚胺脂发泡保温水箱，在珠江流域，保温层建议大于50 mm，在长江流域和黄河流域保温层建议大于80 mm。

2）水资源利用

喜果茶：李渔是一位“茶客”，对饮茶食果能怡情悦性颇为津津乐道，并认为这是修身养性、怡神健体的良方。《闲情偶寄》中记述了不少的品茶经验，对后人有很大的启发。

4.2 系统方案

根据该酒店用能负荷需求的初步估算，以“热电平衡”的设计原则，避免分布式能源系统向市电倒送电的可能性，保证机组全年高负荷率、高效率稳定运行，提高系统运行经济性。

设计系统总发电容量为75 kW，本项目由3台热电联产机组组成。单台机组额定发电量为25 kW，产热水能力为50 kW。

4.3 资源利用方案

1）天然气资源利用

天然气分布式能源项目可通过能量梯级利用方式大幅提高整个系统的一次能源利用率。天然气综合能源利用效率可以达到80%以上，同时可降低以天然气为燃料的供热成本，把一部分成本分摊到电费上，减轻运营成本负担。

在这一工作中还会涉及到套牢成本问题。所谓套牢成本指的是用户长时间下来可能投入的时间、金钱等，即便存在不满意情绪，在未来也不能进行有效的回收。这一成本的出现主要是在双方心理互动作用下产生的，和经济投入没有必然联系。套牢成本受到两个因素影响，其一，是用户对过去成本投入的越多，用户就越会受到套牢成本的影响。其二，用户在不同平台的互动过程中，平台对心理的依赖感将不断增加，甚至会对用户转换工作的难度进行提升。

天然气是清洁燃料，完全燃烧后仅有水和CO

，不会对大气形成污染。符合发展循环经济、建设节约型社会的要求。

自2011 年，国家和地方陆续出台了多项天然气分布式供能的鼓励政策。由此表明，开展天然气分布式能源项目符合国家发展战略。

本项目处于酒店内，已有供气条件，有燃气出口调压计量装置，满足项目用气需求。项目天然气用量为21 Nm

/h，天然气低位燃烧热值为35.275 kJ/Nm

，天然气由供气管网引入，管网压力为2 kPa，采用厚壁无缝钢管，焊接连接。

在满足需求的情况下，较低的出水温度能获得更高的能效，建议用户供水温度调至50 ℃或55 ℃为最佳。

本项目消耗的水资源主要用于生活热水系统。自来水补水进入水箱后，经热电联产机组加热，热水输送至用水末端供使用。

本项目中水资源的消耗主要在机组排污。热电联产系统几乎不增加原有系统的耗水量。

李小树一边说着，一边又把酒杯送到嘴边，只见他又轻轻抿了一小口，等酒慢慢滑下他的喉咙，他才慢吞吞地说：“就拿这马爹利酒来说，刚刚一入口，它就牵制住了你，你舌尖就有一种妥贴圆润的感觉。再细品，沁人肺腑的果香便悠悠传来。”

4.4 资源节约措施

1）天然气资源节约措施分析

李若的腿生得修长白皙，匀称圆润，这样的腿自然需要一双好鞋来衬。不管是裙装还是裤装，鞋子总是恰倒好处地让她更加优雅起来，也能彰显她的品位。从皮草到漆皮，从短靴到长靴……每拥有一双高跟鞋都能让她狂喜好些日子。

根据《燃气冷热电联供工程技术规范》(GB 51131-2016)的规定，燃气联供系统的节能率按式（3）计算：

式中：r——节能率；

B——联供系统年燃气总耗量（Nm

）；

——燃气低位发热量（MJ/Nm

）；

李大钊同志的农民教育思想离不开中国是一个农民人口大国的国情，他在1919年的《青年与农村》中提出：“他们（农民）若是不解放，就是我们国民全体不解放；他们的苦痛，就是我们国民全体的苦痛；他们的愚暗，就是我们国民全体的愚暗；他们生活的利病，就是我们政治全体的利病。”[2]648-649他的农民观是马克思主义中国化了的思想实际，契合中国农民大国的实际，农民问题是中国问题之主要问题，农民问题的解决将决定着其他问题的走向。

由图4可知，工作面顶板下沉量随充填步距的增大而增大，充填步距为 2m，4m，6m，7m，8m时，待充区顶板最大下沉量分别为 0.22m，0.28m，0.33m，0.35m，0.37m。可见充填步距的宽度对整个充填顶板的下沉量影响较小。充填步距影响整个矿区充填速率，步距越宽充填速率越大。综合考虑，确定充填步距为6m。

——联供系统年余热供热总量（MJ）；

——联供系统年余热供冷总量（MJ）；

——常规供电方式的供电效率；

——常规供热方式的燃气锅炉平均热效率，按90%取值；

看着秀容川的背影，老砍头心中没有恨，只有喜悦，只有轻松。这么多年来，他一点不快活。身负绝世秘术，成了他的枷锁，如今，枷锁卸去了，他成了凡人。皇上不会找他了，他也不会去杀人了。

W——联供系统年净输出电量（kWh）；

M——电厂供电标准煤耗（g/kWh），取上一年全国统计数据；

θ——供电线路损失率，可取上一年全国统计数据。

参考国家统计局公布数据：供电标准煤耗取0.312 kgce/kWh，线路损失率取6.47%。

由上式计算，本项目采用分布式能源系统供能，与单纯采用市电+电制冷机组相比，节能率可达35.8%。

2）水资源节约措施分析

本项目水资源利用主要为溴化锂机组冷冻水的闭式循环和冷却塔冷却水的开式循环补水，不存在水资源的浪费。

4.5 生态和环境影响分析

本系统中新增的大气污染物主要可能来源是发电机组和溴化锂空调机组的燃烧废气，由于天然气为洁净能源，选用的发电机组设备为处于国际技术领先水平的燃气内燃机，余热利用设备采用低排放机组，其直燃或补燃后的废气主要为碳、氢和硫的氧化物，NOx≤50 mg/Nm

。排放指标符合ISO系列标准的要求，无需后期处理，可以直接排放。

本天然气分布式项目建成后，相比于传统系统，每年可减少排放约185 tCO

。

4.6 方案亮点

1）三台热电联产设备每台均配置变频水泵、流量计，根据回水温度调节水流量，控制设备运行负荷。

2）按照季节变换自动调节机组运行状态，例如夏季和热水需求少的时间，仅运行分布式能源系统，减少低效率锅炉的运行。

3）设备占地面积小，约24㎡；无需改动原系统的管道，施工时间短。

4）通过手机微信公众号可以远程监测运行数据，生成报表。

5）天然气分布式能源系统可根据负荷需求进行灵活调节，并使系统间可实现互为备用、互为补充。

6）本项目采用合同能源管理模式。无初始节能改造投入，酒店无需承担项目实施过程中所涉及的技术、工程、财务等各类风险。

这些数据说明, 在一定的水活度下, 随温度升高, 平衡含水率值下降, 金银花的吸水性下降。这种趋势是由于温度引起物质内部的化学、物理变化而导致水的亲合活性点减少的结果[4]。Pali pane KB和Driscoll RH提出温度升高, 水分子的活性能提高, 使得食物中的亲水力破坏, 变的不稳定, 因而平衡含水率降低。随着温度的变化, 分子的激发态、分子之间的距离会变化, 因而分子间的引力也会变化, 导致在一定水活度下, 随着温度的变化吸收的水分子数量也会发生变化[5]。

首先，施工材料选取不当。施工材料在建筑工程中占据着十分重要的地位，它和工程成本以及质量都存在紧密联系。在具体施工的过程中，如果施工材料的选用出现问题，必然会影响到施工质量，造成返工或是施工暂停，这样就会对工程施工活动的顺利实施造成影响。

5 运行情况

5.1 经济性分析

本项目酒店热水和电力需求较大，负荷较为稳定，能源需求时间长；同时能源价格较高。在该酒店建设以热电联产机组为核心的天然气分布式项目，可以有较长的全年运行时间和较高的年综合能源利用率。采用合同能源管理模式，双方共享节能收益，有利于能源服务公司和用能单位诉求达成一致。该项目自2019 年6 月投产运营。本文选取2020 年 2 月至 2021 年 5 月，共计 16 个月的运行数据进行分析。

该项目平均月供热量为4 4676 kWh，平均月供电量为18 108 kWh，供电量及供热量曲线变化见图4。