作者：馬平 潘軍松 單位：申能（集團(tuán)）有限公司 上海申能能源服務(wù)有限公司

試運(yùn)行期間系統(tǒng)效率的估算

申能能源中心的供冷負(fù)荷由常規(guī)電制冷機(jī)、冰蓄冷、分布式供能系統(tǒng)同時(shí)提供，并通過(guò)合理制定運(yùn)行策略，在滿足舒適性的前提下達(dá)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(jī)。申能能源中心分布式供能系統(tǒng)試運(yùn)行期間的主要數(shù)據(jù)見表１。表１中的１月份僅進(jìn)行發(fā)電機(jī)的可靠性測(cè)試，空調(diào)機(jī)組并未投入，因此１月份空調(diào)機(jī)組設(shè)備的產(chǎn)熱（冷）量采用了額定工況下的制熱量。由于氣溫對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組發(fā)電功率影響很大，氣溫低燃機(jī)的效率高，這種變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率會(huì)產(chǎn)生一定的影響，而且一年中的不同季節(jié)負(fù)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(yīng)當(dāng)分季節(jié)來(lái)分析，為此把全年分為冬季供暖期、春秋過(guò)渡期和夏季供冷期，系統(tǒng)效率將根據(jù)相應(yīng)的試運(yùn)行數(shù)據(jù)估算。１）冬季供暖期冬季天氣溫度低，機(jī)組發(fā)電效率高。以１月份的１７日至１８日運(yùn)行數(shù)據(jù)作為代表，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的平均發(fā)電功率為１９７．５８ｋＷ，供熱機(jī)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(jī)組天然氣平均耗量６５．１７ｍ３／ｈ，由于冬季空調(diào)機(jī)組不需要補(bǔ)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(jī)組輸出和輸入的功率比，可以得到冬季供暖期１月份的機(jī)組效率為７２．２８％。２）春秋過(guò)渡期春秋過(guò)渡期的效率估算采用５月２５日至６月３日的試運(yùn)行數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組輸出功率平均為１５５．２３ｋＷ，供熱機(jī)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(jī)組天然氣平均耗量為５１．８２ｍ３／ｈ，空調(diào)機(jī)組補(bǔ)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(guò)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(fù)荷需求量大，其中大部分冷負(fù)荷要由溴化鋰空調(diào)機(jī)組提供，機(jī)組處于高負(fù)荷區(qū)內(nèi)運(yùn)行。該時(shí)期的效率估算采用７月７日至８月３日試運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)組的輸出功率平均為１６２．０３ｋＷ，制冷機(jī)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(jī)天然氣耗量平均為５８．８３ｍ３／ｈ，空調(diào)機(jī)組補(bǔ)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(dòng)分布式供能系統(tǒng)，不需要再用冰蓄冷或者電制冷機(jī)就可以滿足大樓冷負(fù)荷需求。９月１９日系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的平均輸出功率為１６８．００ｋＷ，制冷機(jī)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(jī)組發(fā)電消耗的天然氣平均為５９ｍ３／ｈ，空調(diào)機(jī)組補(bǔ)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(dá)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(dòng)分布式供能系統(tǒng)，不再用冰蓄冷或者電制冷機(jī)，９月份系統(tǒng)輸出冷量為３３５．８３ｋＷ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于８月份的２７０．６ｋＷ。根據(jù)不同季節(jié)的運(yùn)行數(shù)據(jù)估算結(jié)果，系統(tǒng)全年的效率為７２％左右。當(dāng)然，這樣的估算沒(méi)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(shí)，風(fēng)機(jī)、冷卻水泵的耗電增加；扣除自用電后，系統(tǒng)效率會(huì)明顯下降。一般來(lái)說(shuō)冬季供暖期冷卻塔停運(yùn)自用電下降，氣溫低燃機(jī)的發(fā)電效率提高，因此系統(tǒng)效率總是高于夏季。

經(jīng)濟(jì)收益

分布式供能的收益與設(shè)備投入運(yùn)行的時(shí)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(shí)運(yùn)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(xiàng)目的運(yùn)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(jià)，８：００～１７：００時(shí)段冬季的市電平均價(jià)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?xì)忮仩t耗氣的支出量，或者夏季減少基載制冷機(jī)組用電的支出。冬季采暖期和夏季制冷期燃?xì)獾男什煌瑔挝惶烊粴獾陌l(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(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的采暖期和制冷期系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)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(lì)燃?xì)馊?lián)供的應(yīng)用，給予三聯(lián)供項(xiàng)目的天然氣優(yōu)惠價(jià)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(jī)組輸出功率平均１９５ｋＷ，運(yùn)行時(shí)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(jià)格０．８６５元／ｋＷｈ，采用市電每天應(yīng)支出電費(fèi)１５１８元。因此項(xiàng)目的運(yùn)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?xì)忮仩t，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?xì)饬康钠骄茻崃繛椋梗埃耄祝瑁恚场膳_(tái)煙氣補(bǔ)燃型冷、溫水機(jī)組冬季每臺(tái)產(chǎn)出的熱量平均１５０ｋＷ，兩臺(tái)共計(jì)３００ｋＷ，因此每１ｈ可以減少鍋爐的天然氣消耗量３３．３ｍ３，一天運(yùn)行９ｈ，共耗天然氣３００ｍ３，用于鍋爐的天然氣價(jià)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(jià)為１．００元／ｋＷｈ；每天運(yùn)行９ｈ，通過(guò)計(jì)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(jī)組制冷，機(jī)組的額定制冷量為５５３ｋＷ；額定輸入功率為１２０ｋＷ，機(jī)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(tái)煙氣補(bǔ)燃型冷、溫水機(jī)組每臺(tái)的供熱功率平均１４０ｋＷ，兩臺(tái)共計(jì)２８０ｋＷ，如果也按ＣＯＰ為４．６計(jì)算，可以減少基載制冷機(jī)組用電６１ｋＷ，每天運(yùn)行９ｈ，節(jié)電５４９ｋＷｈ。夏季市電平均單價(jià)為１．００元／ｋＷｈ，可以減少電費(fèi)支出約５４９元；加上發(fā)電收益２６０元，夏季制冷期系統(tǒng)運(yùn)行每天的收益約為８０９元。