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作
者：
秦庆阳，李琼，焦方伟，王文化
第一作者单位：
淄博华润燃气有限公司
摘自《煤气与热力》2022年11月刊
秦庆阳，李琼，焦方伟，等
.
楼宇式天然气热电联供项目运营数据分析
［J］.
煤气与热力，
2022，42（11）
：A25-A27，A34.
1
概述
因具有显著的节能减排特性，天然气分布式能源系统引起国家及社会的广泛关注。国家规划已将促进分布式能源系统的推广应用作为战略目标之一，并成为未来一个时期能源发展的重要方向，在调整能源结构、转变经济发展方式中发挥重要作用。
本文以淄博饭店楼宇式天然气热电联供项目（以下简称联供项目）为例，结合计量数据，对联供项目运行效果、经济性影响因素进行分析，提出存在问题与相关思考。
淄博饭店建筑面积
5.2
×
10
4
m
2
，主楼
34
层，副楼
3
层。拥有高档客房
366
套，床位
721
个，特色餐厅
6
个，大中小会议室
27
个，并配备康乐中心、商务会所等设施。饭店日常用电由市电提供，日用电量范围为
7 000~19 500 kW
·
h
。供暖期使用燃气蒸汽锅炉供暖，供冷期采用螺杆式冷水机组供冷。全年有生活热水、蒸汽需求，均由燃气蒸汽锅炉满足，日用热水量
70~120 t/d
。联供项目于
2017
年实施，当年试运行，
2018
年
3
月正式运行。
虽然联供系统自
2018
年
3
月正式运行，但
2020
年前的计量数据出现缺失。因此，本文对
2020
年、
2021
年的计量数据进行分析。
联供系统选用
1
台额定发电功率
250 kW
的燃气内燃机发电机组，新建
1
台容积为
40 m
3
的蓄热水箱。缸套水、高温烟气通过余热回收模块对蓄热水箱进行加热，加热温度上限为
60
℃。保留原生活热水系统，蓄热水箱作为生活热水系统的补充。发电机组与变压器连接，实现并网运行，为饭店提供电力。发电机组额定发电效率为
38.3%
，额定热效率为
49.0%
，天然气额定消耗量为
69 m
3
/h
。天然气实际低热值为
33.53 MJ/m
3
。
发电机组并网接入市电系统，在谷段电价时间利用市电供电，在峰段、平段电价时间，优先使用发电机组电力，不足部分由市电补充。峰段电价时间：
8
：
30
—
11
：
00
、
14
：
30
—
21
：
00
。谷段电价时间：
12
：
00
—
13
：
00
、
23
：
00
—
7
：
00
。其他时间为平段电价时间。
当市电电网出现故障，发电机组切换到孤网运行模式，切断与市电电网的连接，此时发电机组作为独立电源，保证饭店的基本电负荷。
发电机组自带控制柜，并配置配电柜、并网柜及上位机。控制系统（软件安装在上位机中）可实现智能调度，联供系统主要运行参数、设备状态、计量数据均能在上位机人机界面显示。
计量数据：发电机组耗气量，由调压箱内燃气计量装置获得。发电机组发电量，电能表安装在并网柜内。市电用电量，电能表安装在配电柜内。联供系统制备生活热水热量（以下称为售热量）由热量表单独计量。
项目前期预计发电机组年运行
350
d
，每日开机
8 h
，即年计划开机时间为
2 800 h
。
2019
—
2021
年发电机组实际开机时间见表
1
。由表
1
可知，
2019
年、
2021
年发电机组开机达产率接近且比较理想，达到
96%
以上。受新冠肺炎疫情影响，
2020
年
1
季度部分时间饭店停业，设备停机，导致开机达产率偏低。
表
1 2019
—
2021
年发电机组实际开机时间
由发电机组年计划开机时间及额定发电功率，可计算得到发电机组年计划发电量为
70
×
10
4
kW
·
h
，季度计划发电量为
17.5
×
10
4
kW
·
h
。
2020
年、
2021
年各季度联供系统实际耗气量、实际发电量、售电量见表
2
。售电量为实际发电量扣除联供系统自用电后的电量。
2020
年、
2021
年各季度发电达产率、实际发电效率见表
3
。
由表
3
可知，除
2020
年
1
季度外，其他时间发电达产率均达到了
60%
以上，最高达
83.11%
。
2020
年、
2021
年各季度发电机组实际发电效率在
37%
左右，说明发电机组工作在理想状态下。
2020
年、
2021
年各季度联供系统实际售热量、售热达产率见表
4
。计划售热量根据发电机组额定热效率、额定天然气耗量测算。每季度运行
700 h
，计算值向下圆整为整数，可计算得到季度计划售热量为
224 MW
·
h
。由表
4
可知，
2020
年、
2021
年各季度联供系统实际售热量、售热达产率均不理想。主要原因：一是，作为用水大户的洗浴中心因经营不善于
2019
年初停业。二是，客房入住率以及住宿客人使用生活热水时间也产生一定影响，存在发电机组发电时间与用户用热时间不吻合的情况。
表
2 2020
年、
2021
年各季度联供系统实际耗气量、实际发电量、售电量
表
3 2020
年、
2021
年各季度发电达产率、实际发电效率
表
4 2020
年、
2021
年各季度联供系统实际售热量、售热达产率
售电价格比市电价格略低，由于市电价格比较平稳，
2020
年、
2021
年各季度峰段售电价格均稳定在
0.877 2
元
/
（
kW
·
h
），平段售电价格均稳定在
0.608 9
元
/
（
kW
·
h
）。售热价格与天然气价格联动，考虑一定热效率，数值上售热价格取天然气价格的
10%
。
2020
年、
2021
年各季度天然气价格、售热价格见表
5
。
表
5 2020
年、
2021
年各季度天然气价格、售热价格
成本主要为天然气费用，暂未考虑自来水成本。
2020
年、
2021
年各季度天然气费用见表
6
。
表
6 2020
年、
2021
年各季度天然气费用
收益包括售电收益、售热收益。毛利润为收益仅扣除天然气费用。
2020
年、
2021
年各季度售电收益、售热收益、毛利润、毛利率见表
7
。由表
7
可知，联供系统毛利率变化范围为
1.2%~20.6%
。对于该联供系统，毛利率受售电收益、售热收益、天然气费用影响。由实际发电效率可知，发电机组在统计时间内的运行工况比较理想，可认为实际耗气量合理，且自用电量、售电价格不易出现大幅度波动。因此，天然气价格、售热价格（与天然气价格联动）、售热量成为联供系统毛利率的主导影响因素。
设计初衷是当市电电网出现故障时，发电机组可切换到孤网运行模式，切断与市电网的连接，此时发电机组作为独立电源，保证饭店的基本电负荷。但是，在实际运行过程中，因燃气系统的可燃气体报警器、电磁阀等需要供电，当市电电网出现故障时，电磁阀关闭，发电机组无法自动切换到孤网运行模式。在今后类似项目设计时，若需要实现孤网运行模式，应配置不间断电源，以提供基本用电。
表
7 2020
年、
2021
年各季度售电收益、售热收益、毛利润、毛利率
对于控制系统，数据传输以及发电机组监控、启停等操作主要依靠无线网络。但项目现场经常出现网络不稳定、数据传输中断等情况，威胁发电机组的安全运行。在类似项目中，宜采用有线传输，保证数据传输的稳定性、及时性。
联供系统供应的热、电应尽可能被用户利用，以实现能源利用最大化。因此，在联供系统设计时，应充分考虑发电机组发电时间与用户用热时间不吻合的情况，利用余电、余热制备用户所需能源。
目前，该项目的售热价格考虑了与天然气价格联动，但售电价格受制于相对稳定的市电价格，并未采取联动机制。今后，随着天然气价格变动，可以考虑售电价格与天然气价格、市电价格的双联动机制，兼顾联供系统的利润与竞争力。
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