天然气热电冷联产方案对比

Vol 23 No 4科技通报第23卷第4期july. 2007BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY2007年7月天然气热电冷联产方案对比曹望1,苏磊2(1浙江海洋学院浙江舟山316004;2.南京工业大学,南京210009摘要:针对南京某一居民小区,进行了天然气热电冷联产方案设计,选取了3套热力设备,并按实际冷热需求和燃机最大能力两种设计方法确定了设计指标,进行了技术经济性能的计算和分析,对比不同热力设备的技术经济性能和各方案的优缺点。关键词:天然气;热电冷三联供;技术经济性能中图分类号:TKo1文献标识码:A文章编号:1001-7119(2007)04-0514-05Comparison of Scheme on Cooperation of Heating and Powerand Cooling of Natural GasCAO Wang, SU Lei2(1. Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316004, China; 2. Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China)Abstract: The article advanced technology schemes on Cooperation of heating and power and cooling of Natural Gas inone residential area of nanjing, Schemes choose three different equipment unit, and fix on design index base on the ac-tual demand of cold and heat and most capability of gas turbine of two scheme, The article analysis on technical and e-conomic performance, Comparison of technical and economic performance on different equipment unit and differentKey words: natural gas; cooperation heating and power and cooling: technical and economic performance0引言是能满足此要求的清洁燃料,同时还能提高天然气在能源市场的竞争力,缓解电网峰时缺电的矛天然气是一种高热值,优质的环保燃料。随盾。着天然气西气东输工程的完成,长江中下游地区居民区使用天然气热电冷三联产系统,是利使用上了天然气。但由于天然气价格较高,其合用天然气同时向小区居民提供电能、热能和冷能理综合利用技术成为当前重要的研究课题。的联供系统;发电提高了天然气的使用品质,余以清洁能源为燃料的分布式供能系统,在合热供热和供冷提高了能源的利用率是一种极有理匹配冷热电联供时,可以有效实现能源的梯级前景中国煤化工利用,能源综合利用率高达75%以上叫天然气正CNMHG米的住宅小区进收稿日期:200601-20作者简介:曹望(1968-),男,讲师硕士;从事管理工程和工业技术经济研究。E-mil:obo938@yahoo.com.cn第4期曹望等天然气热电冷联产方案对比515行天然气热电冷三联供系统的方案设计,通过各机组所需余热选取匹配的燃气轮机;或以热负荷种方案的技术经济性能对比,得出不同热力设备确定小燃机型号,制冷时不足余热可通过制冷机在技术经济性能上的差异和各自的优缺点。的补燃设备来补充。本项目采用3套热力设备组合。第一种为小1热电冷三联产技术方案燃机加大制冷机组型,第二种为燃机与制冷机组匹配型,第三种为燃机、余热锅炉、背压蒸汽机加1.1热动力设备的确定制冷机组的联合发电热电冷联产系统,此系统可根据住宅建筑设计规范(JG96-86)和南京用于小热负荷时增加发电分额来提高设备利用地区气候条件,冬季采暖期为7d,夏季制冷期程度和能源利用率的情况。为90d,春秋季非采暖制冷期为196d,每天按20套热动力设备的组成、型号和性能如表2h满负荷运行,冬季采暖期合计1540h,夏季制12设计方案的确定冷期1540h,春秋季过渡期为3960h,年设备运本项目考虑两种设计方法,第一种:根据小行7300h。区实际冷热负荷的需求和设备使用的最低程度表1为南京地区住宅采暖制冷和用电负荷来确定实际电量第二种保证燃气轮机满负荷指标。运行,余热全部用于供暖、制冷和生活用水冈表1南京地区热电冷负荷指标实际冷热负荷的确定,是根据冬夏季气温的Table 1 Load of heat and cool power in nanjing area变化,取项目最大冷热负荷的733%为设计负负荷电荷,春秋季热负荷以小燃机提供的热负荷确定。冷负荷指标(W/m2)因此,设备1的燃机全年都可满负荷运行,但冬项目负荷(kW)56003200-40005600~7200夏季需要补燃;而设备2和3不需补燃,但燃机在冬季和春秋季不能满负荷运行系统采用两种组合方式,一种为:燃气轮机+按设备最大能力设计时:三套设备中燃机都余热直燃溴化锂制冷机组组成,另一种为:燃气是满负荷运行,但设备1在冬夏季需要补燃,补轮机+余热锅炉+蒸汽轮机+余热直燃溴化锂制燃量较按实际冷热需求设计时大较多。具体负荷冷机组组成。情况如表3:系统采用以热(冷)定电的原则。首先选取数据显示:按设备最大能力设计的冷热负荷制冷机,因项目的冷负荷比热负荷大许多,故以分别是按实际需求设计的123和178倍,分别最大冷负荷值确定制冷机组的型号,再根据制冷多232kW和2284kW。按实际需求设计时,三套表23套热动力设备的电力、制冷与供热对比表Table 2 Comparison of heating and power and cooling of three power equipment设备1备2设备土星20系统人马座40系统人马座40系统燃气轮机型号额定发电功率(kW)1181配套余热锅炉机组75h低压余热锅炉供应蒸汽参数1Mpa,300℃过热蒸汽配套蒸汽轮机机组配套订制的汽轮机组额定发电功率(kW中国煤化工应用热水供热量(kW)88(春秋季)配套余热制冷机组BHRs600ⅥC N MH GHRS应用制冷量(kW)65126512应用供暖量(kW)61396139设备造价(/万元)20722372516科技通报第23卷设备冷热负荷相同但发电出力有差异。而按设2综合分析备最大能力设计时,三套设备在冬夏季冷热负荷相同,发电出力各为燃机的最大发电出力;春秋2.1技术性能分析季热负荷是以燃机满负荷运行所提供的余热确技术性能分析能反映不同设备组合在技术性能上的指标差异。上表中,电价为065元/kWh,热价为029表5针对5项技术性能指标进行对比分析元/kWh,冷价为02元kWh;天然气热值35170上表数据显示:所有方案的一次能源利用率kJ/m,价格按南京地区天然气工业使用价2元/都达到71%以上,其中,设备1的电分额较小,能m;其他费用包括设备运行费用、折旧费用和设源利用率和单位燃气产能率均较高,但年产能和备造价。其中运行费为004元kWh,设备使用年单位能净收益率低一些。设备3的电分额最大限为20年,折旧率90%,每年按等值折旧。能源利用率和产能率稍低,但年产能和单位能净数据显示:按设备最大能力设计的3套方案收益率最高。而设备2的性能居中。因此从节能的年净收益远大于按实际冷热需求设计的3套角度,小燃机大制冷机组更节约燃料,但经济效方案但按设备最大能力设计时要求对超过需益有所下降。而燃气-蒸汽联合循环热电冷联供求的冷热量找到热用户销售。系统,电分额最大,单位能净收益最好,但节能率稍低一些燃机和制冷机匹配性的热力机组性能接近联合循环型,指标居中。衰3两种设计方法的热电冷设计负荷对比表单位:kWTable 3 Comparison of Load of heat and cool power of two scheme (W热电冷设计负荷热动力设备方案制冷期供暖期春秋季电热热按实际冷设备1方案l1811181181热需求528024752933方案32475按设备最设备1案18I248大能力设备2方案5651252175217设计设备3方案6341834184288表4运行指标对比表Table 4 Comparison of index at work按实际冷热需求按设备最大能力方案1方案2方案3方案4方案5方案6年发电量/万kWh1338年采暖热量历kWh年热水热量/万kWh年制冷量/万kWh9511171l171年天然气耗量/10m3中国煤化工年热电冷收益/万元114011822820年天然气费用万元CNMHG年运行费用/万元34.553.5年折旧费用/万元106.7594932106.7年净收益万元210261731第4期曹望等天然气热电冷联产方案对比5175技术性能对比衰Table 5 Comparison of technical performance设备方案年产能电份额产能率次能源单位能净收益率/10KWh/KWhM气利用率/%元KWh设备1方案127.37.55按实际冷热需求设备2方案2322328.87280052设备3方案30079,分设备方案4m=------3734819按设备最大能力设备2方案5设备3方案6653571.60.1122.2经济性能分析K一初始投资,万元;经济性能分析是方案选取的又一重要依据,M一年净收益,万元;而经济评价方法很多,这里选取静态投资回收i一基准社会折现率取12%;期,动态投资回收期,净现值、净现值率和内部收n一设备使用年限,取20年;益率5个指标进行对比分析。5个评价指标的特NPV一净现值,万元点如下。NVR一净现值率,%。静态投资回收期是不考虑时间价值的,而动6种方案的经济性能对比见表6态投资回收期考虑了项目实际运行中收人支出按热动力设备的基准投资回收期3~7年,能的时间价值;净现值反映项目在建设期和使用寿源工程投资的基准社会折现率12%为对比指标命期内获利的综合能力,而净现值率反映单位投设备最大能力设计的3个方案,其经济性能远优资所能带来的净现值;内部收益率是指项目在整于实际冷热需求设计的3个方案。其中按投资回个计算期内各年净现金流量累计等于零时的折收期分析,方案5和方案6可取;按净现值净现现率,内部收益率反映了工程项目对投资支出的值率和内部收益率分析,方案145和6均可恢复能力,其值越高,方案经济性能越好。取,方案6最优,方案1最差,中间依次是方案55种评价指标的计算方法如下和方案4静态投资回收期TP:T=KM综上所述,从技术性能分析,6个方案的一动态投资回收期T:P=g1+K.M次能源利用率均可达到71%-82%之间,节能性比单产好许多。其中小燃机大制冷机组的节能效净现值和净现值率果较其它两种要好,而燃气-蒸汽联合循环机组NPV=M (1+ior-l-K NPVR单位能净收益最好,燃机制冷机匹配型居中。从(1+)y经济性能分析,由于设备造价较高,若设备利用内部收益率:∑M1+RR)0程度下降,则经济性能也下降,并无法在基准投资回收期内收回投资,其中,小燃机大制冷机组其中:褒6经济性能对比衰Table 6 Comparison of economic performance按实际冷热需求按设备最大能力项目方案1方案2方案3中国煤化工方案静态投资回收期/年动态投资回收期/年1236CNMHG3.24472净现值万元-8323088净现值率/%18940226111302内部收益率%14.910419.30.1302一科技通报第23卷相对较好;而设备在最大能力运行的方案4方3)经济性能对比显示,热力设备在最大程度案5和方案6,经济性能都较好,其中燃气-蒸汽使用时,其经济性能最好,而按实际冷热需求设联合型最好,匹配型次之,小燃机大制冷机组最计时,经济性能较差;所以最大程度使用热力设差;但要求对过剩的冷热量必须销售给其它热用备是提高经济效益的重要途径。其次,当设备使户用程度下降时,提高能源利用率是提高经济效益的方法。3结论参考文献1)本文进行了8万平方米居民小区热电冷[1]扬锦德.发展燃气分布式供能[门上海电力,2005(l)联产技术方案设计,确定了三套热动力机组,分19-22[2]汪海贵,朱辰元薛飞,等天然气斯特林发动机的三别根据实际冷热负荷和热设备最大能力负荷设联产能源利用率和经济可行性门能源技术200425计了6个方案。并进行了技术经济性能对比。(4):157-1602)所有方案的一次能源利用率都在71%以[3]龚希武李艳红张利详等小型天然气分布式供能系上,节能效果远高于单产方案。其中小燃机大制统的优化配置和评估[J]天然气工业2005(1123-冷机组节能性最好,而电分额最高的燃气-蒸汽循环发电系统,因电价较热价和冷价高许多,使(4顾念祖,刘准琴能源经济与管理M北京中国电力出版社,1999其单位能净收益最高。(上接第513页)境。其中土壤中的重金属元素含量较低环境质8]张宪政作物生理研究法M]北京:农业出版社,1992量较好的地段。[9]蒋高明何维明.毛乌素沙地若干植物光合作用蒸腾作用和水分利用效率种间及生境间差异植物学报,19941(10:1114-1124参考文献:[10]奚旦立.环境监测[M]北京:高等教育出版社,1997,[1]林泉.浙江植物志(第七卷)M]杭州浙江科技出版65-90.社,1986,39[1林植芳李双顺林桂珠.叶片的气孔分布与光合途[2]傅志军.陕南化龙山珍稀濒危植物的保护与利用径门植物学报,1996,284)387-395.长江流域资源与环境,1999:8144-49[2]杨学荣.植物生理学M北京:人民教育出版社,[3]薛达元.苏浙皖地区珍稀濒危植物分级指标研究门中国环境科学,1991,113:161-166[3]潘瑞枳董愚得.植物生理学M]北京:高等教育出[4]胡天印,钱丽华,张宏伟濒危植物延龄草种群空间分版社,1984,112-1布格局的研究金华职业技术学院学报,2005,5(4)14]白伟岚,任建武,高永伟,等.园林植物的耐荫性研究87-89门林业科技通讯,1992:12-15[5]胡天印,钱丽华,刘汉卿濒危植物延龄草愈伤组织诱[15]曹仪植宋占午植物生理学M兰州:兰州大学出导研充浙江师范大学学报(自然科学版),200,29(3):326-329版社,1998,146-147[6]李正理,植物组织制片学[M]北京:北京大学出版社[16中国煤化工解围北京:中国环境1996,130-139CNMHG[7]吕洪飞紫竹梅吊竹梅和鸭跖草气孔分布与比较U植物学通报,20017(4):375-380