Vol 23 No 4科技通報(bào)第23卷第4期july. 2007BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY2007年7月天然氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案對(duì)比曹望1,蘇磊2(1浙江海洋學(xué)院浙江舟山316004;2.南京工業(yè)大學(xué),南京210009摘要:針對(duì)南京某一居民小區(qū),進(jìn)行了天然氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案設(shè)計(jì),選取了3套熱力設(shè)備,并按實(shí)際冷熱需求和燃機(jī)最大能力兩種設(shè)計(jì)方法確定了設(shè)計(jì)指標(biāo),進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的計(jì)算和分析,對(duì)比不同熱力設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能和各方案的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞:天然氣;熱電冷三聯(lián)供;技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能中圖分類號(hào):TKo1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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引言是能滿足此要求的清潔燃料,同時(shí)還能提高天然氣在能源市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,緩解電網(wǎng)峰時(shí)缺電的矛天然氣是一種高熱值,優(yōu)質(zhì)的環(huán)保燃料。隨盾。著天然氣西氣東輸工程的完成,長(zhǎng)江中下游地區(qū)居民區(qū)使用天然氣熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),是利使用上了天然氣。但由于天然氣價(jià)格較高,其合用天然氣同時(shí)向小區(qū)居民提供電能、熱能和冷能理綜合利用技術(shù)成為當(dāng)前重要的研究課題。的聯(lián)供系統(tǒng);發(fā)電提高了天然氣的使用品質(zhì),余以清潔能源為燃料的分布式供能系統(tǒng),在合熱供熱和供冷提高了能源的利用率是一種極有理匹配冷熱電聯(lián)供時(shí),可以有效實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)前景中國(guó)煤化工利用,能源綜合利用率高達(dá)75%以上叫天然氣正CNMHG米的住宅小區(qū)進(jìn)收稿日期:200601-20作者簡(jiǎn)介:曹望(1968-),男,講師碩士;從事管理工程和工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究。E-mil:obo938@yahoo.com.cn第4期曹望等天然氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案對(duì)比515行天然氣熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),通過(guò)各機(jī)組所需余熱選取匹配的燃?xì)廨啓C(jī);或以熱負(fù)荷種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比,得出不同熱力設(shè)備確定小燃機(jī)型號(hào),制冷時(shí)不足余熱可通過(guò)制冷機(jī)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能上的差異和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。的補(bǔ)燃設(shè)備來(lái)補(bǔ)充。本項(xiàng)目采用3套熱力設(shè)備組合。第一種為小1熱電冷三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)方案燃機(jī)加大制冷機(jī)組型,第二種為燃機(jī)與制冷機(jī)組匹配型,第三種為燃機(jī)、余熱鍋爐、背壓蒸汽機(jī)加1.1熱動(dòng)力設(shè)備的確定制冷機(jī)組的聯(lián)合發(fā)電熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),此系統(tǒng)可根據(jù)住宅建筑設(shè)計(jì)規(guī)范(JG96-86)和南京用于小熱負(fù)荷時(shí)增加發(fā)電分額來(lái)提高設(shè)備利用地區(qū)氣候條件,冬季采暖期為7d,夏季制冷期程度和能源利用率的情況。為90d,春秋季非采暖制冷期為196d,每天按20套熱動(dòng)力設(shè)備的組成、型號(hào)和性能如表2h滿負(fù)荷運(yùn)行,冬季采暖期合計(jì)1540h,夏季制12設(shè)計(jì)方案的確定冷期1540h,春秋季過(guò)渡期為3960h,年設(shè)備運(yùn)本項(xiàng)目考慮兩種設(shè)計(jì)方法,第一種:根據(jù)小行7300h。區(qū)實(shí)際冷熱負(fù)荷的需求和設(shè)備使用的最低程度表1為南京地區(qū)住宅采暖制冷和用電負(fù)荷來(lái)確定實(shí)際電量第二種保證燃?xì)廨啓C(jī)滿負(fù)荷指標(biāo)。運(yùn)行,余熱全部用于供暖、制冷和生活用水岡表1南京地區(qū)熱電冷負(fù)荷指標(biāo)實(shí)際冷熱負(fù)荷的確定,是根據(jù)冬夏季氣溫的Table 1 Load of heat and cool power in nanjing area變化,取項(xiàng)目最大冷熱負(fù)荷的733%為設(shè)計(jì)負(fù)負(fù)荷電荷,春秋季熱負(fù)荷以小燃機(jī)提供的熱負(fù)荷確定。冷負(fù)荷指標(biāo)(W/m2)因此,設(shè)備1的燃機(jī)全年都可滿負(fù)荷運(yùn)行,但冬項(xiàng)目負(fù)荷(kW)56003200-40005600~7200夏季需要補(bǔ)燃;而設(shè)備2和3不需補(bǔ)燃,但燃機(jī)在冬季和春秋季不能滿負(fù)荷運(yùn)行系統(tǒng)采用兩種組合方式,一種為:燃?xì)廨啓C(jī)+按設(shè)備最大能力設(shè)計(jì)時(shí):三套設(shè)備中燃機(jī)都余熱直燃溴化鋰制冷機(jī)組組成,另一種為:燃?xì)馐菨M負(fù)荷運(yùn)行,但設(shè)備1在冬夏季需要補(bǔ)燃,補(bǔ)輪機(jī)+余熱鍋爐+蒸汽輪機(jī)+余熱直燃溴化鋰制燃量較按實(shí)際冷熱需求設(shè)計(jì)時(shí)大較多。具體負(fù)荷冷機(jī)組組成。情況如表3:系統(tǒng)采用以熱(冷)定電的原則。首先選取數(shù)據(jù)顯示:按設(shè)備最大能力設(shè)計(jì)的冷熱負(fù)荷制冷機(jī),因項(xiàng)目的冷負(fù)荷比熱負(fù)荷大許多,故以分別是按實(shí)際需求設(shè)計(jì)的123和178倍,分別最大冷負(fù)荷值確定制冷機(jī)組的型號(hào),再根據(jù)制冷多232kW和2284kW。按實(shí)際需求設(shè)計(jì)時(shí),三套表23套熱動(dòng)力設(shè)備的電力、制冷與供熱對(duì)比表Table 2 Comparison of heating and power and cooling of three power equipment設(shè)備1備2設(shè)備土星20系統(tǒng)人馬座40系統(tǒng)人馬座40系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)額定發(fā)電功率(kW)1181配套余熱鍋爐機(jī)組75h低壓余熱鍋爐供應(yīng)蒸汽參數(shù)1Mpa,300℃過(guò)熱蒸汽配套蒸汽輪機(jī)機(jī)組配套訂制的汽輪機(jī)組額定發(fā)電功率(kW中國(guó)煤化工應(yīng)用熱水供熱量(kW)88(春秋季)配套余熱制冷機(jī)組BHRs600ⅥC N MH GHRS應(yīng)用制冷量(kW)65126512應(yīng)用供暖量(kW)61396139設(shè)備造價(jià)(/萬(wàn)元)20722372516科技通報(bào)第23卷設(shè)備冷熱負(fù)荷相同但發(fā)電出力有差異。而按設(shè)2綜合分析備最大能力設(shè)計(jì)時(shí),三套設(shè)備在冬夏季冷熱負(fù)荷相同,發(fā)電出力各為燃機(jī)的最大發(fā)電出力;春秋2.1技術(shù)性能分析季熱負(fù)荷是以燃機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行所提供的余熱確技術(shù)性能分析能反映不同設(shè)備組合在技術(shù)性能上的指標(biāo)差異。上表中,電價(jià)為065元/kWh,熱價(jià)為029表5針對(duì)5項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析元/kWh,冷價(jià)為02元kWh;天然氣熱值35170上表數(shù)據(jù)顯示:所有方案的一次能源利用率kJ/m,價(jià)格按南京地區(qū)天然氣工業(yè)使用價(jià)2元/都達(dá)到71%以上,其中,設(shè)備1的電分額較小,能m;其他費(fèi)用包括設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用、折舊費(fèi)用和設(shè)源利用率和單位燃?xì)猱a(chǎn)能率均較高,但年產(chǎn)能和備造價(jià)。其中運(yùn)行費(fèi)為004元kWh,設(shè)備使用年單位能凈收益率低一些。設(shè)備3的電分額最大限為20年,折舊率90%,每年按等值折舊。能源利用率和產(chǎn)能率稍低,但年產(chǎn)能和單位能凈數(shù)據(jù)顯示:按設(shè)備最大能力設(shè)計(jì)的3套方案收益率最高。而設(shè)備2的性能居中。因此從節(jié)能的年凈收益遠(yuǎn)大于按實(shí)際冷熱需求設(shè)計(jì)的3套角度,小燃機(jī)大制冷機(jī)組更節(jié)約燃料,但經(jīng)濟(jì)效方案但按設(shè)備最大能力設(shè)計(jì)時(shí)要求對(duì)超過(guò)需益有所下降。而燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)供求的冷熱量找到熱用戶銷售。系統(tǒng),電分額最大,單位能凈收益最好,但節(jié)能率稍低一些燃機(jī)和制冷機(jī)匹配性的熱力機(jī)組性能接近聯(lián)合循環(huán)型,指標(biāo)居中。衰3兩種設(shè)計(jì)方法的熱電冷設(shè)計(jì)負(fù)荷對(duì)比表單位:kWTable 3 Comparison of Load of heat and cool power of two scheme (W熱電冷設(shè)計(jì)負(fù)荷熱動(dòng)力設(shè)備方案制冷期供暖期春秋季電熱熱按實(shí)際冷設(shè)備1方案l1811181181熱需求528024752933方案32475按設(shè)備最設(shè)備1案18I248大能力設(shè)備2方案5651252175217設(shè)計(jì)設(shè)備3方案6341834184288表4運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比表Table 4 Comparison of index at work按實(shí)際冷熱需求按設(shè)備最大能力方案1方案2方案3方案4方案5方案6年發(fā)電量/萬(wàn)kWh1338年采暖熱量歷kWh年熱水熱量/萬(wàn)kWh年制冷量/萬(wàn)kWh9511171l171年天然氣耗量/10m3中國(guó)煤化工年熱電冷收益/萬(wàn)元114011822820年天然氣費(fèi)用萬(wàn)元CNMHG年運(yùn)行費(fèi)用/萬(wàn)元34.553.5年折舊費(fèi)用/萬(wàn)元106.7594932106.7年凈收益萬(wàn)元210261731第4期曹望等天然氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)方案對(duì)比5175技術(shù)性能對(duì)比衰Table 5 Comparison of technical performance設(shè)備方案年產(chǎn)能電份額產(chǎn)能率次能源單位能凈收益率/10KWh/KWhM氣利用率/%元KWh設(shè)備1方案127.37.55按實(shí)際冷熱需求設(shè)備2方案2322328.87280052設(shè)備3方案30079,分設(shè)備方案4m=------3734819按設(shè)備最大能力設(shè)備2方案5設(shè)備3方案6653571.60.1122.2經(jīng)濟(jì)性能分析K一初始投資,萬(wàn)元;經(jīng)濟(jì)性能分析是方案選取的又一重要依據(jù),M一年凈收益,萬(wàn)元;而經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法很多,這里選取靜態(tài)投資回收i一基準(zhǔn)社會(huì)折現(xiàn)率取12%;期,動(dòng)態(tài)投資回收期,凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值率和內(nèi)部收n一設(shè)備使用年限,取20年;益率5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的特NPV一凈現(xiàn)值,萬(wàn)元點(diǎn)如下。NVR一凈現(xiàn)值率,%。靜態(tài)投資回收期是不考慮時(shí)間價(jià)值的,而動(dòng)6種方案的經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比見(jiàn)表6態(tài)投資回收期考慮了項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行中收人支出按熱動(dòng)力設(shè)備的基準(zhǔn)投資回收期3~7年,能的時(shí)間價(jià)值;凈現(xiàn)值反映項(xiàng)目在建設(shè)期和使用壽源工程投資的基準(zhǔn)社會(huì)折現(xiàn)率12%為對(duì)比指標(biāo)命期內(nèi)獲利的綜合能力,而凈現(xiàn)值率反映單位投設(shè)備最大能力設(shè)計(jì)的3個(gè)方案,其經(jīng)濟(jì)性能遠(yuǎn)優(yōu)資所能帶來(lái)的凈現(xiàn)值;內(nèi)部收益率是指項(xiàng)目在整于實(shí)際冷熱需求設(shè)計(jì)的3個(gè)方案。其中按投資回個(gè)計(jì)算期內(nèi)各年凈現(xiàn)金流量累計(jì)等于零時(shí)的折收期分析,方案5和方案6可取;按凈現(xiàn)值凈現(xiàn)現(xiàn)率,內(nèi)部收益率反映了工程項(xiàng)目對(duì)投資支出的值率和內(nèi)部收益率分析,方案145和6均可恢復(fù)能力,其值越高,方案經(jīng)濟(jì)性能越好。取,方案6最優(yōu),方案1最差,中間依次是方案55種評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算方法如下和方案4靜態(tài)投資回收期TP:T=KM綜上所述,從技術(shù)性能分析,6個(gè)方案的一動(dòng)態(tài)投資回收期T:P=g1+K.M次能源利用率均可達(dá)到71%-82%之間,節(jié)能性比單產(chǎn)好許多。其中小燃機(jī)大制冷機(jī)組的節(jié)能效凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率果較其它兩種要好,而燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組NPV=M (1+ior-l-K NPVR單位能凈收益最好,燃機(jī)制冷機(jī)匹配型居中。從(1+)y經(jīng)濟(jì)性能分析,由于設(shè)備造價(jià)較高,若設(shè)備利用內(nèi)部收益率:∑M1+RR)0程度下降,則經(jīng)濟(jì)性能也下降,并無(wú)法在基準(zhǔn)投資回收期內(nèi)收回投資,其中,小燃機(jī)大制冷機(jī)組其中:褒6經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比衰Table 6 Comparison of economic performance按實(shí)際冷熱需求按設(shè)備最大能力項(xiàng)目方案1方案2方案3中國(guó)煤化工方案靜態(tài)投資回收期/年動(dòng)態(tài)投資回收期/年1236CNMHG3.24472凈現(xiàn)值萬(wàn)元-8323088凈現(xiàn)值率/%18940226111302內(nèi)部收益率%14.910419.30.1302一科技通報(bào)第23卷相對(duì)較好;而設(shè)備在最大能力運(yùn)行的方案4方3)經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比顯示,熱力設(shè)備在最大程度案5和方案6,經(jīng)濟(jì)性能都較好,其中燃?xì)?蒸汽使用時(shí),其經(jīng)濟(jì)性能最好,而按實(shí)際冷熱需求設(shè)聯(lián)合型最好,匹配型次之,小燃機(jī)大制冷機(jī)組最計(jì)時(shí),經(jīng)濟(jì)性能較差;所以最大程度使用熱力設(shè)差;但要求對(duì)過(guò)剩的冷熱量必須銷售給其它熱用備是提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。其次,當(dāng)設(shè)備使戶用程度下降時(shí),提高能源利用率是提高經(jīng)濟(jì)效益的方法。3結(jié)論參考文獻(xiàn)1)本文進(jìn)行了8萬(wàn)平方米居民小區(qū)熱電冷[1]揚(yáng)錦德.發(fā)展燃?xì)夥植际焦┠躘門上海電力,2005(l)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)方案設(shè)計(jì),確定了三套熱動(dòng)力機(jī)組,分19-22[2]汪海貴,朱辰元薛飛,等天然氣斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的三別根據(jù)實(shí)際冷熱負(fù)荷和熱設(shè)備最大能力負(fù)荷設(shè)聯(lián)產(chǎn)能源利用率和經(jīng)濟(jì)可行性門能源技術(shù)200425計(jì)了6個(gè)方案。并進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比。(4):157-1602)所有方案的一次能源利用率都在71%以[3]龔希武李艷紅張利詳?shù)刃⌒吞烊粴夥植际焦┠芟瞪?節(jié)能效果遠(yuǎn)高于單產(chǎn)方案。其中小燃機(jī)大制統(tǒng)的優(yōu)化配置和評(píng)估[J]天然氣工業(yè)2005(1123-冷機(jī)組節(jié)能性最好,而電分額最高的燃?xì)?蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),因電價(jià)較熱價(jià)和冷價(jià)高許多,使(4顧念祖,劉準(zhǔn)琴能源經(jīng)濟(jì)與管理M北京中國(guó)電力出版社,1999其單位能凈收益最高。(上接第513頁(yè))境。其中土壤中的重金屬元素含量較低環(huán)境質(zhì)8]張憲政作物生理研究法M]北京:農(nóng)業(yè)出版社,1992量較好的地段。[9]蔣高明何維明.毛烏素沙地若干植物光合作用蒸騰作用和水分利用效率種間及生境間差異植物學(xué)報(bào),19941(10:1114-1124參考文獻(xiàn):[10]奚旦立.環(huán)境監(jiān)測(cè)[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林植芳李雙順林桂珠.葉片的氣孔分布與光合途[2]傅志軍.陜南化龍山珍稀瀕危植物的保護(hù)與利用徑門植物學(xué)報(bào),1996,284)387-395.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,1999:8144-49[2]楊學(xué)榮.植物生理學(xué)M北京:人民教育出版社,[3]薛達(dá)元.蘇浙皖地區(qū)珍稀瀕危植物分級(jí)指標(biāo)研究門中國(guó)環(huán)境科學(xué),1991,113:161-166[3]潘瑞枳董愚得.植物生理學(xué)M]北京:高等教育出[4]胡天印,錢麗華,張宏偉瀕危植物延齡草種群空間分版社,1984,112-1布格局的研究金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,5(4)14]白偉嵐,任建武,高永偉,等.園林植物的耐蔭性研究87-89門林業(yè)科技通訊,1992:12-15[5]胡天印,錢麗華,劉漢卿瀕危植物延齡草愈傷組織誘[15]曹儀植宋占午植物生理學(xué)M蘭州:蘭州大學(xué)出導(dǎo)研充浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),200,29(3):326-329版社,1998,146-147[6]李正理,植物組織制片學(xué)[M]北京:北京大學(xué)出版社[16中國(guó)煤化工解圍北京:中國(guó)環(huán)境1996,130-139CNMHG[7]呂洪飛紫竹梅吊竹梅和鴨跖草氣孔分布與比較U植物學(xué)通報(bào),20017(4):375-380