多能协同能源站冷热源配置方案比选分析.docx

多能协同能源站冷热源配置方案比选分析工程概述能源站项目位于安徽省合肥市长丰县。项目占地面积9702m2O主要供能对象为北城医院、幸福庄园。本项目针对供能范围建设1座多能协同的区域能源站，满足该区域内建筑全年的供冷、供热需求。能源站地下1层，地上1层，其中地下建筑面积5532.8112,地上建筑面积1715.9m2o冷热负荷采用基于DOE-2实用性最强的全年能耗动态模拟软件eQUEST,对北城医院、幸福庄园进行冷热负荷计算，计算结果见表1。表I计算所得冷热负荷汇总表地点总建筑面枳/m?冷负荷kW热负荷kW北城医院429883.162788720671幸福庄园198568.1352310080合计414103075175%同时使用系数3105823063另外，医院最大蒸汽消耗量为12.2th,生活热水消耗量为7.9th<,能源系统技术方案对该项目的能源条件分析如下：(I)对该区域进行了热响应试验分析，具备地埋管浅层地热能利用条件。由于用户的计算冷负荷明显高于热负荷，而累计冷负荷也明显高于累计热负荷，单独采用地埋管地源热泵系统会造成冷热不平衡和星季设计负荷无法满足的情况，因此需要设置辅助冷、热源。（2）该项目电力资源市政条件完善，容量充足，电价合理，采用地源热泵系统，对降低运行费用非常有利。（3）该项目具备燃气接入条件，可作为辅助热源，满足项目可韭性基本要求。同时燃气价格较高（3.16元11?）,应尽量承担调峰负荷。项目所在地有峰谷分时电价，可以考虑采用蓄能系统。（4）与项目最近的市政蒸汽管网距离用户较远，不具备引入市政蒸汽的条件。根据项目能源资源条件和负荷特点，确定采用“地源热泵+冷水机组+燃气锅炉+冰蓄能”等技术方案组合的复合式能源方案。该区域能源站服务需求包括熨季空调、冬季采暖、全年生活热水以及医院蒸汽消毒。由于只有医院有蒸汽和生活热水负荷，因而设计在医院内建设锅炉房满足医院的蒸汽、生活热水及调峰热源需求，建设能源站满足用户的空调冷热需求，是比较经济合理的方式。总体能源配置方案一冬季由地源热泵和燃气锅炉共同承担热负荷，夏季由地源热泵、冷水机组以及冰蓄冷共同承担冷负荷。冬季地源热泵按照完全承担夜间负荷确定，白天负荷高峰时由燃气锅炉调峰，地源热泵装机容量为总热负荷的58.3%,通过负荷统计地源热泵可以承担冬季总负荷的85%考虑到机组的调节性，共设置3台地源热泵主机，夏季设置3台冷水机组+冷却塔进行辅助制冷。因为能源站有峰谷电价，根据多能互补的设计目标，进一步提高系统的可靠性，将1台冷水机组选为双工况机组，并按照夜间8h低谷电时段蓄冰计算，配置冰蓄冷装徨。具体配置见表2。方一主46戌衾FF号a*%”nonUM*I冷冰水S12。冷加冬25r.MRd449O23«1i9-IOT.*>-5*Y：I114TT1'2H(S京IUR制冷GHO2IW2冷)冷q长，7?靶»富/儿”Y醇冷JMO2I：M>I栉冷尔-S-21E-JTT;4i/b葛AA力。3MAttIW1.V>总体能源配置方案二冬季由地源热泵和燃气锅炉共同承担负荷，夏季由地源热泵、冷水机组和冰蓄冷共同承担负荷。冬季地源热泵按照承担一小部分基础负荷确定，大部分供暖负荷由燃气锅炉承担，地源热泵装机容量为总热负荷的30%,通过负荷统计，地源热泵可以承担冬季总负荷的60%o考虑到机组的调节性，共设置3台地源热泵主机，夏季设置3台冷水机组+冷却塔进行辅助制冷。因为能源站有峰谷电价，根据多能互补的设计目标，进一步提高系统的可靠性，将1台冷水机组选为双工况机组，并按照夜间8h低谷电时段蓄冰计算，配置冰蓄冷装置，具体配置见衣3。1方二主，除nonQae<ftI忏AKP>"302”3,97,T：.冷即东NB10：WIV.内«8441：gotI6M<)I2离右力水«UN冷37h><<S<12V.>W<32-J?IF2>M<tK1冷som»*5-121.4”力T5MOkV44-5-1I1.>>i<U-VII500I4三rmr4t1.HnZrO.6MT-J5eXB*MMMV5XX>k«*J投资估弊初投资估算费用包括：地源热泵机房系统所有设备的购置及安装;机房系统配电、控制柜的制作与安装；室外地埋管换热器及水平管系统施工：辅助冷热源（冷水机组、燃气锅炉）系统、冰蓄冷系统：空调外网；医院热水及消毒蒸用燃气锅炉等。地源井0.85万元/口（打井，水平连管，地下小室等）.工程建设其他班取工程造价的12%,基本预备费取工程造价的5%,具体的投资估算见表4。aI力元Iwarn鼎小级IZAatuioI1.ffIWW1.H2AIIVftt2属"费，小EWM1.0atw7711.<三120201.02OtA0SIO0Ie).IM47ISMI3n<A*RXatHmn>s*.e«71.0I0W.O20W.0WO-O!-015073.1从投资估算上比较，方案一的工程总投资比方案：略高。系统能耗及运行费用计算项目所在地电价按照峰谷电均值0.638元/kWh,天然气3.16元A?,自来水价格为3.4元/3自来水主要用于燃气锅炉（辅助采暖）以及供能系统（经软化后）的补水。天然气主要用于供暖燃气锅炉的燃料消耗。能源站夏季制冷时间按照为5月中旬至10月卜旬,ii-159d1,冬季制热11月中旬至次年3月中旬，计Uod。因锅炉房负担蒸汽和生活热水负荷，因而全年运行。与当地常规的集中供热和空调方式进行对比分析，夏天冷水机组、冬季燃煤锅炉提供的市政蒸汽运行费用整理见表5»asttnmttv万元fta*<*KmtHMM¼*W«x方*U*MSSf1.k供的鱼荷»717.43M.SR.9mo2299.9力富ta*wxwt>三fitino.84W2I2M21)2.«251：I。配方*冷eaanCUI倘a>MK.2S44.6Mo1.140.SIm.o减排量比较根据北京市公共建筑节能改造节能量（率）核定方法（2017）中衣B.0.1规定的折算系数，常用能源折算系数见表6,计算减排量见表7。表6常用能源折算系数能源名称参芍折标煤系数能源名称参号折标煤系数电力0.287kgce/kh外购热力0.0341kgce/MJ天然气1.33kgc<m5自来水0.0857kg<<7Jtnakts力一一电八“<X-'IUyM介为/"-nt<m<w5r»>20*0<1122117tm0Jmm9w»J力,兀力泉二GH/mm的HRN.KtO2fs）WM）0wyncnxx产鳗力/小尔gun“第f1.MKS）I1.ET1.1.0JM,U“，!）IQyO3，三MrtWt*3>WU.普&g5.比较发现，市政蒸汽（燃煤锅炉）+常规冷水机组的方案运行费用最低，方案一与其接近。但是燃煤锅炉不环保，不符合国家绿色能源的发展理念。经济效益分析本项目经济分析计算条件如下：项目贷款利率4.9乐项目基准收益率8%,20a固定资产折旧，年均维护成本65万元，人员年均费用135万元（15万元/人X9人=135万元），初投资15601.3万元，5a后正常运行费用为2299.9万元，正常收费5551.35万元，（前5a费用由正常值的50%逐年过渡到100%）,采暖接口费2000万元。计算结果见表8。B不M万6懵91同XW为工冷木U不»3*WM*三Rft1.i»"*：UdM冷心加洋窗»气炉*wma01.ft>用ImiP用无15«HJISO7J.B立,、家K万A.*2»05三41155N：Wno9<4IISIi<avw<U1515I149”R>MI49M*A<WXIM5Sft1.(W>MS-IM)SM1.”m¾,24M,M2712ISftW万元381.32W25YTw为几24»72IIV«Je.4金X<tw.7.0SM4MQSk<BAS«A1.iAK<t*/.10.2通过经济效益方面的比较，能源站配置组合更推荐方案一。结论（1）确定区域能源站冷热源方案时需因地制宜、多能互补。本项目根据自身条件，具备地埋管浅层地热能利用条件。为使地源热泵冷热负荷平衡，从而配置辅助冷热源，并利用当地峰谷电价合理、市政燃气能源可靠等有利条件，确定了项目冷热源系统主要采用地埋管地源热泵+冷水机组+冰蓄冷+燃气锅炉的复合式系统。（2）通过对其投资估算、运行费用、节能减排，经济分析4个方面的比较，选定了合理的冷热源机组配置方案。从初投资看，方案一比方案二工程总投资多，但从运行费用、节能减排方面比较，方案一更优。从经济分析角度，方案一经济效益更好，因而更推荐方案一。（3）该项目积极利用可再生能源、清洁能源，有较好的节能效果和系统经济性。能源站内基本无污染物排放，每年节省标煤耗量约3718.81,每年减排二氧化碳9743.3t°方案采用多能互补,系统可靠性高，效率高，经济效益好。项目动态回收期V10a。这为促进可再生能源产业健康快速发展起到了较好的示范作用，高度契合国家能源发展趋势，是对“碳达峰”“碳中和”要求的具体响应。同时，合理的冷热源配置也为项目带来更高的经济效益和节能效益，为今后类似工程项目提供分析依据。