广州大学城“三联供”能源站调研报告

1广州大学城“三联供”能源站调研报告一、为解决公司机房项目供电需深入调研“三联供”为解决我公司机房建设项目供电问题，在可研报告中提出建立“三联供”能源站是方案之一。但对建立“三联供”能源站的投入、占地、规模、运营等理解不多。公司领导决定对该项目再做深入调研，并安排对目前国内标志性工程广州大学城的分布式“三联供”能源站进行调研。随即确立由宋汉民、陈明哲、范平组成调研组开始工作。9月6日经过联系广州大学城华电新能源有限公司总部朱主任安排，我们一行三人与九月11日傍晚到达广州大学城。第二天广州大学城华电新能源站曾总派车接我们至“三联供”能源站，并安排站里安监部长陪同参观。看到花园式的站区、整洁的站房、安静的环境、漂亮的主控大楼不觉肃然起敬。站区布置井然有序，远处有燃气计量间、冷却塔、制水车间、维修间，近处很紧凑的放置燃汽轮机（双轮发电机）间、余热锅炉间、蒸汽轮机（发电机）间、制冷机间。为减少噪声干扰整个车间都是被隔音板封闭。四台入网升压变压器露天整齐摆放。设备布置相当合理，占地约4万平方米。安监部长带领我们边参观边介绍，从能源站系统流程到2投资建设及运营智能化管理，介绍的非常清晰。又带我们进入生产区参观了余热锅炉、燃气发电设备、4台上网升压变压器、输电控制间、制冷室间及总控室。看到总控室里电脑自动随机显示的各分区的温度、压力等数据，真是感到该“三联供”能源站的分散控制，集中智能化管理的运行是多么的先进。随后我们又和总控室的技术人员进行了技术交流和索取了一些文字资料。下午我们返回驻地。第二天，我们调研小组对调研情况进一步深入学习及讨论，形成了许多共识。我们于14日晚回到北京。二、广州大学城分布式能源站“三联供”介绍广州大学城分布式“三联供”能源站占地11万平方米为广州大学城18平方公里区域内10所大学20万人提供、热、冷、电能，是目前全国最大的分布式能源站。该能源站规划容量为4x78MW（4x7.8万kW），分两期建设。一期投资6.8亿元（包括四台上网升压变压器）的2x78MW已于2009年9月实现“双投。正常运行每年上缴5000万利税。该项目能源利用率78%。相当同容量火力电站机组，相比较每年减少CO2排放24万吨；减少SO2排放6000吨。经济和社会效益显著。下面是广州大学城能源站“三联供”规划系统图3广州大学城分布式能源站规划流程燃气轮机→发电机→余热锅炉↘（热水）→蒸汽轮机→蒸汽发电机→压缩制冷(以上能量数据以下建成论述为准)。广州大学城分布式能源站依靠２台燃烧天然气７.8万千瓦机组，向大学城内１０所大学及周边２０万用户提供全部电力、生活热水和空调制冷。“天然气进来以后，进入燃气轮发电机发电，这是第一次利用。它产生的高温烟气送到余热锅炉，生产中温、中压的蒸汽，继续推动蒸汽轮机做功发电，这是第二次利用。第三次是把前一过程中产生的低压蒸汽重新补充回蒸汽轮机里做功发电，增加发电量。第四次是将整个发电过程中形成的１５０摄氏度高温烟气利用起来制备热媒水，供大学城的生活热水。第五次利用是把热媒水给热水型溴化锂机组作为动力热源进行制冷。”该能源站的燃气轮机用美国普惠的FT8-3wift双联460MW；余热锅炉是中船重工集团703所研制的两台中压和低压带自处氧，尾部制热水卧式自燃循环、无补燃型露天布置的预热锅炉；蒸汽发电机是中国长江动力公司集团生产。配18MW、25MW发电机各一台。锅炉补水用RO横+ED1(电去离子)系统制水，无强酸、强碱产生。生和产生的废水经过处理后用于绿化广州大学城能源站CDM①获联合国EB批准注册，开辟了国内唯一项目成功注册CDM先河。该项目由广东天联工程有限公司和广东电力设计研究院设计。三、广州大学城冷热电三联供能源系统(DES／CCHP)项目建设的背景2003年1月，广东省政府按照现代城市规划、建设和管理理念，高标准地建设了一个占地18平方公里、容纳25万大学生的大学城。由于广州市98％以上的煤炭和油品需从省外调入，电力主要依靠省网供应。夏季峰期空调负荷比率高达40％以上，峰电缺口达100多万kW；以煤为主的能源结构，使全省酸控区面积已达63％，直接经济损失40亿年；“生态系统处于亚健康状况，能源结构、水环境等都离生态城市有一定的距离”。鉴于此，广州大学城建设指挥部委托华南理工大学等单位，制订了《广州大学城能源规划》，包括800万平方米建筑物主体节能设计规范、基于区域供冷（DCS）5的冷热电三联供的分布式能源系统（DES／CCHP）、可再生能源利用方案和能源系统建设运营机制等内容。DES／CCHP和DCS方案先后于2003年6月和7月通过了国内权威专家的评审，随后付诸实施。四、广州大学城冷热电三联供能源系统(DES／CCHP)项目规划的技术方案广州大学城区域能源站一期，是以2×78MW燃气一蒸汽联合循环机组为基础的天然气冷热电三联供系统。燃气能的38％先经燃气轮机转换为电能，500℃左右的烟气在余热锅炉产生4.0MPa蒸汽，然后进抽凝式汽轮机进一步作功发电；可以抽出部分0.5MPa蒸汽供给第一制冷站的溴化锂吸收制冷机。余热锅炉排出的约50℃～100℃烟气用于加热生活用水，不足热量用蒸汽透平冷凝潜热补充；集中生活热水系统60℃，供应24万人。燃气能源利用效率达到80％以上。其中，分布式能源系统为2×78MW燃气轮机—余热锅炉—汽轮机分布式能源站DES，包括电力接入系统和热水部分及输送管道的建设总投资为l2亿元，等价可满足大学城17万kW的高峰电力负荷。按照测算的大学城电网峰荷为18万kW，以传统的电力建设模式(电厂+主干电网的投资1万元／kW、输送损失7％)计，须增加初投资为19亿元；采用DES／CCHP可节约投资约7亿元，同时可节约一次能源7.7万tec／a，节能25％。区域供冷系统DCS，总容量为11万冷吨(RT)，规划4个带6有冰蓄冷系统的冷站，一期承担350万m2建筑物的空调负荷。其中，与能源站在一起的第一制冷站部分采用蒸汽吸收制冷；其余3个冷站由能源站直供电压缩制冷。各站均设有蓄冰装置，采用内置翅片换热器外融冰式金属盘管共计342套。系统通过蓄冰可降低高峰负荷用电量，实现削峰填谷，同时实现大温差供冷，加上水泵采用变频控制技术，可大大降低冷量的输送能耗。冷冻水主干管网采用直埋地敷设的DN200至DN1000预制发泡聚氨酯保温的碳钢管，总长约110km；末端换热间总数283间。自控部分采用工业以太网硬冗余系统，以光纤和电缆介质组建大型Profibus现场总线通讯网络，控制点数超过l1000点。自控系统能自动、实时采集系统所有机电设备的运行状态、末端负荷状态等参数，并实施过程控制；采用先进的空调负荷预测和优化控制软件，系统可满足末端用户波动较大的冷量需求。五、广州大学城DES／CCHP项目的启示鉴于该项目的内容、规模和区位条件，如果能够按计划招标、建设，成功投运，无疑将会极大地促进中国以天然气为一次能源的冷热电联供分布式能源系统的建设和推广应用。同时对天然气下游市场的开拓、城市能源供应系统的革新、电力建设的战略走向，都将产生深刻的影响。然而近5年时间过去了，在国际石油天然气价格暴涨的格局下，项目迟迟不能完成和给出全面的示范效果，加上种7种原因造成过渡方案运营的售冷价格较高，使人们对该项目的可行性产生了许多疑问，并对后来陆续拟上的项目产生了负面的影响。因此，总结经验教训，对得到重要的启示分析如下：电力系统的早期规划、早期协议非常重要。根据国外的DES／CCHP与电网公司多年交锋和磨合的经验，在广州大学城DES的具体条件下，双方必须尽可能早议定的事项有以下几点：（一）建设阶段，由能源站而不是电网公司投建岛上110／10kV变电站，在110kV与电网联接，并自建l0kV供各用户的电缆网络。原来设施的拆迁费用，由省财政负担，不让电网公司吃亏。（二）正常运行时，能源站通过自建10kV系统向各大学直供电，不足部分按市场价格从110kV侧向电网公司购电，并应按照季节、昼夜负荷变化规律提交年用电计划，以利于电网调度平衡负荷。（三）DES停机，需由电网临时供应较大负荷时，按照国外惯例以正常电价的110％～115％支付电费；110／10kV备用变压器的容量电费，双方协议确定，该缴就缴。（四）7、8月暑假期间，DES充当电网的调峰机组，按电网调度开停机，亦按峰电价格上网。上述既是DES的成功安全运行所必须，也是双方互利双8赢的前提。六、对广东大学城分布式“三联供”能源站的共识（一）循环经济节能高效能源站在燃气、蒸汽联合循环的基础上，还采取多种措施实现能源的梯级利用，进一步提高效能。系统输入一次能源后，经燃气轮机发电机组发电、蒸气轮机发电机组发电、余热锅炉供低压蒸汽和利用余热锅炉尾部烟气制备热水几个环节，实现一次能源的多次利用。高品位的一次能源用于发电；低品位的高温烟气用于供热制冷和二次发电，系统的综合能效达78%。而且经余热利用后，余热锅炉排烟温度由140摄氏度降至90摄氏度，对环境的影响降至最低。实现了“安全、高效、环保、低碳”的理念。（二）综合利用效率高能源站建在大学城附近（5km），实现区域内各种能源的就地生产、就地供应，最大限度地减少了能源输送损耗，加上能源的梯级综合利用，一次能源的综合利用率得到大幅提高。项目又符合我国关于优化天燃气实用结构、提高资源利用效率、促进天燃气市场健康有序发展的有关规定，在节能排序中仅次于水电和核电。正常经营年份可向国家财税上缴5000万。具有良好的经济和社会效益。（三）清洁能源绿色环保能源站以洁净的天燃气为燃料，才用先进的燃汽轮机发9电设备，大大减了氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫、粉尘等污染物的排放。其中氮氧化物的排放与同规模的燃煤发电厂相比减少了80%，与燃气电厂的国家排放标准相比减少了36%；二氧化硫、粉尘的排放几乎为零；二氧化碳排放与同规模常规燃煤发电厂相比减少了70%，二氧化碳减排量理论上每年可达18万吨。同时锅炉补水采用RO膜+EDI（点去离子）系统制水，武强酸性、强碱性废水排出。生活产生的废水经过处理后用于厂区清洗、绿化灌等，从而实现废水零排放。噪音治理达到城市二类标准（白天60分贝，夜间50分贝）。（四）分布式热、冷、电能源三联供前景广阔发展分布式能源是推动低碳经济发展、保证经济社会可持续发展的重要途径之一。进过运营实践其优势尽显无疑。传统的活力发电厂，煤燃烧的利用率是35%；用煤做燃料的发电供热的热电厂，能源利用率仔45%而大学城能源站的能源利用率在78%的基础上还有提高的余地。广州大学城能源站作为全国首个最大的分布式能源站示范效应显著。并获得2010年“中国分布式能源十年标志性项目”称号。广州大学城能源站的建设运营为我国分布式三联供能源发展积累了宝贵经验，为合理利用天燃气资源，提高能源利用率，为智能电网建设起到了重要示范推动作用。必将成为我国提高能源利用效率、实现能源集约化发展、保证经济社会可持续发展的重要途径之一。10（五）华电领军分布式“三联供”能源站建设华电“三联供”还在建项目有：1、在天津北辰区建2x60MW,投资6.42亿，占地11.6万㎡。运行形式为：燃气轮机→发电机→蒸汽轮机→蒸汽发电机→余热锅炉→制冷；2、华电新能在上海投资8.5亿建3x60MW三联供；3、华电在惠州投资37.5亿建4x39万kW三联供；到２０１５年，华电集团的天然气分布式能源站装机将达到２２９万千瓦，年发电量超过１００亿千瓦时，到２０２０年力争建成１０００万千瓦发电能力七、国外分布式“三联供”能源站应用情况介绍早在九十年代国际上已有专家表示，分布式能源的发展将给世界能源产业带来一次革命。目前，世界各国对发展分布式能源均非常重视，比如丹麦、荷兰、美国、日本等国，都在分布式能源方面制订了相应的国家政策和法律，鼓励和支持分布式能源的推广和建设。国际上，对于分布式冷热电三联供系统早已得到广泛的使用和认可。美国为了增加分布式能源站的开发利用，为其设置了税收减免和简化审批等优惠政策。截至2002年末，美国分布式能源站接近6000座，到2010年，已有20%的新建商用建筑、5%的现有商用建筑、