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【案例分享】上海国际旅游度假区水蓄冷能源站

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时间: 2018-11-07
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项目概况:

上海国际旅游度假区核心区天然气分布式能源站是上海国际旅游度假区乐园重要的能源配套设施,由中国华电福新能源股份有限公司、上海申迪(集团)有限公司、上海益流能源(集团)有限公司合资成立的上海国际旅游度假区新能源有限公司负责项目的实施及运营。

      上海国际旅游度假区位于上海川沙,工程分为一期及二期。规划面积为7平方公里,本项目位于度假区西侧地块内,规划建设10X4.4MW燃气内燃机组,本阶段建设规模为5X4.4MW燃气内燃机组、预留扩建5X4.4MW燃气内燃机组的建设条件。项目占地面积约19748 m²,建筑面积11650东西总长239.76m,南北长82m。能源站主要分为生产区域和配套扩建用地2个区域,生产区域占地15000㎡,配套扩建用地区域占地4748㎡。本项目总投资约43175万元,年发电量1.12亿kWh,年供冷量39.9万GJ,其中通过余热年供冷量25.3万GJ,年供热量15.3万GJ,通过余热年供热量9.89万GJ,年压缩空气供应量4138万Nm3,年热电比108%,节能率29.9%。

项目主要工艺是采取以冷、热定电的原则,采用燃气内燃发电机发电后的余温为300℃至500℃的烟气及95℃左右的高温缸套水驱动烟气热水型溴化锂机组产生6.7℃以下的冷水或87.8℃的热水向园区提供空调用冷、热媒水及生活热水。采用水蓄冷装置及冷水机组作为冷负荷调峰设备;采用燃气锅炉和蓄热装置作为热负荷调峰设备;项目设置有六台螺杆式空压机和储气罐联动运行设备,以满足迪士尼乐园冷负荷84MW、热负荷45MW,以及压缩空气负荷150Nm³/min的能源需求。在保障迪士尼乐园稳定、可靠的冷、热、气供应的前提下,能源站内部调峰设备所需电力由能源站自身供应,多余电力由两路35kV线路送入园区变电站供应园区用电。

【案例分享】上海国际旅游度假区水蓄冷能源站

1、负荷分析设计

上海市位于东经121.27°,北纬31.24°。根据建筑气候分区,属于夏热冬冷地区,冬夏寒暑交替,四季分明。其濒临东海,具有明显的海洋性气候特征。根据预测资料及经验数据,园区冷、压缩空气负荷全年12个月需要供能,空调热负荷全年7个月需要供能。整个供能周期冷、热、压缩空气负荷分两个阶段,第一阶段和第二阶段无准确的间隔年限,暂按5年后达到第二阶段负荷设计。

根据园区建筑物的性质及其他因素分析预测的冷、热、压缩空气年负荷需求预测如下。

冷、热、压缩空气年负荷预测表

负荷

冷(GJ)

热(

空气(Nm³)


399733

152043

41495025


426527

162922

47200591


569891

228031

52906157


596685

238910

58611723

2、设备配置及原则

主要设备配置如下:
1、燃气内燃机:为钰门国际提供的颜巴赫生产的5台JMS624-4.4MW机组,额定功率4401kW,转速1500rpm,排烟温度度368℃(100%负荷)489℃(40%负荷);燃料热耗7929.5kJ/kWh;总效率88.2%。
2、烟气热水型溴化锂吸收式冷热水机组:5台YRXII368(95/74)-393 (15.6/6)H2-G393(65.5/90),制冷(热)量3931;供冷量控制方式为出口定温、变流量。
3、水冷冷水机组:4台YKR2R2K45DGG和2台YKK8K4H95CWG,制冷量分别为6330kW(1800冷吨)和3165kW(900冷吨)。
4、空压机、后处理及储气罐设备:5台47Nm³/min机组和1台15.7Nm³/min机组,工作压力为1.0MPa,设计压力≥1.3MPa。
5、横流式机械通风冷却塔:单塔设计冷却水流量(m3/h): 750;冷却水进塔温度(℃): 38;冷却水出塔温度(℃): 32;一阶段工程设计总冷却水流量(m3/h): 11050。
6、燃气热水锅炉:FBD-7.0-1.0/95/70,额定热功率7.0MW;额定工作压力1.0Mpa;热水进水温度(℃): 65.5;热水出水温度(℃): 90。
7、畜冷、畜热水罐:12000m³蓄冷罐及2200m³蓄热罐,单罐最大蓄冷流量(m³/h): 2000;单罐有效释冷量125000kWh;工作温度(℃): 6/15.6;单罐最大蓄热流量(m³/h):350;单罐有效释热量58000kWh;工作温度(℃): 65.5/90。
8、主变:2台三相有载调压变压器SZ11-50000/35,三相38.5±8×1.25% /10.5kV,空载损耗Po(kW): 22、负载损耗(kW): 150。

为能源站的设备配置的原则:
1、采取以冷、热定电的原则,最大限度利用发电余热制冷制热,实现能源梯级利用,保持系统的效率最高。
2、按照冷负荷84MW、热负荷45MW、压缩空气负荷150Nm³/min的能源需求配置设备。
3、闭式循环补给水和热水锅炉补给水均采用反渗透系统产水。
4、开式循环冷却水系统采用带逆流式机械通风冷却塔的循环供水系统。
5、天然气管道压力为0.8MPa。在进入分布式能源站后经由次高压调压箱,将燃气压力降至0.6MPa,然后其中一路供应燃气内燃机组。另一路再进中压调压箱,再次降压至17.65kPa~29.42kPa,供应燃气热水锅炉。能源站锅炉备用气源管线由园区0.4MPa等级的天然气管网上引入,输送至能源站外分布式1米。天然气引入站内后经由中压调压箱,将压力降至17.65kPa~29.42kPa,作为能源站的备用气源。
6、内燃机缸套水温度在95℃之间,可用于烟气热水型溴化锂机组的补能。
7、余热利用设备采用烟气热水型余热吸收式溴化锂机组设备,以确保达到较高的余热利用率。燃气内燃机排气温度在 368℃左右,经吸收式溴化锂机组余热利用后可将温度降至100℃左右。
8、配置的燃气锅炉具有系统简单、效率高、启动快的特点,可满足短期大量热负荷的要求。
9、冷源由5台烟气热水型溴化锂制冷机组+6台离心式冷水机组与水蓄冷三部分组成。
10、烟气热水型溴化锂制冷机组热源由内燃机排烟余热368℃和高温缸套水95℃提供,制冷量为3931kW,整个能源站配置8台烟气热水型溴化锂机组,第一阶段配置5台,制冷量为19655kW(5×3931kW)。



【案例分享】上海国际旅游度假区水蓄冷能源站


系统工程流程图


3、项目具体运作


能源站溴化锂机组的设计运行模式是根据冷或热的需求,通过阀门的切后,实现单独制冷或单独制热的模式运行。为提高能源站的余热利用水平,运行人员结合该机型工艺流程及运行经验,通过对设备进行改造使溴化锂机组在制冷模式运行的同时具备了制热功能,提高余热利用率,每年可节约天然气费用65万/Nm3左右。

根据不同运行时段,调节供冷母管水压减少能源站用电。能源站设计的二次泵是供主题乐园冷、热负荷供水母管压力维持恒定之用的,乐园开园后冷水供水压力需维持在0.6MPa。在开园和闭园时有冷负荷需求有较大差别,根据冷负荷的需求情况,能源站采取了闭园后降低供水压力至0.55MPa,开园时再升至0.6MPa的运行模式,即满足24小时供冷需求,又节约二次泵的用电。

能源站内燃机的火花塞是需要经常更换的部件,火花塞的理论使用寿命为1200小时,通过运行人员精细化管理和运行,使火花塞的寿命延长至1800小时。


4、项目特点 

能源站的建设把上海国际旅游度假区建成一个低碳、节能、绿色、生态的度假区。在上海国际旅游度假区建设分布式能源站,可满足该区域内娱乐设施、公共建筑和酒店等电、热、冷及生活热水的基本需求和主题乐园的压缩空气动力需求。不仅解决了该区域内各种能源需求,还可减轻上海市电网的供电压力,改善当地电网的电源结构和调峰性能,对促进地方社会经济全面发展具有重要作用。

该天然气分布式能源站,能集中向园区提供低价优质的热源、冷源、生活热水和压缩空气,不但减少了园区的初期投资,也降低了主题乐园和酒店等运行的成本,为“将国际旅游度假区建成一个国内低碳节能、绿色生态的典范”提供了支撑。

采用传统的简单燃烧循环技术,其效能只有30%左右,内燃机发电技术可将效能提高到43%以上,利用发电余热可回收30%~40%的能源,能源综合利用效率可达80%。分布式能源系统是直接面向用户提供各种形式能源的中小型终端供能系统,它不同于传统的集中式能源生产与供应模式,而是分散在用户端,以能源综合梯级利用模式,来达到更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好的环保性能等供能目标。分布式能源是实现发电、制冷、供热等多种功能的先进能源系统,明确列入了“国家节能中长期专项规划”中的重点节能领域。

最后,根据国外的经验,分布式能源系统的一次能源利用率可达到60%~90%,是提高一次能源利用效率的最有效途径。

5、客户心声

“度假区使用分布式能源站显著节省度假区的开发和运营成本,将度假区总体能效提高3倍,将度假区运营所产生的温室气体排放降低60%。”



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