摘　要：介紹天然氣分布式能源系統(tǒng)與燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)，結(jié)合工程實(shí)例，對天然氣分布式能源系統(tǒng)和燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)的主要設(shè)備、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比較。相對于燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)，天然氣分布式能源系統(tǒng)的造價較高，但經(jīng)濟(jì)性較好。

關(guān)鍵詞：天然氣分布式能源系統(tǒng)；  燃?xì)鈾C(jī)熱泵；  經(jīng)濟(jì)性分析

Comparative Study on Natural Gas Distributed Energy System and Gas Engine-driven Heat Pump System

Abstract：Both natural gas distributed energy system and gas engine-driven heat pump system are introduced．The main equipment and economy of the natural gas distributed energy system and gas enginedriven heat pump system are analyzed and compared combined with the engineering example.The construction cost of natural gas distributed energy system is higher,but its economy is better than that of the gas engine-driven heat pump system.

Keywords：natural gas distributed energy system；gas engine-driven heat pump system；economic analysis

1　天然氣分布式能源與燃?xì)鈾C(jī)熱泵介紹

天然氣分布式能源系統(tǒng)(以下簡稱分布式能源系統(tǒng))是指分布在用戶端，以天然氣為燃料，用燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)等設(shè)備帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，并利用余熱供暖供冷的高效供能系統(tǒng)。燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)(以下簡稱熱泵系統(tǒng))是以天然氣為燃料，利用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)驅(qū)動的蒸氣壓縮式熱泵空調(diào)系統(tǒng)。在我國提倡發(fā)展清潔能源及節(jié)能減排的背景下，可以預(yù)見以燃?xì)庾鳛槿剂系墓┠芟到y(tǒng)將會得到廣泛應(yīng)用。

2　兩種系統(tǒng)在工程實(shí)例中的分析比較

①工程概況

以廣東省某辦公樓為例，具體分析比較分布式能源系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)。辦公樓為地上l7層，地下2層。總用地面積為3917m²，凈用地面積為2527m²，總建筑面積為16430m²，其中地下2層建筑面積共約3495m²。容積率為5.2，綠地率為35％，建筑密度為31.6％。針對此工程，分別應(yīng)用分布式能源系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)，對這兩種系統(tǒng)進(jìn)行對比分析。

②冷負(fù)荷及電負(fù)荷

辦公樓在供冷期白天工作時段(8：00—18：00)的平均冷負(fù)荷為1650kW，最大冷負(fù)荷為1879kW，最小冷負(fù)荷為869kW。夜間冷負(fù)荷按0kW估算。辦公樓的冷負(fù)荷與分布式能源系統(tǒng)的供冷量、熱泵系統(tǒng)的供冷量比較見圖1(熱泵系統(tǒng)的供冷量與冷負(fù)荷一致)。

辦公樓白天工作時段(8：00—18：00)的平均電負(fù)荷(不包括制冷用電負(fù)荷)為546kW，非工作時間內(nèi)電負(fù)荷均按照100kW估算，辦公樓的電負(fù)荷與分布式能源系統(tǒng)的供電量比較見圖2。

因廣東以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹?，辦公樓無特別熱負(fù)荷需求，故此處暫不考慮熱負(fù)荷。

③設(shè)計原則

采用熱泵系統(tǒng)時，辦公需外接電網(wǎng)供電，冷負(fù)荷由熱泵來滿足，同時采用柴油發(fā)電機(jī)作為備用發(fā)電裝置。熱泵系統(tǒng)無需冷卻塔、水泵及機(jī)房，操作簡單，無需管理人員，可兼顧供冷、供熱，并且控制簡單、易于推廣，具有電力和燃?xì)獾碾p重調(diào)峰作用。其噪聲較低，普遍適用于各種中小型建筑物(包括居住建筑) ^[1]。

采用分布式能源系統(tǒng)時，由燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電，煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組(以下簡稱溴化鋰機(jī)組)制冷，同時配套電空調(diào)補(bǔ)充不足部分冷能，不足部分電能由外接電網(wǎng)供給。分布式能源系統(tǒng)可同時提供冷、熱、電，滿足大樓的多方面供能需求。在該分布式能源系統(tǒng)中，需建立一個小型能源站，配備管理人員若干，且對人員技術(shù)水平要求較高。該項(xiàng)目符合分布式能源系統(tǒng)能源需求量較穩(wěn)定的要求^[2]。

④主要設(shè)備

兩種方案的主要設(shè)備分別見表1、2。表1中室外機(jī)含備用數(shù)量。

⑤經(jīng)濟(jì)性分析

能源需求方面，一般是參照設(shè)計規(guī)范，采用單位面積的能源標(biāo)準(zhǔn)。該方法的缺點(diǎn)是不能夠準(zhǔn)確反映具體項(xiàng)目的特點(diǎn)，造成系統(tǒng)配置偏差。本文以電負(fù)荷及冷負(fù)荷曲線圖的形式來預(yù)測分析，為設(shè)計、運(yùn)行和評估提供基礎(chǔ)^[3]。本文對分布式能源系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)的對比研究，定位于對主要環(huán)節(jié)估算研究，對項(xiàng)目影響較小的細(xì)節(jié)暫未考慮。

現(xiàn)根據(jù)廣東氣候特點(diǎn)、機(jī)組負(fù)載率、辦公樓用電以及制冷等實(shí)際情況來估算。每年上作日按照250d計，熱泵系統(tǒng)及分布式能源系統(tǒng)均為白天工作10h，夜間不運(yùn)行，周末、節(jié)假日全天不運(yùn)行，且每年兩系統(tǒng)累計按照10個月運(yùn)行，其余2個月可根據(jù)具體情況停機(jī)保養(yǎng)或進(jìn)行設(shè)備檢修等。

電價按照0.9928元／(kW·h)計算，天然氣的價格按照4元／m³計算。天然氣高熱值為37.65MJ／m³，低熱值為33.58MJ／m³，此處按照低熱值計算。1m³天然氣實(shí)際產(chǎn)生約9.33kW·h的能量，每臺燃?xì)鉄岜檬彝鈾C(jī)(運(yùn)行14臺71kW和13臺50kW的室外機(jī))平均耗氣量為6.03m³／(臺·h)，分布式能源系統(tǒng)的耗氣量為95.91m³／h。

a．造價

分布式能源系統(tǒng)總造價約為1092.54×10⁴元，燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)總造價約為1028×10⁴元。

b．運(yùn)行費(fèi)用

運(yùn)行費(fèi)用見表3，其中其他費(fèi)用包括人工費(fèi)、水費(fèi)、保養(yǎng)費(fèi)等。

c．增量投資回收期

分布式能源系統(tǒng)比熱泵系統(tǒng)造價高64.54×10⁴元，但每年的運(yùn)行費(fèi)用比熱泵系統(tǒng)可節(jié)省43.31×10⁴元/a，因此增量投資回收期約為1.5a^[4]。

3　結(jié)論

①天然氣分布式能源系統(tǒng)和燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)均為值得廣泛推廣的清潔環(huán)保、高利用率的供能系統(tǒng)，對節(jié)能減排、緩解用電緊張、減少電力傳輸損耗以及增強(qiáng)供能的穩(wěn)定性起到積極作用。

②天然氣分布式能源系統(tǒng)和燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)不同之處在于，燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)僅能兼顧供冷、供熱，天然氣分布式能源系統(tǒng)可兼顧供電、供冷、供熱。

③燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)適用于各種中小型建筑物，系統(tǒng)操作簡單、噪聲低，且無需管理人員。天然氣分布式能源系統(tǒng)適合冷熱電需求穩(wěn)定的項(xiàng)目，系統(tǒng)一般需建能源站，配備相關(guān)管理人員，且對人員技術(shù)水平要求較高，操作及維護(hù)保養(yǎng)較復(fù)雜。

④天然氣分布式能源系統(tǒng)比燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)造價高，但運(yùn)行費(fèi)用低，綜合比較后天然氣分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性更好。

參考文獻(xiàn)：

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本文作者：王周

作者單位：佛山市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司