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                      【案例分享】上海國際旅游度假區水蓄冷能源站

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                      時間: 2018-11-07
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                      項目概況:

                      上海國際旅游度假區核心區天然氣分布式能源站是上海國際旅游度假區樂園重要的能源配套設施,由中國華電福新能源股份有限公司、上海申迪(集團)有限公司、上海益流能源(集團)有限公司合資成立的上海國際旅游度假區新能源有限公司負責項目的實施及運營。

                      ? ? ? 上海國際旅游度假區位于上海川沙,工程分為一期及二期。規劃面積為7平方公里,本項目位于度假區西側地塊內,規劃建設10X4.4MW燃氣內燃機組,本階段建設規模為5X4.4MW燃氣內燃機組、預留擴建5X4.4MW燃氣內燃機組的建設條件。項目占地面積約19748 m2,建筑面積11650東西總長239.76m,南北長82m。能源站主要分為生產區域和配套擴建用地2個區域,生產區域占地15000㎡,配套擴建用地區域占地4748㎡。本項目總投資約43175萬元,年發電量1.12億kWh,年供冷量39.9萬GJ,其中通過余熱年供冷量25.3萬GJ,年供熱量15.3萬GJ,通過余熱年供熱量9.89萬GJ,年壓縮空氣供應量4138萬Nm3,年熱電比108%,節能率29.9%。

                      項目主要工藝是采取以冷、熱定電的原則,采用燃氣內燃發電機發電后的余溫為300℃至500℃的煙氣及95℃左右的高溫缸套水驅動煙氣熱水型溴化鋰機組產生6.7℃以下的冷水或87.8℃的熱水向園區提供空調用冷、熱媒水及生活熱水。采用水蓄冷裝置及冷水機組作為冷負荷調峰設備;采用燃氣鍋爐和蓄熱裝置作為熱負荷調峰設備;項目設置有六臺螺桿式空壓機和儲氣罐聯動運行設備,以滿足迪士尼樂園冷負荷84MW、熱負荷45MW,以及壓縮空氣負荷150Nm3/min的能源需求。在保障迪士尼樂園穩定、可靠的冷、熱、氣供應的前提下,能源站內部調峰設備所需電力由能源站自身供應,多余電力由兩路35kV線路送入園區變電站供應園區用電。

                      【案例分享】上海國際旅游度假區水蓄冷能源站

                      1、負荷分析設計

                      上海市位于東經121.27°,北緯31.24°。根據建筑氣候分區,屬于夏熱冬冷地區,冬夏寒暑交替,四季分明。其瀕臨東海,具有明顯的海洋性氣候特征。根據預測資料及經驗數據,園區冷、壓縮空氣負荷全年12個月需要供能,空調熱負荷全年7個月需要供能。整個供能周期冷、熱、壓縮空氣負荷分兩個階段,第一階段和第二階段無準確的間隔年限,暫按5年后達到第二階段負荷設計。

                      根據園區建筑物的性質及其他因素分析預測的冷、熱、壓縮空氣年負荷需求預測如下。

                      冷、熱、壓縮空氣年負荷預測表

                      負荷

                      冷(GJ)

                      熱(

                      空氣(Nm3)


                      399733

                      152043

                      41495025


                      426527

                      162922

                      47200591


                      569891

                      228031

                      52906157


                      596685

                      238910

                      58611723

                      2、設備配置及原則

                      主要設備配置如下:
                      1、燃氣內燃機:為鈺門國際提供的顏巴赫生產的5臺JMS624-4.4MW機組,額定功率4401kW,轉速1500rpm,排煙溫度度368℃(100%負荷)489℃(40%負荷);燃料熱耗7929.5kJ/kWh;總效率88.2%。
                      2、煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷熱水機組:5臺YRXII368(95/74)-393 (15.6/6)H2-G393(65.5/90),制冷(熱)量3931;供冷量控制方式為出口定溫、變流量。
                      3、水冷冷水機組:4臺YKR2R2K45DGG和2臺YKK8K4H95CWG,制冷量分別為6330kW(1800冷噸)和3165kW(900冷噸)。
                      4、空壓機、后處理及儲氣罐設備:5臺47Nm3/min機組和1臺15.7Nm3/min機組,工作壓力為1.0MPa,設計壓力≥1.3MPa。
                      5、橫流式機械通風冷卻塔:單塔設計冷卻水流量(m3/h): 750;冷卻水進塔溫度(℃): 38;冷卻水出塔溫度(℃): 32;一階段工程設計總冷卻水流量(m3/h): 11050。
                      6、燃氣熱水鍋爐:FBD-7.0-1.0/95/70,額定熱功率7.0MW;額定工作壓力1.0Mpa;熱水進水溫度(℃): 65.5;熱水出水溫度(℃): 90。
                      7、畜冷、畜熱水罐:12000m3蓄冷罐及2200m3蓄熱罐,單罐最大蓄冷流量(m3/h): 2000;單罐有效釋冷量125000kWh;工作溫度(℃): 6/15.6;單罐最大蓄熱流量(m3/h):350;單罐有效釋熱量58000kWh;工作溫度(℃): 65.5/90。
                      8、主變:2臺三相有載調壓變壓器SZ11-50000/35,三相38.5±8×1.25% /10.5kV,空載損耗Po(kW): 22、負載損耗(kW): 150。

                      為能源站的設備配置的原則:
                      1、采取以冷、熱定電的原則,最大限度利用發電余熱制冷制熱,實現能源梯級利用,保持系統的效率最高。
                      2、按照冷負荷84MW、熱負荷45MW、壓縮空氣負荷150Nm3/min的能源需求配置設備。
                      3、閉式循環補給水和熱水鍋爐補給水均采用反滲透系統產水。
                      4、開式循環冷卻水系統采用帶逆流式機械通風冷卻塔的循環供水系統。
                      5、天然氣管道壓力為0.8MPa。在進入分布式能源站后經由次高壓調壓箱,將燃氣壓力降至0.6MPa,然后其中一路供應燃氣內燃機組。另一路再進中壓調壓箱,再次降壓至17.65kPa~29.42kPa,供應燃氣熱水鍋爐。能源站鍋爐備用氣源管線由園區0.4MPa等級的天然氣管網上引入,輸送至能源站外分布式1米。天然氣引入站內后經由中壓調壓箱,將壓力降至17.65kPa~29.42kPa,作為能源站的備用氣源。
                      6、內燃機缸套水溫度在95℃之間,可用于煙氣熱水型溴化鋰機組的補能。
                      7、余熱利用設備采用煙氣熱水型余熱吸收式溴化鋰機組設備,以確保達到較高的余熱利用率。燃氣內燃機排氣溫度在 368℃左右,經吸收式溴化鋰機組余熱利用后可將溫度降至100℃左右。
                      8、配置的燃氣鍋爐具有系統簡單、效率高、啟動快的特點,可滿足短期大量熱負荷的要求。
                      9、冷源由5臺煙氣熱水型溴化鋰制冷機組+6臺離心式冷水機組與水蓄冷三部分組成。
                      10、煙氣熱水型溴化鋰制冷機組熱源由內燃機排煙余熱368℃和高溫缸套水95℃提供,制冷量為3931kW,整個能源站配置8臺煙氣熱水型溴化鋰機組,第一階段配置5臺,制冷量為19655kW(5×3931kW)。



                      【案例分享】上海國際旅游度假區水蓄冷能源站


                      系統工程流程圖


                      3、項目具體運作


                      能源站溴化鋰機組的設計運行模式是根據冷或熱的需求,通過閥門的切后,實現單獨制冷或單獨制熱的模式運行。為提高能源站的余熱利用水平,運行人員結合該機型工藝流程及運行經驗,通過對設備進行改造使溴化鋰機組在制冷模式運行的同時具備了制熱功能,提高余熱利用率,每年可節約天然氣費用65萬/Nm3左右。

                      根據不同運行時段,調節供冷母管水壓減少能源站用電。能源站設計的二次泵是供主題樂園冷、熱負荷供水母管壓力維持恒定之用的,樂園開園后冷水供水壓力需維持在0.6MPa。在開園和閉園時有冷負荷需求有較大差別,根據冷負荷的需求情況,能源站采取了閉園后降低供水壓力至0.55MPa,開園時再升至0.6MPa的運行模式,即滿足24小時供冷需求,又節約二次泵的用電。

                      能源站內燃機的火花塞是需要經常更換的部件,火花塞的理論使用壽命為1200小時,通過運行人員精細化管理和運行,使火花塞的壽命延長至1800小時。


                      4、項目特點 

                      能源站的建設把上海國際旅游度假區建成一個低碳、節能、綠色、生態的度假區。在上海國際旅游度假區建設分布式能源站,可滿足該區域內娛樂設施、公共建筑和酒店等電、熱、冷及生活熱水的基本需求和主題樂園的壓縮空氣動力需求。不僅解決了該區域內各種能源需求,還可減輕上海市電網的供電壓力,改善當地電網的電源結構和調峰性能,對促進地方社會經濟全面發展具有重要作用。

                      該天然氣分布式能源站,能集中向園區提供低價優質的熱源、冷源、生活熱水和壓縮空氣,不但減少了園區的初期投資,也降低了主題樂園和酒店等運行的成本,為“將國際旅游度假區建成一個國內低碳節能、綠色生態的典范”提供了支撐。

                      采用傳統的簡單燃燒循環技術,其效能只有30%左右,內燃機發電技術可將效能提高到43%以上,利用發電余熱可回收30%~40%的能源,能源綜合利用效率可達80%。分布式能源系統是直接面向用戶提供各種形式能源的中小型終端供能系統,它不同于傳統的集中式能源生產與供應模式,而是分散在用戶端,以能源綜合梯級利用模式,來達到更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好的環保性能等供能目標。分布式能源是實現發電、制冷、供熱等多種功能的先進能源系統,明確列入了“國家節能中長期專項規劃”中的重點節能領域。

                      最后,根據國外的經驗,分布式能源系統的一次能源利用率可達到60%~90%,是提高一次能源利用效率的最有效途徑。

                      5、客戶心聲

                      “度假區使用分布式能源站顯著節省度假區的開發和運營成本,將度假區總體能效提高3倍,將度假區運營所產生的溫室氣體排放降低60%?!?/p>



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