《燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用與投資經(jīng)濟(jì)性分析》

.PAGE.燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用及投資經(jīng)濟(jì)性分析王偉軍〔上海閔行電力實(shí)業(yè)泛電能源科技浦東國際機(jī)場能源中心運(yùn)行管理部：上海200245Tel-摘要：本文通過對燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷"三聯(lián)供"系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)分析,對投資的條件和收益的經(jīng)濟(jì)性作出分析,介紹燃?xì)廨啓C(jī)對實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用及環(huán)境保護(hù)所起的作用,所具有極大的社會價值。Abstract：ThispaperanalyzedtheoperationaldataeconomyandinvestconditionandincomeanalyzeofaGasturbineheating,electricandcoolsupplysystem.IntroducetheGasturbinedeviceconfigurationandworkprincipleandrealizeenergysyntheticutilizationandconserveenvironment,Ithasgreatsocialbenefits.關(guān)鍵詞:燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)"三聯(lián)供"余熱鍋爐經(jīng)濟(jì)性分析Keywords:Gasturbineheating,electricandcoolsupplysystem;Tri-supply;surplusheatboilerEconomyanalyze一、熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)展背景隨著我國經(jīng)濟(jì)快速、持續(xù)的發(fā)展,能源的需求量不斷增長,特別是對電力的需求增長,使得夏季高峰電力缺口逐年增大,危及電網(wǎng)安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,從99年到03年上海地區(qū)電力消耗量從5000萬MWH增加到7320萬MWH,增長了46.4%,年增幅超過10%,同期電量峰值從9010萬MW增加到13620萬MWH,增長了51.2%,年增幅超過12.8%,20XX電力峰值負(fù)荷達(dá)到16000MW高峰電力缺口達(dá)4000MW,不得不實(shí)行限電措施,預(yù)計(jì)到20XX上海世博會時電力負(fù)荷可能增加一倍,峰值負(fù)荷將增加一倍多。建筑能耗年增幅達(dá)10%,已成為上海終端能源消耗增長的主力。應(yīng)對夏季用電高峰的挑戰(zhàn),已成為全國乃至世界性問題。20XX我國拉閘限電地區(qū)擴(kuò)大到24個省級電網(wǎng),今年我國最大電力缺口將達(dá)2500萬千瓦。在美、加、英、意、俄等國,都曾出現(xiàn)大面積停電,損失巨大,停電給社會經(jīng)濟(jì)、生活各方面帶來了巨大的負(fù)面影響,迫使各國政府開始慎重考慮電力安全及其相關(guān)問題。我們?nèi)绻桓叨戎匾暪?jié)約能源和改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),屆時將面臨難以克服的障礙,經(jīng)濟(jì)發(fā)展將受到嚴(yán)重的影響。我國的電力供應(yīng)以煤電為主,煤電生產(chǎn)對環(huán)境有較大的影響,由此引發(fā)的環(huán)境保護(hù)問題須投入了大量的資金進(jìn)行環(huán)境綜合治理。目前我國能源利用總效率約為40%,與國際先進(jìn)水平的50～55%相比,有較大的差距。提高一次能源的梯度利用和終端能耗的節(jié)約有許多課題值得研究。從能源的消費(fèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,能源供給的多元化、清潔化。能源利用的高效和梯度化,將成為我國今后一段時期能源政策的導(dǎo)向和戰(zhàn)略方向之一。夏季用電高峰恰恰是用氣低谷,運(yùn)用燃?xì)馊?lián)供技術(shù)可以削電力之峰填燃?xì)庵染徑庥秒娋o張,而且還能解決天然氣管網(wǎng)資源浪費(fèi)。自１９９８年起施行《能源法》第三十九條明確國家鼓勵發(fā)展推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱,提高熱電機(jī)組的利用率,發(fā)展熱能梯級利用技術(shù),熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術(shù),提高熱能綜合利用率。把對一種技術(shù)、一種生產(chǎn)方式的鼓勵以法律形式明確下來的做法,是不多見的?？梢?國家對熱電聯(lián)產(chǎn)及由之進(jìn)一步發(fā)展的相關(guān)通用節(jié)能技術(shù)的重視。國家有關(guān)部門和各級地方政府積極推廣、發(fā)展熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)并以政府財(cái)政補(bǔ)貼、融資支持等經(jīng)濟(jì)政策支持相結(jié)合使之落到實(shí)處。二、燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)燃?xì)鉄犭娎淙?lián)供利用天然氣做功發(fā)電后排出的余熱用來制冷、供熱,可取得三大效益。一是節(jié)能。大型電廠發(fā)電效率約30%-40%。三聯(lián)供以小規(guī)模分布在用戶附近,獲得40%的發(fā)電效率后,可將50%的廢熱就近供冷供熱,能源效率提高50%。二是環(huán)保。三聯(lián)供NOx的排放僅為燃煤的5～10%,CO2為燃煤的56%,SO2可略而不計(jì)。三是經(jīng)濟(jì)。采用三聯(lián)供,初始投資雖然較高,但發(fā)電收益可抵消購買天然氣的費(fèi)用,凈獲制冷、制熱收益,投資回收期短。系統(tǒng)的工作原理是：燃料的化學(xué)能在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器中通過燃燒,產(chǎn)生高溫、高壓煙氣推動透平葉輪作功帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,電能通過供電系統(tǒng)可供給離心式制冷機(jī)組或直接對外輸出。燃?xì)廨啓C(jī)排出的中溫?zé)煔庠谟酂徨仩t中通過與水熱交換產(chǎn)生蒸汽,供給溴化鋰吸收式制冷機(jī)組熱能或直接對外供汽。最后低品位的低溫?zé)煔獗慌欧拧差~定工況排煙溫度148℃。浦東機(jī)場能源中心"三聯(lián)供"系統(tǒng)的核心設(shè)備是一臺額定功率4000KW、輸出電壓10.5KV的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組和一臺額定蒸發(fā)量9.7T/H、供汽壓力0.9MPa的飽和蒸汽余熱鍋爐。此外系統(tǒng)中配備了與供熱相關(guān)的輔助燃?xì)馊加湾仩t,配備了與供冷相關(guān)的溴化鋰吸收式制冷機(jī)組和離心式制冷機(jī)組。該系統(tǒng)具有如下主要優(yōu)點(diǎn)：〔1設(shè)備簡單,安裝方便投運(yùn)快?！?系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì),配備了故障自動診斷、監(jiān)測系統(tǒng),設(shè)備的維護(hù)檢修方便快捷。〔3系統(tǒng)輔助設(shè)備耗能少,自用電率低于2%。〔4設(shè)備能快速啟動,冷態(tài)啟動僅40min,能起到可靠的備用電源作用。〔5使用壽命長,保養(yǎng)適當(dāng)壽命可達(dá)20～30年,同類機(jī)組有從70年運(yùn)行至今。燃料燃料〔天然氣/柴油對外供冷吸收式制冷機(jī)組對外供冷吸收式制冷機(jī)組燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組余熱鍋爐燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組余熱鍋爐對外供熱對外供熱對外供電對外供電三、浦東機(jī)場能源中心三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析浦東機(jī)場能源中心三聯(lián)供系統(tǒng)1999年底完成安裝調(diào)試投入試運(yùn)行后,由于并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)電負(fù)荷較低〔～2000KW,系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性差。通過試驗(yàn)和對運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,制定了系統(tǒng)改造方案,調(diào)整了負(fù)荷。于20XX6月完成了并網(wǎng)點(diǎn)的調(diào)整改造工作,20XX7月起就能以70%～80%的額定功率運(yùn)行〔3000～3200KW,系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性明顯改善?！脖?燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行宏觀分析表〔20XX7～12月序號項(xiàng)目耗量單價〔元小計(jì)1能源消耗天然氣〔Nm31656001.9314640.00柴油<t>424009600.00自用電〔kwh232800.716296.002支出合計(jì)〔元：340536.00項(xiàng)目產(chǎn)量單價〔元小計(jì)3能源產(chǎn)出蒸汽〔t54216589430.00峰時發(fā)電量〔kwh000.00平時發(fā)電量〔kwh6694700.7284487641.95谷時發(fā)電量〔kwh000.004收入合計(jì)〔元：577071.955盈利〔元236535.95說明：用電負(fù)荷調(diào)整改造前?！脖?燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行宏觀分析表〔20XX1～6月序號項(xiàng)目耗量單價〔元小計(jì)1能源消耗天然氣〔Nm32396661.9455365.40柴油<t>26240062400.00自用電〔kwh311200.721784.002支出合計(jì)〔元：539549.40項(xiàng)目產(chǎn)量單價〔元小計(jì)3能源產(chǎn)出蒸汽〔t1558165257070.00峰時發(fā)電量〔kwh000.00平時發(fā)電量〔kwh6730380.7284490240.88谷時發(fā)電量〔kwh000.004收入合計(jì)〔元747310.885盈利〔元207761.48說明：用電負(fù)荷調(diào)整改造前?！脖?燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行宏觀分析表〔20XX7～12月序號項(xiàng)目耗量單價〔元小計(jì)1能源消耗天然氣〔Nm311581161.92200420.40柴油<t>92224002212800.00自用電〔kwh1776800.7124376.002支出合計(jì)〔元：4537596.40項(xiàng)目產(chǎn)量單價〔元小計(jì)3能源產(chǎn)出蒸汽〔t143501652367750.00峰時發(fā)電量〔kwh28122550.8892500094.70平時發(fā)電量〔kwh40495580.6322559320.66谷時發(fā)電量〔kwh34290.2941008.134收入合計(jì)〔元7428173.485盈利〔元2890577.08說明：用電負(fù)荷調(diào)整改造后?！脖?燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行宏觀分析表〔20XX1～12月序號項(xiàng)目耗量單價〔元小計(jì)1能源消耗天然氣〔Nm328022531.95324280.70柴油<t>12313213.53955800.00自用電〔kwh2348610.7164402.702支出合計(jì)〔元：9444483.40項(xiàng)目產(chǎn)量單價〔元小計(jì)3能源產(chǎn)出蒸汽〔t280151654622475.00峰時發(fā)電量〔kwh50325480.9434745692.76平時發(fā)電量〔kwh78784680.6324979191.78谷時發(fā)電量〔kwh1029400.26527279.104收入合計(jì)〔元14374638.645盈利〔元4930155.24說明：用電負(fù)荷調(diào)整改造后,發(fā)電量有較大的增加,但油價已從2400元/t上漲到3213.5元/t?！脖?燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行微觀分析表能源成本及盈利20XX7～12月20XX1～6月20XX7～12月20XX1～12月平均負(fù)荷〔kw2301173030913159平均每小時支出〔元1170138720432292平均每小時收入〔元1983192133453489平均每小時盈余〔元81353413021197每kwh支出〔元0.510.80.660.73每kwh收入〔元0.861.111.081.11每kwh盈余〔元0.350.310.420.38下面〔表6根據(jù)浦東機(jī)場能源中心"三聯(lián)供"系統(tǒng)實(shí)際發(fā)生的運(yùn)行管理費(fèi)用、維護(hù)維修費(fèi)用、尚未大修的費(fèi)用預(yù)提以及設(shè)備投資等作綜合分析。從浦東機(jī)場能源中心"三聯(lián)供"系統(tǒng)運(yùn)行情況的分析,可以看到主要從以下幾個方面來提高"三聯(lián)供"系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,一、提高"三聯(lián)供"系統(tǒng)設(shè)備的負(fù)荷率,降低單位電量能耗,可以有效的提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率,降低維修成本。二、提高"三聯(lián)供"系統(tǒng)設(shè)備的投運(yùn)率,提高設(shè)備利用率,可以有效的降低管理成本,縮短投資回收期。四、燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)投資綜合分析熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)投資不僅要從能源利用的多樣性、提高一次能源利用率、有利于環(huán)境保護(hù)、削峰填谷作用等社會效益,也要從企業(yè)能源供給的安全可靠性確定投資的必要性,更要從企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益角度進(jìn)行綜合分析,以保證企業(yè)在滿足上述條件的同時,獲得必要的投資回報(bào),因此必須從設(shè)施的整個生命周期的投資費(fèi)用、能源費(fèi)用、運(yùn)行管理、設(shè)備的維修、投資回報(bào)等方面作出分析決策,下面就燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)投資作綜合分析。投資項(xiàng)目的技術(shù)分析要使"三聯(lián)供"系統(tǒng)獲得較好節(jié)能經(jīng)濟(jì)性是有條件的,對于冷、熱、電不同的"三聯(lián)供"系統(tǒng),選取合適的系統(tǒng)方案設(shè)置、設(shè)備配置才能有節(jié)能效果,且有較大的節(jié)能空間,合理配置機(jī)組是成功與否的關(guān)鍵。因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時就必須按各建筑物逐時電負(fù)荷、冷負(fù)荷、蒸汽熱負(fù)荷的測算,得到的負(fù)荷曲線并將它們分別疊加。根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)計(jì)運(yùn)行方案,系統(tǒng)方案設(shè)置、選擇合適的熱、電、冷比例,選擇合適的機(jī)型配置,或采用補(bǔ)燃技術(shù)以進(jìn)一步提高燃料利用率〔提高約10%及增加蒸汽產(chǎn)量,或結(jié)合采用水蓄冷技術(shù)將電能移峰填谷并延長機(jī)組運(yùn)行時間。熱電冷"三聯(lián)供"與熱電分產(chǎn)相比的節(jié)能條件計(jì)算式：式中：——三聯(lián)供發(fā)電效率—三聯(lián)供供熱效率—常規(guī)發(fā)電裝置發(fā)電效率—吸收式制冷系統(tǒng)能效比—電動壓縮式制冷系統(tǒng)能效比—熱電分產(chǎn)供熱效率—吸收式制冷系統(tǒng)需要的熱量Qc與燃?xì)廨啓C(jī)余熱量Q,的比值。=Q,—燃?xì)廨啓C(jī)余熱量—吸收式制冷系統(tǒng)需要的熱量當(dāng)上列不等式成立時熱電冷"三聯(lián)供"與熱電分產(chǎn)相比才是節(jié)能的。該式對我們方案的設(shè)計(jì)和合理配置機(jī)組具有一定的指導(dǎo)作用。投資項(xiàng)目的財(cái)務(wù)分析投資項(xiàng)目財(cái)務(wù)方面要進(jìn)行現(xiàn)金流量分析,現(xiàn)金流量是指企業(yè)在投資項(xiàng)目所引起的現(xiàn)金支出和現(xiàn)金收入的數(shù)量,現(xiàn)金流量的分析是投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)。投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析主要指標(biāo)及方法：〔1投資回收期〔P.B=〔2凈現(xiàn)值〔NPV投資項(xiàng)目的收益總現(xiàn)值與原始投資額的差額。凈現(xiàn)值用下列計(jì)算公式：I0－項(xiàng)目原始投資；Ft－項(xiàng)目第t年現(xiàn)金流量i－資金利率；n－年限。〔3內(nèi)部收益率〔IRR。內(nèi)部收益率是投資項(xiàng)目本身的投資報(bào)酬率。它是評價投資項(xiàng)目的重要財(cái)務(wù)指標(biāo)。內(nèi)部收益率計(jì)算公式：式中：i1－試用的一個折現(xiàn)率,一般高于銀行折現(xiàn)率；i2－試用的另一個折現(xiàn)率,要求i2﹥i1,〔i2-i1﹤5%NpV1－通過i1計(jì)算出的投資項(xiàng)目的凈現(xiàn)值；NpV2－通過i2計(jì)算出的投資項(xiàng)目的凈現(xiàn)值；從浦東機(jī)場能源中心的"三聯(lián)供"運(yùn)行情況和上列計(jì)算公式可顯示出,要使"三聯(lián)供"系統(tǒng)獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益,必須從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理上提高設(shè)備的負(fù)荷率,提高設(shè)備的投運(yùn)率,必須加強(qiáng)設(shè)備管理提高維護(hù)保養(yǎng)水平,降低設(shè)備生命周期成本,提高投資回收率,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。五、結(jié)論熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)投資不僅要從能源利用的多樣性、提高一次能源利用率、有利于環(huán)境保護(hù)、削峰填谷作用等社會效益,對企業(yè)提供能源供應(yīng)可靠的保障作用。企業(yè)可并能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。協(xié)調(diào)好各方關(guān)系確保電網(wǎng)公司、燃?xì)夤竞陀脩舾鞣将@益達(dá)到雙贏多贏的局面。熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)時合理配置機(jī)組是成功與否的關(guān)鍵,必須對熱、電、冷負(fù)荷作精確的計(jì)算,提高設(shè)備負(fù)荷率和提高設(shè)備的投運(yùn)率,能有效地提高設(shè)備運(yùn)行效率和降低設(shè)備管理成本,獲得最大的投資經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：[1]柳建華等熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能耗分析.上海市制冷學(xué)會20XX論文集[2]忻奇峰燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析[3]黃如竹發(fā)展高效燃?xì)饪照{(diào),促進(jìn)上海經(jīng)濟(jì),能源全面協(xié)調(diào)發(fā)展王偉軍個人信息單位：上海電力股份公司閔電實(shí)業(yè)現(xiàn)擔(dān)任職務(wù)：上海泛電能源科技總工程師上海閔行電力工程分公司付經(jīng)理、主任工程師中國制冷學(xué)會第五專業(yè)技術(shù)委員會會員上海市制冷學(xué)會空調(diào)、熱泵專業(yè)技術(shù)委員會委員上海市能源標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員職業(yè)經(jīng)理人：上海200245Tel:021-64301797021-64300261*2981..〔表6熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行成本綜合分析表項(xiàng)目說明20XX7～12月20XX1～6月20XX7～12月20XX1～12月1平均負(fù)荷〔kw23011730309131592平均每小時支出〔元11701387204322923每kwh支出