浙江省內(nèi)一次能源較缺，燃煤增量受限，發(fā)展新能源，其大致范圍是垃圾發(fā)電、生物質(zhì)摻燒、風(fēng)電、光伏、地?zé)岱矫嫖鍌€(gè)方面。垃圾發(fā)電選址受限，省內(nèi)生物質(zhì)資源短缺、收集困難，風(fēng)電、尤其是海上風(fēng)電方興未艾，太陽(yáng)能光伏已遍地開花;風(fēng)電、光伏集中發(fā)電尚可，卻無法完成高效供應(yīng)冷、熱;浙江省內(nèi)有一定的地?zé)豳Y源，但目前作為較大規(guī)模的能源供應(yīng)可能性不大。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，實(shí)力雄厚，再加上早已建立的密集的天燃?xì)夤?yīng)網(wǎng)絡(luò)，基于燃?xì)獾姆植际侥茉幢貙⒊蔀榻窈笳憬?nèi)綜合能源發(fā)展的最重要一極。

1、系統(tǒng)的組成

從目前情況看，基于燃?xì)獾睦錈犭姺植际侥茉聪到y(tǒng)設(shè)備主要包括燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、溴化鋰制冷/熱機(jī)、大型電空調(diào)、柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)?余熱/電鍋爐、蓄冷/熱罐等，其中關(guān)鍵設(shè)備為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、溴化鋰制冷/熱機(jī)，前兩者基本以進(jìn)口設(shè)備為主，后者有不錯(cuò)的國(guó)產(chǎn)設(shè)備。

燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)進(jìn)汽壓力要求高(一般高于次高壓級(jí)別(0.4-1.6MPa))，而城市天燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力多為0.4MPa以下，這方面燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)適應(yīng)性更好，更能適應(yīng)城市建筑安裝與防火規(guī)范的要求;另外，同等級(jí)的情況下，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排汽溫度一般要比燃?xì)廨啓C(jī)低50℃左右，發(fā)電效率更高，尤其是冷、熱負(fù)荷需求較小的情況下，更具有優(yōu)勢(shì);另外，目前的燃?xì)廨啓C(jī)單機(jī)容量偏大，微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展又不成熟，在單機(jī)電功率2000kW這個(gè)級(jí)別，主要是以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為主。基于這三點(diǎn)，目前，基于燃?xì)獾姆植际侥茉矗浒l(fā)電設(shè)備還是多選用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)。

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排煙余熱或用來制熱，或用來制冷，具體主要根據(jù)用戶需要來設(shè)計(jì)。制熱的話，一般選用余熱鍋爐，可以提供高溫高壓的蒸汽，也可以提供生活用熱水;制冷的話，一般選用溴化鋰制冷機(jī)。

溴化鋰制冷機(jī)使用熱源來驅(qū)動(dòng)，其中除了較小的水泵外，無大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。它的驅(qū)動(dòng)熱源可使用蒸汽、熱水、也可以使用煙氣(最低175℃左右)，在冷負(fù)荷需求量較大時(shí)，甚至可以使用天燃?xì)庋a(bǔ)燃，當(dāng)然這要在設(shè)備選型時(shí)就要確定。溴化鋰制冷機(jī)使用水為制冷劑，由此決定其能提供的冷凍水溫度的最低溫度不可能太低，一般可提供7℃以上的冷凍水，通過管路輸送、換熱器換熱，可為用戶供冷。當(dāng)然，也有溴化鋰制熱，一般可提供110℃左右的熱水。

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與溴化鋰制冷機(jī)一般采用一對(duì)一的單元制配置，它們均需要冷卻水來維持它們的正常循環(huán)工作，其中燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的冷卻水中分缸套水與中溫水，前者出口溫度一般為95℃左右，可用來供熱，而后者出口一般為60℃左右，一般不再利用;溴化鋰制冷機(jī)的冷卻水一般也不再利用，可通過機(jī)力通風(fēng)設(shè)備散熱后循環(huán)使用。

大型電空調(diào)也叫冷水機(jī)，一般設(shè)計(jì)作為故障備用或頂尖峰冷負(fù)荷使用，當(dāng)然，當(dāng)冷負(fù)荷需求大而電負(fù)荷需求小時(shí)，也可以用發(fā)出的電驅(qū)動(dòng)電空調(diào)，以增加制冷量;電空調(diào)單機(jī)電功率一般設(shè)計(jì)為單臺(tái)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電容量20%左右。還有柴油發(fā)電機(jī)，也是作用故障備用或頂尖峰電負(fù)荷使用。

蓄冷罐在分布式能源站中的地位很重要，起到轉(zhuǎn)移負(fù)荷的作用。比如，可以將晚上剩余的冷負(fù)荷蓄起來，移到白天使用，有它在，整個(gè)分布式能源站的負(fù)荷調(diào)節(jié)會(huì)平穩(wěn)很多，當(dāng)然，它的另一個(gè)作用是事故備用，也就是說，一旦溴化鋰制冷機(jī)、電空調(diào)均故障時(shí)，蓄冷罐要頂上一段時(shí)間，具體時(shí)間長(zhǎng)短根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)確定。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)

國(guó)家要求，分布式能源系統(tǒng)年平均能源綜合利用效率要達(dá)到70%以上，實(shí)際上，這是不難達(dá)到的。與傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)方式相比，基于燃?xì)獾姆植际侥茉从捎谏倭死湓磽p失，其設(shè)計(jì)綜合能源利用率輕松可達(dá)80%以上。一般地，就基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站的能量利用看，其天然氣提供的能源中，40%用來發(fā)電，25%由內(nèi)燃機(jī)煙氣余熱排出后用來制冷/熱，15%由缸套水帶走后也可利用，5%由內(nèi)燃機(jī)中冷器散熱、5%從潤(rùn)滑油散熱、10%其它消耗，損失的能量合計(jì)一般不超過20%。

以為一個(gè)約24萬m2的建筑配套建設(shè)的基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站為例，提供冷熱電負(fù)荷，安裝兩臺(tái)容量2200kW的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)、2臺(tái)制冷量為5800kW的溴化鋰制冷機(jī)、4臺(tái)地源熱泵(制冷、冰、熱)、1臺(tái)直燃機(jī)、兩臺(tái)燃?xì)忮仩t(共3000kW)，再加上一些輔助設(shè)備，總計(jì)設(shè)備投資約6300萬元，再加上建筑成本600萬元、安裝費(fèi)用1500萬元，其它費(fèi)用900萬元，總計(jì)投資共約1億元。其收入主要來自賣冷、熱、電，對(duì)其收益率影響最大的是冷、熱價(jià)格與天燃?xì)鈨r(jià)格。一般情況下，可以做到總投資收益率7%以上，靜態(tài)投資回收期10年左右。另外，政府補(bǔ)貼也是項(xiàng)目的一個(gè)重要收入來源。就運(yùn)營(yíng)成本而言，天然氣費(fèi)用可占三分之二左右。

就所了解到的情況看，影響后期天燃?xì)夥植际侥茉凑具\(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的最重要因素還是冷熱電負(fù)荷及其匹配情況。項(xiàng)目可研階段，負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，建成后運(yùn)行狀態(tài)一般不錯(cuò)，不少項(xiàng)目長(zhǎng)期處于停運(yùn)狀態(tài)或虧本運(yùn)行，其最最重要的原因就是預(yù)測(cè)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷相差太大，當(dāng)然這其中的原因是多方面的，除了可研水平低外，還有政府違約等不可控制因素。

3 基建、調(diào)試與運(yùn)維

基于天然氣的分布式能源站建設(shè)與常規(guī)發(fā)電站有相似之處，許多地方可以借鑒。不同之處主要有以下幾個(gè)方面，一是此類項(xiàng)目政策性較強(qiáng)，通常涉及到巨額的政府補(bǔ)貼，對(duì)相關(guān)政策的細(xì)致深入的了解，有利于自身利益最大化;二是此類項(xiàng)目一般緊靠市區(qū)，有時(shí)甚至就在居民區(qū)，安全、消防、市政等要求較高;三是需要就并網(wǎng)問題與電力部門進(jìn)行細(xì)致的溝通，從目前情況看，多數(shù)此類項(xiàng)目采用“并網(wǎng)上網(wǎng)”的模式，而對(duì)于能源站來說，采用“余電上網(wǎng)”模式才能使利益最大化;四是多數(shù)情況下要與用戶同步建設(shè)，建設(shè)規(guī)模與用戶的發(fā)展相適應(yīng)，為此要與用戶、政府各方進(jìn)行不斷溝通。

與常規(guī)電站一樣，調(diào)試工作很重要，但分布式能源站的調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，尤其是機(jī)務(wù)專業(yè)的調(diào)試，工作量不是很大，多數(shù)工程都沒有專門的調(diào)試單位，而是由業(yè)方或運(yùn)維方與設(shè)備廠家一起完成的設(shè)備的調(diào)試工作。但無論誰來做這樣工作，基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑镜恼{(diào)試一般還是分為分部試運(yùn)、整套啟動(dòng)試驗(yàn)、試生產(chǎn)三個(gè)階段。需要調(diào)試的設(shè)備或系統(tǒng)主要有：閥門、水泵、給排水系統(tǒng)、消除系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷溫水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)缸套水系統(tǒng)、化水系統(tǒng)、鍋爐、發(fā)電機(jī)、電空調(diào)、柴油發(fā)電機(jī)等。

維護(hù)與檢修是基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式電站一項(xiàng)重要工作，尤其是對(duì)長(zhǎng)期處于重載運(yùn)行的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的維護(hù)十分重要，它的維護(hù)分日常維護(hù)與定期檢修。像家用小汽車一樣，日常維護(hù)包括火花塞檢查與更換、潤(rùn)滑油及其過濾器更換等，一般每運(yùn)行750小時(shí)、1500小時(shí)、3000小時(shí)、6000小時(shí)均要進(jìn)行相應(yīng)檢查。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的檢修也分小修、中修與大修，檢修周期為：小修15000小時(shí)(約花費(fèi)3-4%新機(jī)成本)，中修30000小時(shí)(約花費(fèi)10-12%新機(jī)成本 )，大修60000小時(shí)(約花費(fèi)25-30%新機(jī)成本)。

與燃?xì)廨啓C(jī)相比，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的負(fù)荷適應(yīng)性要差很多，比如它不能承受30%以上的負(fù)荷突變，再比如它的負(fù)荷由100%突降到50%時(shí)，頻率與電壓穩(wěn)定時(shí)間要20s左右。一般情況下，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)運(yùn)行要求每步加載負(fù)荷不大于10%。當(dāng)然，采用渦輪增壓技術(shù)可以增加機(jī)組的抗負(fù)荷突變能力，但也很難改變很多。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)在以下情況下會(huì)保護(hù)停運(yùn)：過負(fù)荷(超額定負(fù)荷10%)、超速(超額定轉(zhuǎn)速2%)、潤(rùn)滑油壓力低、水溫、水位故障、蓄電池故障(蓄電池用于自身勵(lì)磁)、功率方向故障、緊急停車故障等。

了解得知，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)運(yùn)行可靠性不是很好，比如某能源站有5×4.4MW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組，據(jù)說每年總計(jì)故障停運(yùn)約20次，主要原因是火花塞等小故障。在單體設(shè)備不可靠的情況下，需要通過好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)這個(gè)不足，要確保各設(shè)備在故障的情況下相互支援，而不使能源供應(yīng)中斷。

國(guó)內(nèi)基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑镜木S護(hù)一般外包。能源站的運(yùn)行人員也不多，具體根據(jù)機(jī)組數(shù)量而定，一般地，供冷/熱面積25萬m2的能源站，采用1臺(tái)內(nèi)燃機(jī)與溴化鋰制冷機(jī)、2到3臺(tái)電制冷，1到2臺(tái)燃?xì)忮仩t，運(yùn)行人員一般為9人，分4班，1人備用;另設(shè)管理人員4名，主其中主管1人，機(jī)械、電氣工程師各1人。

4 可研與設(shè)計(jì)

如前所述，良好的可研，直接決定能源站投運(yùn)后的經(jīng)濟(jì)效益。其中負(fù)荷計(jì)算是其中重要一環(huán)。負(fù)荷包括冷、熱、電、蒸汽等，建筑行業(yè)有相應(yīng)的計(jì)算依據(jù)，但計(jì)算結(jié)果往往偏差較大，精確的計(jì)算需要對(duì)用戶更為細(xì)致的調(diào)查，對(duì)于已存在的用戶，這種方法尚可以使用，對(duì)于未來的用戶，還是需要設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，并依賴相關(guān)方良好的契約精神。由于基于燃?xì)獾姆植际侥茉瓷婕暗降哪芰哭D(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較多，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求工藝簡(jiǎn)單，不求余熱全利用，抓大放小即可。

分布式能源站設(shè)計(jì)的一般流程是：資料收集，負(fù)荷分析，發(fā)電設(shè)備選型，余熱設(shè)備選型，調(diào)峰設(shè)備選型，輔助設(shè)備選型，系統(tǒng)綜合熱力計(jì)算，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，不同方案比較選優(yōu)，可借助于專業(yè)的軟件來完成上述工作。就發(fā)電容量選型方面，基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑疽话悴捎?ldquo;以電定熱”的方式，選型原則是：保證設(shè)備發(fā)電及余熱盡可能的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，一般步驟如下：

(1)根據(jù)用戶資料，計(jì)算電、冷、熱的設(shè)計(jì)負(fù)荷。(給出冷、熱、電的全年逐時(shí)變化圖，即以小時(shí)為計(jì)數(shù)單位，全年8760小時(shí)，繪制全年負(fù)荷逐時(shí)變化圖。)

(2)選發(fā)電設(shè)備。繪制電力負(fù)荷變化延時(shí)曲線(即知道保證某一負(fù)荷以上的小時(shí)數(shù))。比如，保證全年滿負(fù)荷時(shí)數(shù)3500小時(shí)以上的最低負(fù)荷在4000kW左右。據(jù)此來選擇發(fā)電機(jī)組，比如上述數(shù)據(jù)可選擇兩臺(tái)發(fā)電容量為2000kW左右的內(nèi)燃機(jī)組。

(3)選余熱設(shè)備。根據(jù)選定的內(nèi)燃機(jī)，計(jì)算其可利用余熱(冷)量，一般按這一計(jì)算結(jié)果的2.5倍選擇制冷(熱)機(jī)組;必要時(shí)可采用補(bǔ)燃設(shè)備。

(4)選擇調(diào)峰設(shè)備。由設(shè)計(jì)的總負(fù)荷，減去上述設(shè)備負(fù)荷，選電空調(diào)、燃?xì)忮仩t與蓄能箱，也可以增加太陽(yáng)能熱設(shè)備等。

(5)選附屬設(shè)備。一般按一對(duì)一原則選泵。

據(jù)了解，由于靠近市區(qū)或生活區(qū)，基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站噪聲防治工作也十分重要，在設(shè)計(jì)階段就要充分考慮。