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胡建军:分布式能源技术在新区建设中的应用和实践

2018-08-15 15:02:50 中国能源网

编者按:2018年8月9~10日,以“分布式能源新时代?变革创新融合”为主题的“2018(第十四届)中国分布式能源国际论坛”在武汉召开,本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网研究中心共同主办。会上,武汉国博能源管理有限公司建设运营部副部长首席高级技师胡建军发表了《分布式能源技术在新区建设中的应用和实践》的主旨演讲。

本文根据论坛演讲实录进行整理。

我是建设运营部胡建军,本次交流的主题是分布式能源技术在新区建设中的应用和实践,分四个主题,第一国博项目的基本情况,第二是分布式能源的应用,第三是综合能源管控系统,第四是发展机遇与挑战。

国博项目情况,武汉新城国际博览中心,位于武汉市的汉阳区四新地区,以会展经济旅游为龙头,建设以展馆、展示为功能,集会展、科技、文化、商务、休闲、旅游居住于一体的多功能符合的国家博览城,整个项目总占地面积6253亩,净用地面积4270亩,规划总建筑面积是700万方,一期工程区总建筑面积是45.7万的国际展览中心,二期工程包括10万方的会议中心,国博中心成立于2006年5月份,是武汉市城投和成都设计城属下的两家公司共同组建,按照政府核准的规划方案,负责博览中心的融资投资建设和经营,一个是负责博览中心的项目融资、投资、建设和经营管理。

在国博中心,分了三期项目建设,一期项目里总体量45.7万方,光伏10.5MW,中心是12个展馆,中心园区利用设置了6兆瓦地源热泵,为展馆配套服务有110变电站,装机容量是2×50兆瓦,冷冻源有一期能源站提供能源配给。

在二期工程里是75万方,为二期工程配套的就是二期分布式能源站,主要是以天然气三联供为主,设置了1.28兆瓦的光伏,三联供的系统占建筑负荷的30%,余下70%用离心机和锅炉设备调峰,三期工程总面积是140万方的中间商务区和460万方的生态区,目前除了房地产做了,其他的中央商务区目前还在规划中,下一步的往区域性能源发展,每年的用电指标是5170万用电量,在光伏是18兆瓦,已建是1.28,环球中心有5兆瓦,一期里面也配套了相对应的离心机组,装机容量是4台,在天然气分布式能源方面,容量是21.5兆瓦,分两期建设,一期建设是12.9兆瓦,预留两台,分布式能源的定义大家比较熟悉,我们讲它的优势,具有安全、节能、环保、高效等特点,最重要的特点是挣钱。

因为它能实现高能高用,低能低用温度对口,在极低的温度,比如100度以下,在不可利用或者利用效率不高的时候,才用来排放,在环保上面,三联供机组,它的发电效率是40.6%,一次能源的40.6%来发电,余下的50%来吸收,制成冷水和热水,形成我们的三联供系统,在一立方可产生4度电,我们通过数据比较,可以达到4.06到4.05的量,优势具有以下几个特点,我们能源的综合利用,梯级利用,节能环保,安全可靠性方面,网络化、智能化、信息化管理方面,在投资收益方面,具有建设周期短,投资风险小,效益高的特点,尤其在特殊场合,商业密集区能安放楼宇式的分布式能源,可以集合在中心,不像我们电力通过远距离的输送,就地可以解决能源的用冷和电力方面的用能方便,它具有能源有效的损耗小、污染小,运行灵活系统经济性好的特点,更适合办公楼、楼宇、医院酒店,在数据中心和医院的效果最好,在博览中心因为负荷不同,曲线也不同。

投资分析在能源利用率高效方面,高温区能源利用44.6%,每一个厂商的设备不同,效能有一定的差异,基本可以达到发电量的40%,余热发电之后,产生的温度是365度,最后温度要充分利用,这个利用率可以达到50%,剩下的不到10%,我们二期分布式能源的综合效率可以达到85.6%,中国在制定的标准是70%,所以这个效率尽量要做到环保节能,氮氧化合物的排放,国家对它的环境要求,在线监测装置采取的是总量排放,下一步还要从发电机组250毫克控制在70毫克,投资方面具有投资效能,如果已经做了对电力方面的投资,就地解决分布式能源,不需要更多的电力方面的需求。

在先进性方面和我们的经济性方面,因为有了稳定的负荷和用能方面,它的经济收益还是可观,所以CCHP能确保城市能源网络的安全运行。

下面重点讲一下我们的项目怎么做,开发与建设方面,开发的流程主要是在项目的立项和电力的接入和发改委的立项审核,到最后的办理双证合一,办了一个建设许可进行项目建设,重点说的是项目的设计、建设、运维和市场四个维度。

在项目的开工之前,一定要考虑好在电力接入方面的工作,很多困惑在国网,我们前期经历过这个阵痛,在电力接入国博的有5台,分别接入的是国博区域的三个中心,在我们国博园区的第一机组是接到洲际中心,第二台第三台接到环球中心,这是原有的方案,在接入方案考虑到高可靠性就是双回路供电,和供电公司进行博弈的时候,国网有一个要求是2013号文有一个规定10千伏以下的电力接入部分不允许大于6兆瓦,所以方案很重要。

在方案确定的基础上进行电力设计,在电力接入方案完成以后,就会做项目的前期的设计,我们目前还是按照电力,分布式能源按照电力设计来完成,电力设计有的设备在完成相关的图纸,更多的三联供系统趋向于暖通,除了电网以外,其他的系统都是和民建和暖通系统相接近的,尤其在地下室布置的时候,更要考虑到我们的管线布置和机房的综合,因为我们先有了建筑,然后有能源站,所以在地下结构里,采用了三维设计,我们在展馆施工用建筑模型,用的效果比较好,在机电模型基础上,把机电模型放到这当中来,解决我们在设备布置和管线布局,我们标高只有5.6米,像迪斯尼其他在建的分布式能源项目,层高在11米,极低的空间下解决整个机房的控制,难度比较大,也是一个挑战。

在引用三维BIM优化过程中,我们构建的是分布式能源的BIM模型,通过BIM协同设计,虚拟拼装,可以通过虚拟空间看到将来的,或者施工过程中,要做到什么程度,做到什么效果,可以很清晰的看到,防止施工中的碰撞和后面的施工问题,同时在工厂化的预制方面,能发挥极大的功效。

在施工布局方面可以优化方案,通过BIM把模型打开,或者现在怎么施工,怎么安排,怎么采购,怎么安装,都可以在这个平台上完成。

在工程管理过程中,我们是全过程使用的BIM,通过这个BIM基础上,开发了智慧工地,把我们的防控、监控和现场的多个环节利用上,最后延伸到运维管理,就是一个系统的全过程进行延伸,武汉市监委以智慧工地为标准,在武汉市进行推广,我们有BIM应用以后,再通过BIM的三维空间基础上,由设计单位进行纵深的完善和设计,很清晰的可以看到,这是一种先进的对比,虚拟是什么,最终形成的成品是什么,在图片上可以很清晰的看到。

能源站分了7个防火分区,锅炉房和主机房为防爆分区,在机房布置基础上,对建筑负荷进行调研,进行前期的负荷设计,酒店和海洋乐园按每平方150瓦乐园来考虑,采暖按100瓦的指标计算,得出设计总量44.7兆瓦的冷和21.3兆瓦的热,通过总量计算出相对应的设备选型,得出来最终的设备装机容量,装机容量方面我们使用系数,因为展馆同时使用率,按照0.6的系数,因为展馆不像数据中心按照1.1或者1.0,我们洲际酒店和环球中心是按0.7的系数来考虑,分近期和远期项目。

负荷确定以后,对设备选型,把主机、控制系统、设备选型一一落实。

另外要做的是工程建设,总包单位是中能建广东火电,设计单位是中南电力设计院,电力接入比较麻烦,最终的并网实现了将近一年的时间,工程管理过程中,三同时和精细化管理很重要,可以保证项目的成功和精细化,打造成湖北省真正意义的分布式能源站。

第七是材料的运营管理,有了好的设计和施工,再看看运维,我们是按照项目的分期建设和负荷的不同季节,像冬季、夏季,每一个季节的用冷量不一样,负荷不一样,采取不同的模式来优化,夏季和冬季的模式是以三联供为机载负荷,剩余的用调峰设计来调峰,目前我们是103万方,设计冷负荷的基础上,做一个经济分析,我们会经常看到一些大佬谈到了,离心机组的效率高,锅炉的设备可以达到90%,其他的只有40%,这是偷换概念,我做一个数据让大家来看,南京天然气发电,消耗的是天然气,我们用一个负值38800,产出的是电和冷,得出来的经济价值,比如说526,同样离心机组来制冷,冷量的基础上来制冷,离心机组消耗的电数据的对比很明显。

同样用供热的方式,三联供常规机组来对比,经济性不言而喻。在谈运营管理中,好的运营管理要有好的团队,和你管理的机制,我们这个机制里定编15人,分了三个组首先保证运营,四班两倒采用综合工时制,检修运维组对设备进行保障,在生产数据方面分析,因为这个行业有一点不同,需要一些特殊工种,比如高压这一块,制冷和相关的专业,一个人要持多种上岗证,要求我们的技术人员素质高,还有一些进口设备。

另外是我们怎么把这个做好做优,通过把一二期两个能源站,因为它是不同时期来做的,一期在2011年使用,二期能源在2016年投入使用,实现了互联互备,通过这个调剂以后,我们电量原来是5170万,通过三联供,供电量下降3170万,把能源的综合利用做到一种极致。

在能源互补上,一期二期三期,我们分了三期项目,把电力、冷源、热源进行整体的规划和调配,可再生能源渗透率大于50%,分布式能源的优势有七大特点,我说一下就是环保,氮氧化合物的排放,二氧化碳的排放,我们看一下这个数据对环保的意义很重大,在市场方面现有的基础上,也拓展了新的业务,我们设计是103万方,但是设计量会比较大,通过设备的优化和能源的优化,以及运行侧的优化,挤出中间的量对外供冷,增加了40万方的供冷面积,把我们的效率提高。

我们把供给侧和需求侧进行耦合,通过网络的多能互补方式,把地源热泵光伏和冷热三联供和管控平台,把多能互补进行优化,形成一种网络,通过IBC、TCP的方式,网络平台消化了DCS系统和CCHP的系统,通过网络把各个光伏和装置,通过云平台上传到管理平台上来。

有一个特点我们在能源系统里,做了一个大胆的尝试,就是采用了智能高效系统,电力行业更多的考虑能源效率,作为这个项目来说,要有生命力和效率,我们更多的是把能源综合效率放在首位,我们在这里实施了高效流体管理系统,把子系统进行分控。平台上面可以在监控系统、管控系统和相关的报警、报表、微网方面都在平台上集中显示和进行大数据分析控制。

另一个特点每年都有科技创新的任务,现在手机随时可以看到现场的数据,比如说收集移动终端可以看到大数据,可以看到管理人员提高工作效率,可以看到数据报表,有好的设计和一流的设计,加上精细化的建设和高效的运维管理,才是一个优秀的项目,能源公司从事的这方面的工作,采取了这种由运维管理团队,采取这种全过程一体化的服务,这个项目里面具有几个特点,比如说在示范项目上,有微网和多能互补,天然气分布式,具有这方面的示范作用,能源综合的创新,能源运行模式的创新,储能配置和运行策略的创新,紧跟着时代跨越式的发展,推动新时代的能源转型,也是要建设高效节能环保方面,促进社会的可持续发展。

第四是发展机遇与挑战,通过这个数据可以看到,在2017年12月份全国的数据来看,装机容量分布式方面,以及在区域性的能源装机容量占比,哪些单位在做这件事,通过数据报表来看,燃气公司占比最多,然后是电力公司和相关的投资主体,我们知道谁在干这件事,再看看国内外的,在能源发展现状过程中,还有多大的差距,天然气分布式能源,不到全国装机容量的2%,欧美国家比如美国、日本、欧盟可以到13%,甚至会更高,所以中国来看这个距离还比较远,有更长远的发展空间,所以我们对未来要有希望,面临的分布式能源影响它的六个因素,在气价方面成本、并网、认知度方面,比如天然气价格,各位领导在前面说了,在技术方面是一个复杂的系统,不仅仅是电力和暖通,有很多的并网的同步周期和电网如何实现功能方面,和发电机组的技术方面,还有一些技术需要突破,在环保收益方面,通过这种天然气改善环境,会有一些回报,促进节能环保的收益,对这个产业更好。

我提出四种理念,第一个分布式能源与需求侧管理和节能服务,与售电侧放开之间的跨领域交叉融合协同发展。第二是来自国内的能源结构转型,还是国内外低碳能源发展的双重压力,预测分布式能源将在中国将迎来爆发增长,需求侧管理和节能服务,会迎来一个历史性的发展机遇,我们把需求侧和节能服务,倡导一个发展方向,电改已经改变了方向,第四是能源托管和能效托管,也是我们以后下一步的盈利模式,通过互联网的竞争浪潮,分布式能源将实现跨越式发展。

我们的产业在发展,发展机遇与挑战始终相辅相成,结合国博园区的应用和实践,提出以下几个观点。

1、制定科学的价格体系,探索推动产业健康发展的运营模式。我们没有走向市场化的价格,都是政府指导。

2、是充分发挥分布式能源的资源配置功能。

3、规划设计从前沿规划阶段,就要把分布式能源领域做到区域规划中,来形成多内互补集成优化负荷资源系统配置。

4、完善设计和运行标准,加强相关的技术研究和成果推广,提高分布式能源的运行管理和控制水平,积极推进成果的实用性、商业化。我的汇报完毕,谢谢大家。




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责任编辑: 张磊

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