赵冉：区域能源发展方向及主机设备选型

编者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式•激活新动能”为主题的“第十六届中国分布式能源国际论坛暨2020综合能源展览会”在山东济南召开，本次论坛由中国能源网主办，中国能源研究会分布式能源专业委员会、水发能源集团有限公司联合主办。会上，荏原冷热系统(中国)有限公司销售总监赵冉发表了“区域能源发展方向及主机设备选型”的主旨演讲。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

感谢大家，今天听了很多的报告了，我这是最后一个了，今天我这最后一个报告，可能微观的东西讲的比较多。

首先跟大家再汇报一下荏原的历史，荏原是成立于1912年，主要最早发明了全世界第一台离心式的水泵。现在有三个事业，第一个风水力事业，还有一个环境工程事业，第三个是精密电子事业。

荏原的历史，是1912年创业，是发明了离心泵，1929年发明了机组，1966年生产了世界首台吸收式热泵。1970年开始和东京煤气公司合作开发了全世界最早的直燃机。一个是吸收式制冷机，还有一个是离心式冷冻机，其中吸收式制冷机在全世界翻译成多种文字，应用于大学的教材。

荏原我们这个公司现在的产品一个是吸收剂制冷机组和离心螺杆热泵机组等等产品。从吸收式制冷机来说从1996年到2012年，一直位于国内的行业领先地位。

区域能源发展的主要方向，我们认为是有这么几个方式。第一个现在主流的比较常见的一个是水/冰蓄冷，第二是地源热泵，第三分布式能源。研究方向，第一是大温差设计。第二是变频技术应用。第三是自然冷却。评价指标，第一，能源利用效率;第二，经济效益;第三，碳减排。

我们开始介绍天然气分布式能源，这是一个典型的系统图。中间这部分是一个内燃机，后面这部分是一个烟气热水型的，给内燃机配套的消化冷机组，右侧这是一台离心式机组。现在因为能源状况不同，它的运行的时间段也不同，往往它应该做成一个耦合的系统。

那么对于天然气分布式能源的选型，下面着重谈一下。

从选型上来说，整个大的系统，我们通常的做法跟国外的情况是不一样的，我们现在大部分都是有两种方式，第一种方式是以冷热定电的方式，无论是燃气内燃机还是燃气轮机，冷发的时候效率最高，我们希望它满发满用得到最好的效率。第二种方式是数据中心的方式，这个我待会儿再说。

你这个天然气一般的项目来讲，我刚才讲冷热定电，怎么定法呢?基本上按照整个冷负荷的33%来定，天然气分布式能源一般来讲是20到30这个范围，来保证它的满发满用，这个系统能够长期高效的运行。

对于荏原来讲，我们参加了国家标准院几个标准的起草。第一个是分布式能源的热电技术条件，制冷和供热单元。第二个是国家标准院分布式源统节能率的计算。第三个，现在已经标完了，国家标准院在今年1月份已经过会了，通过马上就看到了。

天然气的情况，基本上我们常规做法是一个8600大卡，天然气能出4千瓦的电，然后还能出4千瓦的冷，都是每小时的计算单位，这里头有几个问题跟大家也在着重讲一下。一个是微燃机的应用，针对这种设计来讲是没法实现了，这个就是说我们一般来讲，温度降到170度，这个系统来讲，对天然气分布式能源来讲是很决定性的，按照国家标准院的标准来说，我们应该达到制冷120度的排烟排放温度。170度再往下降都存在这个问题，可以自己生成一部分热水，然后再加一个热水发生器，这样能够扩大整个系统的制冷量，同时能把这个烟气的温度也能降到120度。如果是溴化锂机组的排烟温度越高，那么说明它的制冷量越小，或者说它制冷机的CUP值越低，那么应该它的设备的造价也应该越便宜。但是过去来讲，我们做过160度排烟，也有180度排烟，这种项目也都做过。现在目前从发改委来讲和能源局来讲，或者国家标准院来讲，已经明确了120度的选型。

燃气轮机的配套有这么几个问题跟大家汇报一下。第一个考虑余热条件，发电机机组的品牌不一样，虽然可能都是两兆瓦的机组，温度都不一样，可能同样一个型号，在北京和上海用也不一样，所以它所有的数都是变动的，都是一个线性的。第二个问题，烟气的条件，烟气的进出口温度，还有最后的排气压力，烟气成分和密度不一样。第三个是缸套水的条件，右边这张图，我们现在应对于不同的温差有两种选型的方式。第一种就是用普通的直燃机来做的烟气热水机，加了一个热水发生器来实现的，比如缸套水的温度比较大，或者温度比较低的情况，有一种用热水型的机组基本本体做的烟气热水机。

第二个问题，用户的需求侧。第一个就是要考虑机组的形式，你是用烟气热水型的，当然了你供热的温度和你卫生热水的温度这又是一个很大的变数，对于机组的成本和能效来讲，起了很大的一个决定性作用。

第三个制冷的要求，冷水和冷却水的温度。

第四个采暖的要求，进出口的温度，缸套水是否提供隔离板换。再一个方面是具体的配置要求，是否考虑防爆。前五年推出去很多的项目我们天然气分布式能源对于机组的招标过程当中，往往的设计要求是防爆的，我个人来讲是非常反对这种做法的。因为从建设部规范来讲，无论是锅炉房还是我们的直燃机房，还是我们冷机的机房都不存在防爆的要求，比如锅炉也好，直燃机也好，都没有要求做防爆，为什么这种系统非要做防爆呢，你做了防爆以后得花了好多钱，影响了系统效率。

第二个问题，就是烟房的调节方式，根据不同的项目有不同的应用。有的项目比如4兆瓦级的，我们建议还是考虑到安装的问题，这些方便性还是采用两个两通的方式比较好，当然了一个三通阀也是可以的。

再一个，你机组的采暖流程，热水要求多少度，我们这个是可以达到90度的供热。再还有一个设计，有些项目，你比如说我们在上海华能提供的烟气热水器是配套卡特彼勒的燃机。

对于分布式能源溴化锂的机组其他配套，可能机房里还有天然气的直燃机，刚才华电的领导业介绍了他们北京的华电科技园的项目，这项目我也去过好多次，采用这种方式。还有蒸汽的，比如说我用余热锅炉再做成蒸汽。比如说250度以上，原则来讲我们认为是可行，250度以下就建议还是采用余热锅炉的方式。

可以单一的热源或者多种能源同时耦合的组成驱动，最低可以指出5度的冷水。

这里面提出几个问题可以思考一下，第一，设备选型，水泵变频。设计的时候保证发电机组满负荷运行，对应的机组也是满负荷运行。在这种满负荷工作的时候，你这个配套的水泵是否必要?我个人感觉，从二次泵来讲，考虑变频是必要的，是科学的，但是冷泵搞科学的话是否合适，在不同的项目上是不一样的，大多数项目对于冷机的能效来讲没有好处，一般来讲，冷却水温度降低一度，那么冷冻及的效率可以提高3%，基本上来讲暖通专业我们是这么算这个帐的。

第二个问题，烟气热水型溴化锂机组补燃?制取卫生热水?溴化锂机组补燃设计建议充分考虑现场条件，确定补燃必要性，不建议采用烟气热水及从本体上制取卫生热水。

第三个问题，溴化锂机组与调峰电制冷机组共用冷却塔。共用冷却塔主要应考虑溴化锂机组停机时稀释期间冷却运营情况，可考虑部分冷却。

第四个问题：排烟深度利用。

对于目前国内的空调能耗来讲，在北京上海这种大型建筑来讲，如果从公共建筑节能标准来讲，甲级写字楼可能占的能耗，中央空调占47%，酒店占59%，商场占50%，目前来讲是这样一个情况。根据现在大家有一个概念，在高效机房这个概念，广东现在实践的比较多，也做了很多项目，对于系统的CUP值，现在大家普遍暖通的专业来讲，我们都比较关注这件事儿。从现在来讲，大部分我们的系统CPU值3.5，3.2，2.9达到4.4，5.0，新加坡给的标准是7.0到5.9以上，新加坡的立法容量不能低于1.17。在这里头应对于能效的产品，实际上来讲我认为从节能型来讲，肯定不是一个好的选择，因为它是一个利用余热的设备。从能效来讲，当然首选还是压缩式的，还是离心式的机组。我们应对这个产品，在国内市场现在主推有两款产品，第二个是BF变频的高效离心机，这个是国标规划可以做到7.25。首先看这个机组，是可以从负10度一直到65度的供热温度，可以应对于通常的我们的热泵，我们的蓄冰工况，RTBF，这个重点打的是我们小冷量的机组。

还有一款能到98度的高温热泵。

机组的选型，因为时间关系我就不太强调说了，从你的一般离心机来讲，看你的容器的换热面积。

我们还要选足够大的冷却塔，越小应该是对冷机的能效提升是最有用的。

这个就是说所谓的一体化机房，包括高温出水，低的冷却水温度，以及我们用110度的弯头。这个是一体化机房的图片，这个是免安装的，最近刚刚在深圳燃气，主调试的项目。

这个水泵的选型也是这样，采用泵组能够一一调节，一一对应。

自控现在发展的比较快，包括现在云的方法，带记忆，能够学习的自控，现在的应用都是在一个比较广泛的水平上了，对于数据的统计都有很好的作用。

最后讲几个用户，一个是东京的晴空塔。另外一个分布式能源天然气来讲，可能国内大家都知道二本木，采用我们的荏原2500组6台，这个是北京大兴国际机场，由我们生产的热泵，共52度的热泵，高压变频的。

上海浦东机场，这个是前年的项目，12台2000吨的机组。

还有一个是配套的燃气轮机加余热锅炉的，单机是1000万大卡的。联通的德清，4.3兆瓦的内燃机配套的我们9台，溴化锂机组。其他的数据中心还有环川的等等。世博片区也是了5年的项目。广州万博刚才给华电的领导也说了，我们是配套了8.8兆瓦的单机。

分布式能源天然气这块我们有65个业绩，也欢迎大家有什么问题跟我们多交流，多反馈，谢谢。