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分布式供能系统在医院的应用研究
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摘要:引言 分布式供能技术符合“温度对口、梯级利用”原则,具有高效节能、运行可靠、污染物排放少等特点,同时还可以改善电源结构,削峰填谷,提高供电安全和应急能力[1]。 医院
引言
分布式供能技术符合“温度对口、梯级利用”原则,具有高效节能、运行可靠、污染物排放少等特点,同时还可以改善电源结构,削峰填谷,提高供电安全和应急能力[1]。
医院是用能大户,能源消耗大约是一般公共建筑的2 倍,同时对供电的可靠性要求特别高[2]。分布式能源作为一种独立式电源,在常规供电系统外,可以为医院多提供一路可靠的电源和冷热源,摆脱对大电网的依赖。
保证运行时间是分布式联供系统经济可行的重要因素[3-4]。医院负荷规模较大且同时具有冷、热和电负荷,平均热电比接近2[3],最适合发展分布式供能系统[5],并且适合常年运行分布式能源系统[6]。
但是在设计分布式供能系统时,常常基于某一固定工况,当用户的冷热电负荷变化较大时,系统全年实际运行时低负荷时段多,全年运行效率远低于设计值[7]。医院负荷波动较大,因此在设计分布式能源系统时必须根据实际情况,综合考虑各方面因素来确定分布式能源系统的配置[8],结合其运行工况,保证系统全年高效率运行。
以广州某新建医院为例,分析其负荷需求,设计了一套分布式供能系统,并分析其运行方式及经济性。
1 负荷需求
该新建医院为某医院的分院,建筑面积约11万m2,500 张病床床位,单体楼建筑,主要用于医疗和实验研究,不考虑后期扩建工程。
考虑到不同类型的医院负荷特性也不同,该新建医院的实际负荷还未知,暂将其本部医院作为参考医院,按参考医院的实际运行负荷预估新建医院负荷。
参考医院目前在用,占地面积约为2.3 万m2,建筑面积约8.5 万m2,其中地上23 层,地下2 层。根据参考医院近期某年逐月总耗电量和空调耗电量,新建医院按相同的单位建筑面积耗电量考虑,得到新建医院的逐月电负荷和冷负荷。
1.1 电负荷
将医院的用电分为两部分考虑,即非空调电负荷和空调电负荷。其中非空调电负荷包括照明、插座、电梯、大型医疗设备等电力设备负荷。传统的医院供能方式是采用电空调供冷,而新建医院拟采用分布式供能系统,供电、供冷、供热一体化,因此将非空调电负荷和空调电负荷分开,电负荷仅特指非空调电负荷。新建医院的逐月电负荷如图1 所示。其中,最低值为735kW,最高值为3095kW,平均值为1684kW。
1.2 冷负荷
根据空调耗电量,电空调综合COP 按4.5 考虑,可以得到冷负荷。新建医院的逐月冷负荷如图1 所示。冷负荷全年波动较大,最低为1629kW,最高为9529kW,平均值为6179kW。
图1 月负荷曲线
1.3 生活热水负荷
根据规范[9],生活热水定额按如下标准选取:医院住院部100L/(床·d),医务人员90L/(人·班),门诊部10L/(人·次)。选取合理的用水人数,预测日均热水负荷约为120t。
1.4 蒸汽负荷
蒸汽主要用于医院消毒、蒸汽加湿、厨房蒸煮和洗涤烘干等,其中蒸汽消毒主要用于医院无菌用品的清洗、打包和消毒灭菌,蒸汽加湿主要是负责供应病房和门诊大楼。蒸汽参数按照0.6MPa·g/180℃。按照参考医院近年来的平均燃料消耗量,预测新建医院的蒸汽负荷约为1.8t/h。
2 方案设计
2.1 设计原则
《天然分布式能源示范项目实施细则》中指出,符合电力并网条件的天然气分布式能源项目,电量自发自用、自发为主、多余上网,电网企业收购满足自用之外的上网电量,并鼓励企业探索通过电网直供销售的可能性,但是并没有详细的上网电价补贴政策。考虑到天然气价格因素,在没有电价补贴的前提下,考虑项目并网不上网,能源站电力仅满足医院自身用能,并由电网提供一定备用的应用原则。
尽量兼顾供热(冷)与供电的多重要求,在提高一次能源利用效率的同时,兼顾考虑项目的经济性,尽可能增加设备的利用效率。
2.2 供能方案
该项目以天然气为燃料,燃气内燃机作为原动机,电力供给医院设备用电;通过溴化锂吸收式制冷机回收发电所产生的烟气余热,向医院供冷,冷负荷不足部分通过电空调满足,优先取用自发电。不足电力部分由电网补充。另外,内燃机中的润滑油、中冷器和缸套水的热量被充分回收利用,通过换热器产生生活热水。
由于蒸汽负荷全天波动很大[10],采用燃气锅炉满足蒸汽负荷需求。
系统配置如图2 所示。
文章来源:《天然气工业》 网址: http://www.trqgyzzs.cn/qikandaodu/2020/1012/486.html
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