世博園區(qū)B片區(qū)能源中心設(shè)備配置合理性分析

孔令文 國(guó)家電網(wǎng)（上海）智能電網(wǎng)研發(fā)投資有限公司

張鵬飛 上海世博發(fā)展（集團(tuán)）有限公司

張文宇 上海市建筑科學(xué)研究院

1 B片區(qū)概況

上海世博 B 片區(qū)央企總部能源中心主要為企業(yè)總部辦公樓及附屬商業(yè)服務(wù)。規(guī)劃地上建筑總面積597 288 ㎡，其中辦公面積 571 188 ㎡，商業(yè)面積26 100 ㎡。地下商業(yè)及地下通道面積約 60000 ㎡。圖1為央企分布總平面圖。

根據(jù)上海世博 B片區(qū)央企總部區(qū)的冷、熱負(fù)荷容量及特點(diǎn)，在該區(qū)域建設(shè)了天然氣分布式能源中心，主要為B 片區(qū)內(nèi)各央企總部辦公樓及附屬商業(yè)建筑供能(不包含B 片區(qū)世博館路東側(cè)的酒店群)，供能總面積為 64.7 萬(wàn)㎡，地上建筑總面積 597 288㎡，其中辦公面積 571 188㎡，商業(yè)面積 26 100 ㎡，地下商業(yè)面積約 49 978 ㎡。能源中心含燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)+煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組、燃?xì)鉄崴仩t、離心式冷水機(jī)組、蓄冷（熱）裝置，以及相應(yīng)的配套設(shè)施，布置在 B03地塊內(nèi)的電力大樓及規(guī)劃二路地下，占地面積約4 200 ㎡。

2 能源中心設(shè)備配置調(diào)研

能源中心設(shè)備配置見(jiàn)表1～表4。

表1 內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組性能參數(shù)

表2 溴化鋰機(jī)組性能參數(shù)

表3 離心式冷水機(jī)組設(shè)備性能參數(shù)

表4 設(shè)計(jì)日機(jī)組供冷（供熱）量 kWh

3 系統(tǒng)運(yùn)行方式

（1）夏季設(shè)計(jì)日制冷機(jī)組運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)園區(qū)夏季設(shè)計(jì)日最大小時(shí)冷負(fù)荷為56.8 MW，2臺(tái)溴化鋰機(jī)組提供的冷量為10466kW，7臺(tái)冷水機(jī)組提供的冷量為36400kW，蓄冷裝置提供的冷量9 912 kW。從22：00～06：00時(shí)2臺(tái)冷水機(jī)組利用低谷電蓄冷，在此期間將蓄冷罐蓄滿。

圖2 夏季設(shè)計(jì)日運(yùn)行方式圖

（2）冬季設(shè)計(jì)日供熱機(jī)組運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)園區(qū)冬季設(shè)計(jì)日最大小時(shí)熱負(fù)荷為34.3 MW，2臺(tái)溴化鋰機(jī)組提供的熱量7 440 kW，3臺(tái)供熱量為6 000 kW的燃?xì)鉄崴仩t提供的熱量為18 000 kW，蓄熱水箱提供的熱量為8 840 kW。從22：00～05：00時(shí)2臺(tái)溴化鋰機(jī)組在此期間將蓄熱罐蓄滿。

圖3 冬季設(shè)計(jì)日運(yùn)行方式圖

（3）過(guò)渡季典型日制冷機(jī)組運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)園區(qū)過(guò)渡季典型日最大小時(shí)冷負(fù)荷為30.3MW，2臺(tái)溴化鋰機(jī)組提供的冷量10466kW，3臺(tái)冷水機(jī)組提供的冷量15 600 kW，蓄冷裝置提供的冷量4 269 kW。從22：00～06：00時(shí)2臺(tái)冷水機(jī)組利用低谷電蓄冷，在此期間將蓄冷罐蓄滿。

圖4 過(guò)渡季典型日供冷運(yùn)行方式圖

（4）過(guò)渡季典型日供熱機(jī)組運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)園區(qū)過(guò)渡季典型日最大小時(shí)熱負(fù)荷為8.9MW，2臺(tái)溴化鋰機(jī)組提供的熱量7 440 kW，1臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t提供的熱量為1 440 kW，蓄熱水箱提供的熱量為0 kW。

圖5 過(guò)渡季典型日供熱運(yùn)行方式圖

表5 供冷期（供熱期）機(jī)組供冷（供熱）量 MWh

供能總平衡關(guān)系如表4、表5所示。系統(tǒng)運(yùn)行模式為：夏季白天由溴化鋰機(jī)組提供基本的冷負(fù)荷，同時(shí)采用水蓄冷提供日常冷負(fù)荷，采用電制冷機(jī)組進(jìn)行調(diào)峰。夏季晚上電制冷機(jī)組利用低谷電進(jìn)行水蓄冷。冬季白天由溴化鋰機(jī)組提供基本的熱負(fù)荷，同時(shí)采用水蓄熱提供日常熱負(fù)荷，采用燃?xì)鉄崴仩t進(jìn)行調(diào)峰。冬季晚上利用溴化鋰機(jī)組和燃?xì)鉄崴仩t進(jìn)行蓄熱。

通過(guò)從三聯(lián)供系統(tǒng)的配置與運(yùn)行策略得出，全年供冷量18 284 MWh，供熱量11 580 MWh，2臺(tái)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)基本全年運(yùn)行365 d，運(yùn)行14 h/d，發(fā)電量3 622 kWh/h，消耗天然氣1 013 m3/h，天然氣熱值按38 931kJ/m3計(jì)算，聯(lián)供系統(tǒng)的年平均能源綜合利用率為86%，大于《燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》70%的要求。

4 能源中心設(shè)備配置分析

能源中心規(guī)劃供能總面積64.7萬(wàn)㎡，其中地上59.7萬(wàn)㎡。園區(qū)設(shè)計(jì)最大冷負(fù)荷為56.8 MW，設(shè)計(jì)最大熱負(fù)荷為34.3 MW，單位建筑面積冷負(fù)荷87 W/㎡，熱負(fù)荷53 W/㎡；單位地上建筑面積冷負(fù)荷95 W/㎡，熱負(fù)荷57 W/ ㎡。

國(guó)內(nèi)外辦公建筑有代表性空調(diào)概算指標(biāo)整理如表6所示。通過(guò)對(duì)比可以看出，本能源中心設(shè)計(jì)容量針對(duì)整個(gè)規(guī)劃區(qū)來(lái)講比較緊湊，不能滿足地下商業(yè)區(qū)域空調(diào)需求，用能高峰時(shí)候需要其他形式的冷熱源補(bǔ)充供冷供熱。

另一方面能源中心設(shè)計(jì)最小化，可以避免大系統(tǒng)大容量，有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，尤其在規(guī)劃區(qū)運(yùn)行初期可以降低運(yùn)行費(fèi)用。

表6 辦公建筑空調(diào)負(fù)荷概算指標(biāo)

5 結(jié)語(yǔ)

從三聯(lián)供系統(tǒng)的配置與運(yùn)行策略可以得出，在設(shè)計(jì)日最大負(fù)荷時(shí)段，冷負(fù)荷分別由三聯(lián)供系統(tǒng)、冷水機(jī)組和水蓄冷聯(lián)合提供，為保證三聯(lián)供系統(tǒng)的利用時(shí)數(shù)，適當(dāng)減少其配置，從而可以降低初投資，提高能源中心的綜合效率。

從設(shè)計(jì)最小負(fù)荷看，通過(guò)本方案的三聯(lián)供系統(tǒng)配置，在一天中最低負(fù)荷時(shí)段，可以僅通過(guò)三聯(lián)供系統(tǒng)向外供冷、供熱，從而提供了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備利用率。另一方面，設(shè)計(jì)負(fù)荷基于所有辦公樓人員齊備進(jìn)行預(yù)測(cè)的，將來(lái)實(shí)際運(yùn)行時(shí)尤其初期投入階段，可能實(shí)際冷熱較低，因此適當(dāng)降低三聯(lián)供系統(tǒng)的容量配置，可以降低由于初期冷、熱負(fù)荷較低帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。