某醫(yī)院分布式冷熱電三聯(lián)供技術(shù)應(yīng)用

文_曹波 陳伏余 王章進(jìn)

1 遠(yuǎn)大能源利用管理有限公司 2 江蘇建科工程咨詢有限公司 3 南京江北新區(qū)中央商務(wù)區(qū)投資發(fā)展有限公司

鼓樓醫(yī)院江北國際醫(yī)院項目是南京地區(qū)首個醫(yī)院類天然氣分布式能源項目，采取以冷、熱定電方式，選取2臺燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組和2臺煙氣熱水直燃型溴化鋰機(jī)組，常規(guī)能源部分包括1臺直燃溴化鋰機(jī)組及一臺電制冷機(jī)組。為節(jié)省投資、減少機(jī)房面積，煙氣熱水直燃溴化鋰機(jī)組為多能互補(bǔ)型機(jī)組，即可作為分布式能源供能設(shè)備，也可作為常規(guī)燃?xì)饽茉垂┠茉O(shè)備，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。分布式能源系統(tǒng)全年熱效率可達(dá)89%。

1 項目背景

鼓樓醫(yī)院江北國際醫(yī)院，是一座“高標(biāo)準(zhǔn)、高檔次、與國際性醫(yī)院接軌”的大型國際醫(yī)療中心。醫(yī)院整體分兩期建設(shè)，一期工程于2019年完工，目前已進(jìn)入運(yùn)營階段，總建筑面積16.7萬m2，分A、B兩棟樓，總床位數(shù)為600位。醫(yī)院內(nèi)建設(shè)了兩套分布式冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，以提高醫(yī)院整體能源使用效率、降低碳排放，項目從規(guī)劃到建設(shè)實(shí)施均符合國家分布式能源產(chǎn)業(yè)政策。

項目以燃?xì)夥植际嚼洹?、電三?lián)供系統(tǒng)作為供能系統(tǒng)，以專業(yè)的合同能源管理模式進(jìn)行項目的運(yùn)維操作。從設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營等階段進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)該項目全生命周期的節(jié)能運(yùn)行。

1.1 分布式能源站發(fā)電系統(tǒng)

該項目能源站設(shè)計以電廠供電可靠為原則，兩套分布式電源分別給相應(yīng)負(fù)荷末端供電，實(shí)現(xiàn)電負(fù)荷的合理分配，使所發(fā)電力全部實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)就地消化，發(fā)電量的消納方式為自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)。另外，考慮到分布式電源不參與孤島運(yùn)行，亦不允許潮流倒送。

根據(jù)前期江蘇省綠色建筑工程技術(shù)研究中心編制的《南京市浦口新城醫(yī)療中心一期負(fù)荷需求計算報告》，針對醫(yī)院一期用能進(jìn)行模擬計算，計算分析內(nèi)容包括供暖空調(diào)負(fù)荷、熱水負(fù)荷以及電力負(fù)荷。其中，電力負(fù)荷主要指照明和動力等用電負(fù)荷，不包括冷熱源設(shè)備的用電負(fù)荷；供暖空調(diào)負(fù)荷為集中空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，不包括設(shè)置分體空調(diào)區(qū)域的負(fù)荷。

本項目發(fā)電系統(tǒng)設(shè)2臺單機(jī)裝機(jī)容量為1.2MW級的進(jìn)口內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。電力送出系統(tǒng)以10kV電壓等級送出，最大發(fā)電出力為2.4MW。分布式能源站以10kV電壓等級接入浦口新城開發(fā)建設(shè)有限公司1號開關(guān)站，其中1號發(fā)電機(jī)組接入1號開關(guān)站10kVⅠ段母線，2號發(fā)電機(jī)組接入1號開關(guān)站10kVⅡ段母線。1號開關(guān)站Ⅰ段（或Ⅱ段）母線市電失電時，聯(lián)跳該段總開關(guān)及分布式能源發(fā)電系統(tǒng)接入開關(guān)，接入方案見圖1。

圖1 系統(tǒng)接入方案

根據(jù)該項目負(fù)荷設(shè)計預(yù)測及供電平衡分析，當(dāng)醫(yī)院一期處于負(fù)荷高峰時，分布式能源站機(jī)組滿發(fā)情況下，兩回10kV進(jìn)線可減少2.4MW功率輸送，能源站所發(fā)電力可全部在醫(yī)院開關(guān)站內(nèi)消納；當(dāng)醫(yī)院一期處于負(fù)荷低谷時段，分布式能源站機(jī)組如果滿發(fā)，開關(guān)站一期所有電負(fù)荷可由分布式能源站提供（取決于冷熱負(fù)荷情況），采用防逆流裝置限制開關(guān)站向上級變電站倒送功率。

2 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)流程

項目從發(fā)改委立項，接入系統(tǒng)方案編制、評審，系統(tǒng)設(shè)計、施工、驗收等流程歷時兩年有余。在此期間，由于發(fā)改委及電力公司批復(fù)文件有效期已過，項目方案因此又重新根據(jù)現(xiàn)行制度文件進(jìn)行專家復(fù)審，按新批復(fù)意見實(shí)施改造，也對二次保護(hù)及通訊進(jìn)行了調(diào)整，對互感器進(jìn)行了重新校驗以及信息采集器的安裝，更換專用電表計量，隨后再與電力公司簽訂自發(fā)電協(xié)議并培訓(xùn)考試上崗調(diào)度員進(jìn)行日常運(yùn)維。在電力公司發(fā)策部、調(diào)度、信通等部門指導(dǎo)下完成相關(guān)調(diào)整工作。2021年10月，項目完成了發(fā)電機(jī)的調(diào)試運(yùn)行及發(fā)電并網(wǎng)驗收，意味著南京地區(qū)首個醫(yī)院分布式能源項目正式投產(chǎn)使用。

3 冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)電機(jī)裝機(jī)選型，能源站三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)先利用內(nèi)燃機(jī)組發(fā)電后的排煙余熱及內(nèi)燃機(jī)的高溫缸套水為熱源進(jìn)行供熱和制冷，滿足基本的冷熱負(fù)荷，采用常規(guī)能源系統(tǒng)進(jìn)行冷、熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)。圖2為能源站三聯(lián)供工藝流程。

圖2 能源站三聯(lián)供工藝流程圖

根據(jù)醫(yī)院空調(diào)面積，能源站內(nèi)設(shè)計總制冷量10600kW，空調(diào)冷水供回水溫度7/12℃；設(shè)計總采暖量8000kW，空調(diào)熱水供回水溫度55/45℃；設(shè)計衛(wèi)生熱水總量2000kW，衛(wèi)熱水供回水溫度60/50℃。

三聯(lián)供系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行后滿足院內(nèi)100%的冷、熱、生活熱水負(fù)荷及55%的電負(fù)荷，其中，利用內(nèi)燃機(jī)余熱可提供25%的冷負(fù)荷和35%的熱負(fù)荷。

分布式能源站內(nèi)設(shè)置集中控制室，可進(jìn)行燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的自動控制、遠(yuǎn)方手操和運(yùn)行監(jiān)視。運(yùn)行人員在少量就地人員的配合下可在集中控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)整套機(jī)組的啟停操作和事故處理。

4 系統(tǒng)優(yōu)勢及節(jié)能效益

該項目發(fā)電機(jī)系統(tǒng)于2021年調(diào)試完成，真正實(shí)現(xiàn)了以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，并通過中央能源供應(yīng)系統(tǒng)提供支持和補(bǔ)充。在環(huán)境保護(hù)上，將部分污染分散化、資源化，爭取實(shí)現(xiàn)適度排放的目標(biāo)；在能源的輸送和利用上分片布置，減少長距離輸送能源的損失，有效的提高了能源利用的安全性和靈活性。

該項目的能源站設(shè)計對天然氣和電力具有雙重“削峰填谷”作用，有效地緩解天然氣冬夏季峰谷差，提高夏季燃?xì)庠O(shè)施的利用效率，增強(qiáng)供氣系統(tǒng)安全性。同時減少電力設(shè)備的峰值裝機(jī)容量以及天然氣儲氣設(shè)施的投資，有效降低電網(wǎng)以及天然氣管網(wǎng)的運(yùn)行成本。

采用清潔的一次性天然氣，提高了整個項目的能源轉(zhuǎn)換效率，相對于傳統(tǒng)火電，也可大幅度減少CO2、SO2、NOx等氣體的排放，減少大氣污染，提升整體環(huán)境質(zhì)量。

5 結(jié)語

分布式能源在江蘇依然處于初步推廣階段，本項目可以作為南京及江蘇的先行先試的典范，為分布式能源建設(shè)和試運(yùn)行提供寶貴經(jīng)驗和借鑒。為分布式能源大規(guī)模推廣奠定了一定的基礎(chǔ)，也有利于國家在“雙碳”目標(biāo)下更好的推進(jìn)節(jié)能減排，加快能源清潔化以及行業(yè)整體的低碳化轉(zhuǎn)型。