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上海市天然气分布式供能系统在工业领域的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-10-29  来源:分布式能源  浏览次数:2414
核心提示:工业燃气分布式供能(IDES:Industry Distributed Energy System)是分布式供能(DES: Distributed Energy System)发展的新阶段,比较民用燃气分布式供能项目(CDES:Civil Distributed Energy System),IDES的机组容量更大、系统效率更高、节能减排的社会效益和能源成本降低的企业经济效益更好,供能率(系统供给企业的能量占企业总用能量的份额)更高。

工业燃气分布式供能(IDES:Industry Distributed Energy System)是分布式供能(DES: Distributed Energy System)发展的新阶段,比较民用燃气分布式供能项目(CDES:Civil Distributed Energy System),IDES的机组容量更大、系统效率更高、节能减排的社会效益和能源成本降低的企业经济效益更好,供能率(系统供给企业的能量占企业总用能量的份额)更高。

1、工业领域的用能特点

工业领域能源消耗量巨大,相关市场规模宏大。据统计,工业能源消费量在能源总消费量中的比例高达70%,在国内生产总值(GDP)中的比例也在40%以上,工业能源消费量增长速度明显高于能源总消费量增长速度,降低工业能耗对节约和减少全国能源消费有着重要作用。《工业节能十二五规划》要求到2015年规模以上工业增加值能耗比2010年下降21%左右,十二五期间预计实现节能量6.7亿吨标准煤。综上所述,上海市工业领域分布式供能发展尚处于初步阶段,可发展潜力巨大。

根据调研资料和国外发展情况,工业领域用能具有以下特点:

(1)工业领域比较适合建设分布式供能的行业主要为:纺织、电子信息、食品、烟草、医药、造纸、钢铁、石化、化工、建材等;各行业的工艺要求不同,用热要求也不尽相同;热介质主要为蒸汽、热水、热风和导热油等,大致分为两类:一类以造纸、化工、纺织为代表,主要以电和蒸汽为主,一类以汽车、电子、医疗、IDC(数据中心)为代表,主要以电、工艺热水或调节环境温度为主。如表1所示。

表1 工业企业用能情况分析表


说明:


(1)★◎☆○表明该项需求的强度,按从大到小排序。

(2) 工业企业一般能源需求大:根据2009年上海市热电联产规划研究课题估计,全市有集中供热2000MW需求,目前实施不足200MW,节能潜力巨大;

(3) 供能能耗占总能耗比重高:上述行业的工业耗能中一般50%以上为热耗,用热范围大多在80℃~140℃之间,特殊用热在250℃左右;

(4) 供热温度相对变化不大:工作温度容许变化范围较小,一般在3℃-5℃之间;

(5) 可靠性要求高:工作时要求热量连续供给,不能中断;

(6) 用能时间长、能耗波动小:主要为生产工艺用能,完全取决于产品市场销售形势,能耗随季节或时间等波动较小。


2、工业领域天然气分布式供能系统特点


燃气分布式供能按其用户分类,可以分为民用型和工业型二类。二者的基本含义相同,而用能场所和特性有较大差别。迄今为止上海市的分布式供能项目多属于民用型项目,以商业或者医疗机构为主要服务对象,以调节空气温度为主要目标。但由于上海市空调在春秋季的负荷甚低,导致民用型系统受到很大限制。工业企业热负荷一般比民用建筑大得多,以满足生产用热为主,负荷与气候变化没有密切关系,完全取决于产品生产是否饱满,对于连续生产的工厂,一般装机需求规模大,可以带来更好的经济效益和节能减排效果。

在工业领域里,国外的“CHP”和我国的分布式供能的基本含义是基本一致,一是热电联产、能量梯级利用,二是能量就地消费,不发生远距离输送能量的损失。

燃气分布式供能并非适合所有上海市工业企业,只有具备下列条件的企业才能够成功实施,达到节能减排和经济效益相统一的目标:

(1)企业行业符合上海市产业结构调整发展方向是前提条件。如不符合上海市产业结构调整方向的企业未来将面临更大的环保、节能减排等压力,不适合继续在上海发展,因此不建议这类工业企业发展分布式供能;

(2)有连续稳定的用热(冷)需求是必要条件。一般要求年供热利用小时超过4000小时(一般为二班制或者三班制),热负荷平稳连续的;

(3)具备燃气和电网接入条件的,厂区内具有安装场地的,这是充分条件。


3、上海市天然气分布式供能系统在工业领域的发展潜力


上海市现有燃煤锅炉2500多台,用户分布面大、锅炉容量差别大、年耗煤量差别大,用途五花八门。通过调研,发现现有4t/h以下的燃煤锅炉大多用于生活,这种负荷一般不连续,不适合采用天然气分布式供能替代,可以采用其它清洁能源方式,如燃气锅炉、电锅炉等予以替代。

经研究认为,天然气分布式供能系统是工业企业领域中4蒸吨/时以上、年利用时间在4000小时以上的燃煤锅炉替代的首选方案。4蒸吨/时以上燃煤锅炉数量约占30%,供热量约占80%以上,如全部采用天然气分布式供能系统替代,系统规划总容量可达4000MW左右。

通过综合分析,在本市工业用燃煤锅炉中选择了一批可以优先考虑以天然气分布式供能进行替代的、有代表性的重点示范项目,分属39家企业的112台工业燃煤锅炉。这39家企业,年耗煤量都在3000吨以上,生产情况良好。预计其分布式供能系统装机容量可达300MW。此外,本市目前燃煤或以燃煤为主的集中供热企业共有9家,预计采用园区型的分布式供能系统装机容量可达1300MW。

因此上海市天然气分布式供能总的规划装机容量可达4000MW,到2017年底合计装机容量可达1600MW(300MW工厂型典型项目,1300MW园区型典型项目),占全市DES总量的90%,占上海市发电装机容量比重将从目前的0.07%提升至5.9%。


4、应用案例

上海大众汽车公司位于上海市嘉定区,工厂用电量较高且十分稳定,生产厂房全年都有稳定的蒸汽需求。近年来,上海市政府大力推动煤(油)锅炉的清洁替代工作,上海大众汽车有限公司积极响应政府号召,正在实施锅炉的“煤改气”工程。由于锅炉用天然气成本相比原燃煤锅炉要高,企业的燃料费用支出将显著增长,大大增加了企业运营成本负担,需通过能源的高效利用来降低此部分成本支出。而天然气分布式供能系统的实施正是实现天然气清洁能源更为高效且合理地利用,为企业和社会带来更好的社会效益和经济效益。

依据工厂用能情况的详细调研,设计其天然气分布式供能系统采用4个供能模块组合,每个供能模块包括1台MAN MGT6200燃气轮机发电机组、1台余热蒸汽锅炉及辅助配套设备,项目总发电装机容量26.5MW,同时每小时可产蒸汽量56t,综合能源利用率可达80%以上。

根据项目的进度计划安排,该项目将于2015年12月底投入运行,投运后该分布式供能系统每年将节省标准煤1.6万多吨,减排二氧化碳5万多吨,相比燃气锅炉每年可节约能源成本8000多万,具有良好的经济和社会效益,对上海乃至我国当前推进“煤改气”工作具有积极的示范意义。


5、结论

工业燃气分布式供能系统能源综合利用效率可大于75%,年利用时间大于4000小时,相比天然气锅炉供热,其单位蒸汽成本将降低40%以上,投资回报年限将缩短至6年左右。因此借助“煤改气”契机,在工业领域应用天然气分布式供能系统的市场潜力巨大。

(本文略有删减)



 
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关键词: 智慧能源
 
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