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目前,各种规模的工业园区在全国范围内开始大力兴建,国家级、省级、市级的工业园区已数不胜数。
在工业园区基础设施建设方面,除去要完善基本的配套设施,如水、电、热力、燃气等,还要考虑园区循环经济的多种技术需求。工业园区因在能源梯级利用、废物利用方面的投入和建设的不足而引起环境污染,资源浪费案例比比皆是。在《关于加强国家生态工业示范园区建设的指导意见》、《关于组织开展国家低碳工业园区试点工作的通知》等政策下,通过国家低碳工业园区试点、园区循环化改造、国家生态工业示范园区、国家新型工业化产业示范基地等专项工作的推动,工业园区向着绿色低碳、节能减排的方向发展。
现代工业园为提高能源综合利用率、减少环境排放,关停了众多燃煤小锅炉,建设不少规模较大的热电项目。但是由于工业园区建设初期用户负荷不足,不少热电企业负荷普遍存在“大马拉小车”的现象。为了解决这个问题,提出了发展分布式能源系统,意在满足工业园区能源需求的同时解决园区的能源、环境和项目的经济性问题。
工业园区建设分布式能源系统的必要性
1)是满足园区经济增长、热负荷增加的需求。由于工业园区大多选择在城乡或城市之间的结合部,工业及市政基础设施较薄弱,因此在集中供能方面大多缺乏统一规划。在不能集中解决入园企业蒸汽及采暖负荷的情况下,园区企业往往选择自己建设小型、分散的锅炉房以解决热源问题。通常这些锅炉房的实际负荷仅为装机容量的25%~30%,不但能源利用率低、初投资较大、设备利用率低,且环境污染非常严重。同时随着园区入驻企业的增加和现有企业的不断发展,生产、生活用汽的供需矛盾也日益突出,因此建设园区热电联产分布式能源系统刻不容缓。
2)是综合利用能源、提高能源效率的需要。园区企业分散供能,锅炉效率一般仅在50%左右,热效率低,能源浪费严重。分布式能源集中供能,热效率高,同时由于高品位能源用于发电,发电后的余热用于供热供暖,实现了能源的梯次利用,提高了能源的综合利用率。
3)是减少环境污染、提高经济效益的需要。由于分散供能锅炉房用煤的运入和废渣、灰的运出,加剧了园区的环境污染;锅炉房的引风机和鼓风机绝大多数未采取消声措施,噪声污染严重;除尘设施不完善,无脱硫设施,造成严重的环境和空气污染。而热电联产分布式能源系统设施集中,采用天然气这类清洁能源发电,有利于改善本地区环境质量,促进环境保护。
分布式能源工业园区运行策略分析
在现有分布式能源系统实际运行过程中,联供系统的运行策略已经不仅仅遵循传统的热电联产“以热定电”或“以电定热”的原则,而多是遵循“以基荷电力定容量,电力不足时从电网补充,热量不足时由补燃解决”。
以并网不上网三联供发电系统为例,所发电力并入适当等级母线,在尽可能大的范围内消耗自发电力;优先利用燃气发电机组所发电力,夜间低谷电价时段自发电系统不运行,由市电提供,冷量由工业园原有电制冷机提供。
经调研可知,工业园区全年平均电负荷基本稳定在15000 kW左右,平均冷负荷约为17655 kW,平均热负荷约为6316 kW。