上海环球金融中心热电冷系统配置方案
上海环球金融中心(下称环球中心)能源方案中的数据采集来自:华东建筑设计研究院有限公司编制的设计变更初步设计(说明书-设备篇)2003年8月:
1. 最大电力负荷:24000Kwh(35KV、3条线受电)。
2. 冷、热源采用燃烧天然气的蒸汽锅炉产生蒸汽和热水
冷负荷39734Kw(将来增设为48876Kw)
热负荷26700Kw
蒸汽吸收式冷冻机1800 USRT(6300Kw);(将来增设到2600 USRT,9100Kw)
电动离心式冷冻机 9500 USRT(33250Kw)
3. 天然气:热源用气量4995立方米/小时;店铺用气量1640立方米/小时;总用气量为6635立方米/小时。每天用气量将近16万立方米。
4. 天然气价格1.90元/Nm3。
5. 宾馆平均电价为0.646元/Kwh。峰时段1.015元/Kwh,平时段0.67元/Kwh,谷时段0.340元/Kwh。峰时段6个小时(8-11,18-21);平时段10个小时(6-8,11-18,21-22);谷时段8个小时(22-6)。
6. 环球中心建筑面积为37.73万平方米,高度为492米。
燃气轮机发电机组配机资料
发电成本为0.616元/Kwh。
假定制冷、采暖、新风时间:
制冷期:从6月1日起至10月31日,五个月153天,3672小时;
采暖期:从12月1日起至2月28日,三个月90天,2160小时;
送新风期:3、4、5、11月,四个月122天,2928小时。
合计:8760小时/年
方案一:全部自发电,不用市电网的电力:
本方案原则采用热电冷三联供,燃气轮机燃料使用天然气,燃气轮机带动发电机发电,所发的电完全自用并且满足环球中心的电力需要,不用市电网的电力。燃气轮机的余热既满足夏季冷冻机所需的热量,同时也满足冬季取暖和热水的供应。餐厅所需的天然气由管道直供。厨房局部降温可采用燃气空调解决。市电网的设置作为应急电力使用。
由于环球中心是完全封闭的超高层建筑物,电力完全自供,因此燃气轮机需要全年开机,考虑机组的安全运行,燃气轮机发电机组设置考虑一开一备。燃气轮机发电机组故障率很低,可稳定使用20年。本方案的配置运行是安全的,完全能够满足环球中心的能源供应需要。后期增加的冷负荷9142Kw可以预留一台川崎70D机组的位置,根据需要设置。
燃气轮机配置:川崎180D二台;70D二台。
全年发电量为20656万Kwh,天然气需求量为8134万m3。
天然气供应:
天然气每小时用量是7645(热源)+1640(店铺)=9285立方米;每天22.3万立方米。全年8134万m3。
上述天然气热值是按照西气东输(8500Kcal/Nm3)计算的。浦东天然气是使用东海天然气,东海天然气甲烷含量为86%左右,相对比西气要低(西气甲烷含量为96%)。因此在今后计算天然气用气量时还要进行调整。
天然气采用二路供气,一路由上海燃气浦东销售有限公司(下称浦东煤气)采用天然气管道供气,另一路由中油上海销售有限公司(下称中油)采用压缩天然气供气。浦东煤气每天供应20万立方米天然气,中油每天供应2.3万立方米天然气。中油的量可以维持环球中心2.5小时的使用时间;一旦浦东煤气管道或者供气有问题,中油可以在2.5小时内将天然气运送至环球中心。保证天然气的连续供应。给浦东煤气抢修争取了时间。
中油公司在江苏昆山建设一座压缩天然气母站,将西气东输的天然气脱水净化后压缩至20Mpa,然后用汽车运送至用户处。昆山天然气母站至环球中心的单程运输距离约70公里。
方案二 热电冷三联供加部分市电网电力
本方案也采用热电冷三联供,燃气轮机燃料使用天然气,燃气轮机带动发电机发电,所发的电自用不足部分由市电网补足。燃气轮机的余热满足夏季制冷和冬季取暖及热水的供应。餐厅所需的天然气由管道直供。厨房局部降温可采用燃气空调解决。
1.制冷期二台燃气轮机满负荷运转,满足电力和制冷量需要。不用市电网的电力;
2.采暖期开一台180D燃气轮机,满足采暖热量需要;电力不够部分由市电网补足;
3.送新风期开一台70D燃气轮机,满足送新风需要;电力不够部分由市电网补足;
不同时期的电力需求:
1. 采暖期电力:24000-17080=6920Kwh,111万kwh
2. 送新风期电力:24000-6500=17500Kwh,5124万Kwh
全年外购电力为5235万Kwh,自发电14251万Kwh
总电量为19486万Kwh
不同时期天然气需求:
1.制冷期7645m3+1640m3(店铺)=9285m3/hr,22.3万m3/d
2.采暖期5433m3+1640m3(店铺)=7073m3/hr,17万m3/d
3.送 新风期2211m3+1640m3(店铺)=3851m3/hr,9.24万m3/d
全年天然气需求量为6066万m3
三个方案比较
一.原设计方案:
投入:
1.电费:24000×0.646×8760=13582万元
2.基本电价:37.5MVA×12×12=540万元
3.天然气4995×8760×1.9= 8314万元
合计:22436万元
二.全部天然气发电(燃气轮机二台全开,开机时间8760小时/年)
投入:
1. 基本电价:24000×18×40%×12=207万元
2. 天然气7645×8760×1.9=12724万元
合计:12931万元
三.部分使用市电网电力(180D开机时间为5832小时,243天;70D开机时间为6600小时,275天)
1.制冷期燃气轮机满负荷开机(3672小时);不用市电网电力。
2.采暖期燃气轮机开一台(180D,2160小时)。发电17080Kwh,电力缺口24000-17080=6920Kwh,由市电网补足。刚好满足采暖热量需要。
3.送新风期燃气轮机开一台(70D,2928小时)。发电6500Kwh,电力缺口24000-6500=17500Kwh,有市电网补足。满足送新风期热量需要。
投入:
1. 基本电价:制冷期24000×18×40%×5个月=86万元
采暖期24000×18×40%×3个月=52万元
新风期17500×18×4个月=126万元
小计:264万元
2. 电费:采暖期:6920Kwh×2160小时×0.646元/kwh=966万元
新风期:17500Kwh×2928小时×0.646元/Kwh=3310万元
小计:4276万元
3. 天然气:制冷期:7645m3/小时×3672小时×1.9元/m3=5334万元
采暖期:5433m3/小时×2160小时×1.9元/m3=2230万元
新风期:2211m3/小时×2928小时×1.9元/m3=1230万元
小计:8794万元
合计:13334万元
方案说明:
原设计方案采用三路供电,日本投资商看到上海市2003年夏季因为缺电而采取的限电措施,感到可以考虑热电冷三联供的方案。
从节省燃料费用来看,热电冷三联产方案比较理想:
原方案每年燃料费用为22436万元;全部天然气发电燃料费用为12931万元(57.64%);部分天然气发电燃料费用为13334万元(59.43%)。
从安全方面来考虑,采用天然气发电后,环球中心有三路供电,二路供气。应该比原方案更安全。但也带来难以克服的困难。由于燃气轮机体积庞大(一台川崎180D机组占地面积要800多平方米),要修改设计应该说困难较大。
把这个可能无法实施的方案放在此,主要可以从中看到热电联产的经济效益是比较理想的。可以为用户降低燃料费用。重要场所按装热电联产机组可以减少停电的影响。增加了重要场所的安全性。