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解密首个多能互补国产化分布式能源“样本”项目

北极星智能电网在线  来源:中国能源报  作者:牟思南  2020/7/1 15:41:09  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:“2016年江苏省电力行业优秀QC小组成果”一等奖、“2016年度中国分布式能源优秀项目”二等奖、“2018年第二十四届江苏省企业管理现代化创新成果”一等奖、“2019年全国电力行业设备管理与技术创新成果”一等奖……位于江苏省苏州工业园区的苏州蓝天热电中科院金鸡湖天然气分布式能源项目,自2016年5月正式投运以来,屡获殊荣。

苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司作为项目运营方,积极响应国家“十三五”规划关于加快燃机核心装备国产化和大力发展分布式能源的号召,与中科院上海高研院合作,以产研结合方式推动金鸡湖分布式能源项目落地,为园区提供稳定的热、电、冷,也为国内首台自主知识产权的分布式燃机提供了试验示范平台。

“项目首次采用了中科院上海高研院自主研发的ZK1200型燃气轮机及相关配套辅助系统,设备国产化率高达90%以上,并依托于该燃机打造了我国首个多能互补的国产化分布式能源体系,成为业内标杆示范项目。经实践检验,能源综合利用效率可高达80%。”苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司总经理张建伟向调研组一行介绍说。

冷热电三联供

最大化项目经济环保效益

因金鸡湖天然气分布式能源项目坐落于苏州工业园区内美丽的金鸡湖湖畔,也由此而得名。

项目于2015年开始建设,2016年5月30日顺利通过试运行后,正式投产。这是我国首个真正意义上具有自主知识产权的国产分布式燃机示范项目,也是苏州地区第一个MW级天然气分布式能源项目。

据介绍,项目涉及总投资873万元,主要由一台装机容量1250kWZK1200型燃气轮机,一台7.6t/h余热锅炉,一台116kW溴化锂冷水机组以及一套20kV电气并网系统组成。主要工艺流程为天然气经过压缩机压缩后,进入燃气轮机燃烧发电,产生的高温烟气全部排入余热锅炉,产出1.6MPa过热蒸汽和108℃热水。所发电量接入苏州工业园区20kV电网,蒸汽供给热用户,热水送给溴化锂冷水机产生10℃冷水,供给周边酒店和工厂的空调系统。

分布式能源项目对电网、天然气管网具有双重“削峰填谷”优势。相关数据显示,金鸡湖项目不仅不需要消耗电网电量,每年还向园区电网提供清洁电量375万kWh,蒸汽供热量2.2万吨,夏季可减少园区电力高峰时段负荷1100kW。年使用天然气257.5万标立方,按平均供电煤耗321g/kWh计算,可减少标煤耗量1204吨。

“项目投运4年来运行平稳,生产技术指标优于设计标准。因项目所在苏州工业园区供热需求和夏季制冷需求大、时间长,项目通过冷热电三联供方式实现能源的梯级利用,用户可根据自己所需向电网输电和购电,既降低了生产成本,又实现了资源利用的最大化。”张建伟说。

目前,金鸡湖分布式能源机组与苏州蓝天热电的蓝天燃机厂、北部燃机厂共同承担着苏州工业园区近80%的热力和40%的电力,为地区经济发展和电网安全稳定运行做出贡献。

迎合国内需求

自主研发MW级燃机彰显里程碑意义

“对分布式供能系统发展而言,其应用场景必须要有稳定的热负荷。”中科院上海高级研究院副院长黄光伟指出,结合我国天然气行业发展现状、供热经济范围,以及城市基础设施情况,从项目实施便利性和经济可行的角度看,我国热需求增量市场主要是面积在万平方米级的大型场馆、社区和机场、医疗等工业与民用设施,“因此分布式系统的电功率范围将在MW级,这也正是目前在建和筹划建设的现实需求。”

目前国内常用的MW级燃气机组主要为内燃机机组和航空发动机改装的燃气轮机机组,其中内燃机由于容量限制和空气污染问题,不适合在分布式能源项目推广。航改机则存在寿命低,维护成本高的问题。

“作为我国首台自主研发、自主制造的微型燃机,中科院上第高研院的ZK1200燃机完全符合国家《关于发展分布式能源指导意见》中分布式能源装备制造业发展的方向。”黄光伟说。

在黄光伟看来,对燃气轮机而言,分布式供能系统不是单纯发电,而是热电冷三联供,ZK1200并没有盲目追求高参数,而是采用逐步改进,稳扎稳打的思路,尽管简单循环效率低,但是污染物排放低,余热大,因此特别适用于工业园区以及下游对蒸汽品质有要求的企业。

“金鸡湖分布式能源项目的成功运营验证了ZK1200燃机对于推动国内天然气分布式能源行业的发展具有里程碑意义。

不仅对打破欧美日技术垄断、降低燃气分布式能源项目建设与运营成本起到极大推动作用,还将积极地推进小型燃气轮机的国产化进程。”黄光伟如是评价。

据介绍,在金鸡湖分布式能源项目ZK1200型燃气轮机组基础之上,研发团队又进一步开发了二代燃机——ZK2000型燃气轮机,发电效率比一代机组提升10.2%,氮氧化物排放降低20mg/Nm。

目前,Zk2000已在“上海科技大学分布式能源中心改进型燃气轮机发电机组示范项目”和“上海浦东前滩天然气分布式能源中心燃气轮机发电机组示范项目”试验应用。其中,上海科技大学试验项目于2019年7月率先完成72+24h满负荷连续运转测试,各项参数均达设计值。

“ZK2000系列燃气轮机产品现已进入小批量生产阶段。”黄光伟说。

以天然气为基础,

打造多能互补集成优化示范工程

天然气分布式能源技术作为未来世界能源技术的重要发展方向,具有能源利用效率高,环境负面影响小,提高能源供应可靠性和经济性的特点。

随着天然气价格改革的持续推进、并网条件的逐步放宽,天然气分布式能源有望得到提速发展。

特别是天然气与可再生能源耦合的分布式能源系统,不仅可以弥补可再生能源本身灵活性差、能量密度低的缺点,促进可再生能源消纳,还可以实现系统综合效率高、排放低、投资运行成本又可控。

调研中了解到,作为综合能源供给系统,金鸡湖分布式能源项目在既有项目基础上,又因地制宜与风能、太阳能等可再生能源开展了协同开发利用,通过热电冷三联供、智能微网、储能、LED绿色照明及变频节能等技术,进一步构建了绿能、微能、节能、多能、创能、储能“六位一体”的分布式能源网,通过供需互动、有序配置、节约高效的智能用能方式实现了项目的能效最大化,并打造成为多能互补集成优化示范工程。

“建立多能互补的分布式能源项目不仅能够满足日益上涨的用户需求量,还能起到很好的示范作用,推动能源结构的优化以及多能源行业的发展。实践证明,金鸡湖项目通过冷热电三联供、一系列多能互补集成优化后,目前的能源一次利用效率较之前可增加十个百分点。”张建伟说。

原标题:苏州蓝天热电中科院金鸡湖分布式能源项目投运四年屡获殊荣:解密首个多能互补国产化分布式能源“样本”项目(城市清洁高效供能纪实报道系列五)

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