“2016年江蘇省電力行業(yè)優(yōu)秀QC小組成果”一等獎、“2016年度中國分布式能源優(yōu)秀項(xiàng)目”二等獎、“2018年第二十四屆江蘇省企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果”一等獎、“2019年全國電力行業(yè)設(shè)備管理與技術(shù)創(chuàng)新成果”一等獎……位于江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)的蘇州藍(lán)天熱電中科院金雞湖天然氣分布式能源項(xiàng)目，自2016年5月正式投運(yùn)以來，屢獲殊榮。
蘇州工業(yè)園區(qū)藍(lán)天燃?xì)鉄犭娪邢薰咀鳛轫?xiàng)目運(yùn)營方，積極響應(yīng)國家“十三五”規(guī)劃關(guān)于加快燃機(jī)核心裝備國產(chǎn)化和大力發(fā)展分布式能源的號召，與中科院上海高研院合作，以產(chǎn)研結(jié)合方式推動金雞湖分布式能源項(xiàng)目落地，為園區(qū)提供穩(wěn)定的熱、電、冷，也為國內(nèi)首臺自主知識產(chǎn)權(quán)的分布式燃機(jī)提供了試驗(yàn)示范平臺。
“項(xiàng)目首次采用了中科院上海高研院自主研發(fā)的ZK1200型燃?xì)廨啓C(jī)及相關(guān)配套輔助系統(tǒng)，設(shè)備國產(chǎn)化率高達(dá)90%以上，并依托于該燃機(jī)打造了我國首個多能互補(bǔ)的國產(chǎn)化分布式能源體系，成為業(yè)內(nèi)標(biāo)桿示范項(xiàng)目。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，能源綜合利用效率可高達(dá)80%。”蘇州工業(yè)園區(qū)藍(lán)天燃?xì)鉄犭娪邢薰究偨?jīng)理張建偉向調(diào)研組一行介紹說。
冷熱電三聯(lián)供
最大化項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益
因金雞湖天然氣分布式能源項(xiàng)目坐落于蘇州工業(yè)園區(qū)內(nèi)美麗的金雞湖湖畔，也由此而得名。
項(xiàng)目于2015年開始建設(shè)，2016年5月30日順利通過試運(yùn)行后，正式投產(chǎn)。這是我國首個真正意義上具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)分布式燃機(jī)示范項(xiàng)目，也是蘇州地區(qū)第一個MW級天然氣分布式能源項(xiàng)目。
據(jù)介紹，項(xiàng)目涉及總投資873萬元，主要由一臺裝機(jī)容量1250kWZK1200型燃?xì)廨啓C(jī)，一臺7.6t/h余熱鍋爐，一臺116kW溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組以及一套20kV電氣并網(wǎng)系統(tǒng)組成。主要工藝流程為天然氣經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馊颗湃胗酂徨仩t，產(chǎn)出1.6MPa過熱蒸汽和108熱水。所發(fā)電量接入蘇州工業(yè)園區(qū)20kV電網(wǎng)，蒸汽供給熱用戶，熱水送給溴化鋰?yán)渌畽C(jī)產(chǎn)生10冷水，供給周邊酒店和工廠的空調(diào)系統(tǒng)。
分布式能源項(xiàng)目對電網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)具有雙重“削峰填谷”優(yōu)勢。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，金雞湖項(xiàng)目不僅不需要消耗電網(wǎng)電量，每年還向園區(qū)電網(wǎng)提供清潔電量375萬kWh，蒸汽供熱量2.2萬噸，夏季可減少園區(qū)電力高峰時段負(fù)荷1100kW。年使用天然氣257.5萬標(biāo)立方，按平均供電煤耗321g/kWh計(jì)算，可減少標(biāo)煤耗量1204噸。
“項(xiàng)目投運(yùn)4年來運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因項(xiàng)目所在蘇州工業(yè)園區(qū)供熱需求和夏季制冷需求大、時間長，項(xiàng)目通過冷熱電三聯(lián)供方式實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用，用戶可根據(jù)自己所需向電網(wǎng)輸電和購電，既降低了生產(chǎn)成本，又實(shí)現(xiàn)了資源利用的最大化。”張建偉說。
目前，金雞湖分布式能源機(jī)組與蘇州藍(lán)天熱電的藍(lán)天燃機(jī)廠、北部燃機(jī)廠共同承擔(dān)著蘇州工業(yè)園區(qū)近80%的熱力和40%的電力，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。
迎合國內(nèi)需求
自主研發(fā)MW級燃機(jī)彰顯里程碑意義
“對分布式供能系統(tǒng)發(fā)展而言，其應(yīng)用場景必須要有穩(wěn)定的熱負(fù)荷。”中科院上海高級研究院副院長黃光偉指出，結(jié)合我國天然氣行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、供熱經(jīng)濟(jì)范圍，以及城市基礎(chǔ)設(shè)施情況，從項(xiàng)目實(shí)施便利性和經(jīng)濟(jì)可行的角度看，我國熱需求增量市場主要是面積在萬平方米級的大型場館、社區(qū)和機(jī)場、醫(yī)療等工業(yè)與民用設(shè)施，“因此分布式系統(tǒng)的電功率范圍將在MW級，這也正是目前在建和籌劃建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需求。”
目前國內(nèi)常用的MW級燃?xì)鈾C(jī)組主要為內(nèi)燃機(jī)機(jī)組和航空發(fā)動機(jī)改裝的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，其中內(nèi)燃機(jī)由于容量限制和空氣污染問題，不適合在分布式能源項(xiàng)目推廣。航改機(jī)則存在壽命低，維護(hù)成本高的問題。
“作為我國首臺自主研發(fā)、自主制造的微型燃機(jī)，中科院上第高研院的ZK1200燃機(jī)完全符合國家《關(guān)于發(fā)展分布式能源指導(dǎo)意見》中分布式能源裝備制造業(yè)發(fā)展的方向。”黃光偉說。
在黃光偉看來，對燃?xì)廨啓C(jī)而言，分布式供能系統(tǒng)不是單純發(fā)電，而是熱電冷三聯(lián)供，ZK1200并沒有盲目追求高參數(shù)，而是采用逐步改進(jìn)，穩(wěn)扎穩(wěn)打的思路，盡管簡單循環(huán)效率低，但是污染物排放低，余熱大，因此特別適用于工業(yè)園區(qū)以及下游對蒸汽品質(zhì)有要求的企業(yè)。
金雞湖分布式能源項(xiàng)目的成功運(yùn)營驗(yàn)證了ZK1200燃機(jī)對于推動國內(nèi)天然氣分布式能源行業(yè)的發(fā)展具有里程碑意義。
不僅對打破歐美日技術(shù)壟斷、降低燃?xì)夥植际侥茉错?xiàng)目建設(shè)與運(yùn)營成本起到極大推動作用，還將積極地推進(jìn)小型燃?xì)廨啓C(jī)的國產(chǎn)化進(jìn)程。黃光偉如是評價。
據(jù)介紹，在金雞湖分布式能源項(xiàng)目ZK1200型燃?xì)廨啓C(jī)組基礎(chǔ)之上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步開發(fā)了二代燃機(jī)——ZK2000型燃?xì)廨啓C(jī)，發(fā)電效率比一代機(jī)組提升10.2%，氮氧化物排放降低20mg/Nm。
目前，Zk2000已在“上海科技大學(xué)分布式能源中心改進(jìn)型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組示范項(xiàng)目”和“上海浦東前灘天然氣分布式能源中心燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組示范項(xiàng)目”試驗(yàn)應(yīng)用。其中，上?？萍即髮W(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目于2019年7月率先完成72+24h滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)測試，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)設(shè)計(jì)值。
“ZK2000系列燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品現(xiàn)已進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。”黃光偉說。
以天然氣為基礎(chǔ)，
打造多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程
天然氣分布式能源技術(shù)作為未來世界能源技術(shù)的重要發(fā)展方向，具有能源利用效率高，環(huán)境負(fù)面影響小，提高能源供應(yīng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。
隨著天然氣價格改革的持續(xù)推進(jìn)、并網(wǎng)條件的逐步放寬，天然氣分布式能源有望得到提速發(fā)展。
特別是天然氣與可再生能源耦合的分布式能源系統(tǒng)，不僅可以彌補(bǔ)可再生能源本身靈活性差、能量密度低的缺點(diǎn)，促進(jìn)可再生能源消納，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合效率高、排放低、投資運(yùn)行成本又可控。
調(diào)研中了解到，作為綜合能源供給系統(tǒng)，金雞湖分布式能源項(xiàng)目在既有項(xiàng)目基礎(chǔ)上，又因地制宜與風(fēng)能、太陽能等可再生能源開展了協(xié)同開發(fā)利用，通過熱電冷三聯(lián)供、智能微網(wǎng)、儲能、LED綠色照明及變頻節(jié)能等技術(shù)，進(jìn)一步構(gòu)建了綠能、微能、節(jié)能、多能、創(chuàng)能、儲能“六位一體”的分布式能源網(wǎng)，通過供需互動、有序配置、節(jié)約高效的智能用能方式實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的能效最大化，并打造成為多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程。
“建立多能互補(bǔ)的分布式能源項(xiàng)目不僅能夠滿足日益上漲的用戶需求量，還能起到很好的示范作用，推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及多能源行業(yè)的發(fā)展。實(shí)踐證明，金雞湖項(xiàng)目通過冷熱電三聯(lián)供、一系列多能互補(bǔ)集成優(yōu)化后，目前的能源一次利用效率較之前可增加十個百分點(diǎn)。”張建偉說。
