分布式能源即通过小型设备来向用户进行能源供应的一种全新能源利用方式,其更接近负荷,无需建设大电网进行远距离高压或超高压输送,降低了资源输送过程产生的损耗,以及相关成本投入大大降低,使得资源本身的经济效益进一步提升。对天然气分布式能源项目进行优化配置,确保在获取较高经济效益的同时,达到节能降耗的目的。
一、分布式能源特点
分布式能源是近几年兴起的一种新型能源利用方式,对用户的能源供应更改为以小型设备作为支持,无论是系统建设投资还是运行损耗均有了巨大的改善。天然气分布式能源系统简单来讲就是将天然气作为一次能源用于发电,然后利用发电余热来为满足用户制冷、供热需求,实现了天然气能源的梯级利用,正常情况下综合能源利用率可以达到70%以上。想要充分发挥出天然气分布式能源的优势,关键在于负荷预测与装机方案配置,负荷预测是否可靠准确决定着项目能否成功,而装机方案配置的合理性则决定着项目的执行效益[1]。目前针对天然气分布式能源的负荷预测方法较多,如指标法、动态计算法等。但是装机方案优化配置方面则存在诸多的不足,还需要做进一步的研究。
二、天然气分布式能源系统优化配置
1.优化配置流程
对天然气分布式能源系统进行优化配置设计,首先必须要确定负荷需求,并进行能源价格优化。一般可通过以下几个方面进行:①原动机机组形式、台数以及容量的确认;②溴化锂、冷水机组以及蓄冷装置的组合优化;③基于能源价格以及负荷要求制定运行策略[2]。对于天然气分布式能源来讲,其属于冷热电多种源输出的耦合,需要较多种类的设备作为支持。在实际优化分析中,要求结合冷热电负荷需求和冷热电能源价格体系,模拟分析计算系统能源配置方式和运行模式,以实现最优化运行为目的,确定最佳系统配置方式与运行模式。
2.系统优化配置模型
2.1电平衡
内燃机总发电功率与从电网购电功率,需要和电制冷机、分布式能源系统、蓄冷设备、锅炉及各部分的辅助设备耗电功率以及用户电负荷需求功率的总和相等。利用公式表示即:
P发i+P购i=P冷机j+P联供j+P蓄冷j+P锅炉j+P用户j
其中,P发i表示内燃机i时刻所对应的发电功率,单位kW,夏季为P发Cj,冬季为P发hj;P购i表示i时刻的电网购电功率,单位kW,夏季为P购.C.j,冬季为P购.h.j;P冷机j表示电制冷机及辅助设备在i时刻的耗电功率,单位kW;P蓄冷j表示蓄冷设备及辅助设备在i时刻对应的耗电功率,单位kW;P锅炉j表示锅炉及辅助设备在i时刻对应的耗电功率,单位kW;表示用户在i时刻对应的耗电功率,根据逐时负荷系数法计算获得,单位kW。
2.2冷平衡
内燃机预热带溴化锂供冷功率与电制冷机直接供冷功率、蓄冷装置放冷功率的综合,要与用户冷负荷需求功率相等[3]。可通过公式表达:
QC溴机i+QC冷机i+QC放冷i=QC用户j
其中,QC溴机i、QC放冷i分别表示i时刻的溴机直接供冷功率与蓄冷装置放冷功率,单位kW;QC用户j表示用户i时刻用冷西区量,可通过逐时冷负荷系数法计算获得,单位kW。
2.3天然气平衡
天然气总耗量需要与内燃机天然气耗量以及天然气锅炉耗量的总和相等。可通过公式表达:
Fgosj=F联供j+F锅炉j
其中,F联供j表示内燃机i时刻天然气耗量,单位Nm3/h,夏季为F联供Cj,冬季为F联供hj;F锅炉j表示锅炉i时刻天然气耗量,单位Nm3/h。
2.4系统优化配置
天然气分布式能源的年利用小时数必须要达到2000h以上,且综合效率至少达到70%。天然气分布式能源系统的优化配置,在确定冷热电负荷基础上,结合市场现有原动机功率类型判断,完成可行性配置方案的设计。然后建立能量平衡模型,通过与系统运行方式相结合,判断各种约束条件后,根据最低年综合成本来比较评价多个不同配置方案的可行性与经济性,确定最优配置方案。
结束语:
天然气分布式能源系统的建立运行,可以更大程度上符合绿色节能发展基本理念。而想要对项目进行优化配置,就必须要准确预测负荷,并确定装机方案配置,为项目的成功执行提供保障。
参考文献:
[1] 黄强.某企业天然气分布式能源项目配置方案及经济性分析[J].能源与环境,2020(01):25-26.
[2] 卢海勇,虞正发,刘波.天然气分布式能源项目优化配置研究[J].上海节能,2019(02):90-96.
[3] 李泽林.天然气分布式能源系统优化配置与政策激励研究[D].天津大学,2018.