“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)的蘇州藍天熱電中科院金雞湖天然氣分布式能源項目，自2016年5月正式投運以來，屢獲殊榮。
蘇州工業(yè)園區(qū)藍天燃氣熱電有限公司作為項目運營方，積極響應(yīng)國家“十三五”規(guī)劃關(guān)于加快燃機核心裝備國產(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)的分布式燃機提供了試驗示范平臺。
“項目首次采用了中科院上海高研院自主研發(fā)的ZK1200型燃氣輪機及相關(guān)配套輔助系統(tǒng)，設(shè)備國產(chǎn)化率高達90%以上，并依托于該燃機打造了我國首個多能互補的國產(chǎn)化分布式能源體系，成為業(yè)內(nèi)標桿示范項目。經(jīng)實踐檢驗，能源綜合利用效率可高達80%。”蘇州工業(yè)園區(qū)藍天燃氣熱電有限公司總經(jīng)理張建偉向調(diào)研組一行介紹說。
冷熱電三聯(lián)供
最大化項目經(jīng)濟環(huán)保效益
因金雞湖天然氣分布式能源項目坐落于蘇州工業(yè)園區(qū)內(nèi)美麗的金雞湖湖畔，也由此而得名。
項目于2015年開始建設(shè)，2016年5月30日順利通過試運行后，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)分布式燃機示范項目，也是蘇州地區(qū)第一個MW級天然氣分布式能源項目。
據(jù)介紹，項目涉及總投資873萬元，主要由一臺裝機容量1250kWZK1200型燃氣輪機，一臺7.6t/h余熱鍋爐，一臺116kW溴化鋰冷水機組以及一套20kV電氣并網(wǎng)系統(tǒng)組成。主要工藝流程為天然氣經(jīng)過壓縮機壓縮后，進入燃氣輪機燃燒發(fā)電，產(chǎn)生的高溫煙氣全部排入余熱鍋爐，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，熱水送給溴化鋰冷水機產(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)電力高峰時段負荷1100kW。年使用天然氣257.5萬標立方，按平均供電煤耗321g/kWh計算，可減少標煤耗量1204噸。
“項目投運4年來運行平穩(wěn)，生產(chǎn)技術(shù)指標優(yōu)于設(shè)計標準。因項目所在蘇州工業(yè)園區(qū)供熱需求和夏季制冷需求大、時間長，項目通過冷熱電三聯(lián)供方式實現(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組與蘇州藍天熱電的藍天燃機廠、北部燃機廠共同承擔著蘇州工業(yè)園區(qū)近80%的熱力和40%的電力，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行做出貢獻。
迎合國內(nèi)需求
自主研發(fā)MW級燃機彰顯里程碑意義
“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)濟范圍，以及城市基礎(chǔ)設(shè)施情況，從項目實施便利性和經(jīng)濟可行的角度看，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)實需求。”
目前國內(nèi)常用的MW級燃氣機組主要為內(nèi)燃機機組和航空發(fā)動機改裝的燃氣輪機機組，其中內(nèi)燃機由于容量限制和空氣污染問題，不適合在分布式能源項目推廣。航改機則存在壽命低，維護成本高的問題。
“作為我國首臺自主研發(fā)、自主制造的微型燃機，中科院上第高研院的ZK1200燃機完全符合國家《關(guān)于發(fā)展分布式能源指導意見》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，對燃氣輪機而言，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，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目的成功運營驗證了ZK1200燃機對于推動國內(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、降低燃氣分布式能源項目建設(shè)與運營成本起到極大推動作用，還將積極地推進小型燃氣輪機的國產(chǎn)化進程。黃光偉如是評價。
據(jù)介紹，在金雞湖分布式能源項目ZK1200型燃氣輪機組基礎(chǔ)之上，研發(fā)團隊又進一步開發(fā)了二代燃機——ZK2000型燃氣輪機，發(fā)電效率比一代機組提升10.2%，氮氧化物排放降低20mg/Nm。
目前，Zk2000已在“上?？萍即髮W分布式能源中心改進型燃氣輪機發(fā)電機組示范項目”和“上海浦東前灘天然氣分布式能源中心燃氣輪機發(fā)電機組示范項目”試驗應(yīng)用。其中，上海科技大學試驗項目于2019年7月率先完成72+24h滿負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)測試，各項參數(shù)均達設(shè)計值。
“ZK2000系列燃氣輪機產(chǎn)品現(xiàn)已進入小批量生產(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)境負面影響小，提高能源供應(yīng)可靠性和經(jīng)濟性的特點。
隨著天然氣價格改革的持續(xù)推進、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)，不僅可以彌補可再生能源本身靈活性差、能量密度低的缺點，促進可再生能源消納，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)綜合效率高、排放低、投資運行成本又可控。
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目在既有項目基礎(chǔ)上，又因地制宜與風能、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現(xiàn)了項目的能效最大化，并打造成為多能互補集成優(yōu)化示范工程。
“建立多能互補的分布式能源項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。實踐證明，金雞湖項目通過冷熱電三聯(lián)供、一系列多能互補集成優(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。”張建偉說。
