1 醫(yī)院概況

某醫(yī)院是閔行地區(qū)一所集教學(xué)、科研、保健為一體的三級綜合醫(yī)院，一期建筑面積50056 m³，核定床位600張，平均日門診量為3000人；二期工程擬擴(kuò)充至1000張核定床位。醫(yī)院作為一個(gè)特殊的社會(huì)公共場所，全年24h不間斷運(yùn)營，能耗高于其他公共建筑2~3倍，其主要能耗集中在電力、熱水、空調(diào)制冷和采暖，同時(shí)醫(yī)院能源需求具有以下幾個(gè)特征：

(1)醫(yī)院需要 24 h 提供熱水，季節(jié)性變化小。

(2)全年冷熱負(fù)荷變化顯著，需求量大。

(3)醫(yī)院電力和熱水負(fù)荷具有一定的使用規(guī)律。

綜合分析以上醫(yī)院用能的一系列特征，再結(jié)合燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)供能特征，該醫(yī)院比較適合使用燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)來提供電力和熱能，其中，醫(yī)院電力供應(yīng)由兩路獨(dú)立的10kv電源供應(yīng)。變電所內(nèi)設(shè)有4臺1600kVA的干式變壓器；冷熱供應(yīng)由2臺1.5t/h蒸汽鍋爐，2臺制冷量3490 kW溴化鋰機(jī)組和1臺制冷量3516 kW離心機(jī)組供應(yīng)。

2 燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

根據(jù)《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》(DG/TJ08—115—2008)中“以熱定電，熱電平衡”原則，醫(yī)院燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)由2臺天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組構(gòu)成。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組所發(fā)電力分別接入兩臺變壓器低壓端；并采取并網(wǎng)不上網(wǎng)的形式與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行；通過安裝在醫(yī)院進(jìn)線端的負(fù)荷跟蹤裝置來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)組的輸出功率。熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電所產(chǎn)生的余熱通過余熱回收裝置轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴糜谥迫∩顭崴┤粘Ｉ钍褂?，多余熱水可用于溴化鋰機(jī)組輔助制冷。

2.2 電力接入系統(tǒng)

燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)電力接入點(diǎn)，宜選擇在負(fù)荷穩(wěn)定并且能夠保證機(jī)組滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)的供電回路中，同時(shí)對接入回路不產(chǎn)生安全隱患，但需采取一定的保護(hù)措施，見圖1。

圖1 燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)電力接入示意

醫(yī)院的2臺機(jī)組輸出電力分別接入醫(yī)院T1與T3變壓器低壓端，根據(jù)所接變壓器下端負(fù)載發(fā)電機(jī)組自動(dòng)投入運(yùn)行和調(diào)整輸出功率；當(dāng)天祥站母線發(fā)生失電情況時(shí)發(fā)電機(jī)組立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)；在天祥站與醫(yī)院進(jìn)線端分別安裝了逆功率保護(hù)器，防止發(fā)電機(jī)發(fā)生倒送電而影響公共電網(wǎng)安全和人身安全。

2.3供熱系統(tǒng)

2臺機(jī)組發(fā)電時(shí)所產(chǎn)生的廢熱利用煙氣熱水鍋爐產(chǎn)生高溫?zé)崴?，高溫?zé)崴?jīng)分水缸進(jìn)入醫(yī)院各區(qū)域內(nèi)生活熱水制取系統(tǒng)。生活熱水需求高于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組余熱輸出量時(shí)，不足部分由醫(yī)院蒸汽制取生活熱水；生活熱水需求低于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組余熱輸出時(shí)，多余熱量用于醫(yī)院溴化鋰機(jī)組實(shí)現(xiàn)輔助制冷與采暖。考慮到余熱利用的經(jīng)濟(jì)性區(qū)別將優(yōu)先用于制取生活熱水，見圖2。

圖2 燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)熱力系統(tǒng)示意

機(jī)組性能參數(shù)見表1。

3 項(xiàng)目運(yùn)行狀況

該醫(yī)院燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)采用能源合同管理方式運(yùn)作，由上海申能能源服務(wù)公司對設(shè)備進(jìn)行投資建設(shè)和運(yùn)行管理，有效規(guī)避了醫(yī)院的投資風(fēng)險(xiǎn)及運(yùn)行管理風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)保證項(xiàng)目的工程質(zhì)量和節(jié)能效果，項(xiàng)目于2015年年初正式投入運(yùn)營。2015 年度和2016年度燃?xì)夥植际焦δ芟到y(tǒng)正常運(yùn)作，運(yùn)行數(shù)據(jù)(天然氣消耗量、發(fā)電量和發(fā)熱量)分別見圖3、圖4和圖5。

圖3 分布式供能系統(tǒng)2015~2016年度天然氣消耗量

圖4 分布式供能系統(tǒng)2015~2016年度發(fā)電量

圖5 分布式供能系統(tǒng)2015~2016年度發(fā)熱量

根據(jù)上述燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，2015年和2016年總共發(fā)電量509.07萬kW·h，余熱利用量8789.04 MW·h，醫(yī)院通過這種電力自發(fā)自用的方式大大減少了市電的購買量，同時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的余熱可用于醫(yī)院日常生活熱水，省去了傳統(tǒng)鍋爐制取生活熱水。燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)通過對能源的階梯利用，最大限度地提高了能源利用效率。

4 項(xiàng)目效果分析

4.1 節(jié)能減排效益

在傳統(tǒng)供能方式下，醫(yī)院電力來自于電網(wǎng)，電網(wǎng)將電廠所發(fā)電力輸送過來，而電廠通常設(shè)置在遠(yuǎn)離城市的地區(qū)，受供熱范圍的限制電廠的發(fā)電廢熱基本無法被使用，造成了低位熱能的大量浪費(fèi)。其次，我國的電力主要以火電為主，燃煤發(fā)電過程中產(chǎn)生了大量的有害物質(zhì)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，目前我們每使用1kW·h 電力需要消耗400 g標(biāo)準(zhǔn)煤，排放0.997 kg CO₂、8.03 g SO₂、3.35 g煙塵，嚴(yán)重破壞了自然生態(tài)環(huán)境。

醫(yī)院采用燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)作為其能源供應(yīng)的一部分，利用天然氣進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)電力直接供給醫(yī)院使用，不足部分再由市網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充，大幅減少了市電的供應(yīng)量。天然氣作為一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生的CO₂少于其他化石燃料，CO₂產(chǎn)生的溫室效應(yīng)較低，大大降低了對自然環(huán)境的污染。

同時(shí)，由于醫(yī)院特殊的用能特征，日常運(yùn)營中需要大量的冷熱能，傳統(tǒng)供熱模式采用燃?xì)忮仩t來滿足供熱需求。這種利用天然氣來制取低位熱能的方式，從能源利用角度考慮存在一定的“高能低用”現(xiàn)象，沒有緊跟現(xiàn)階段國家提出的天然氣高效利用發(fā)展思路。燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)通過將高品質(zhì)的熱能進(jìn)行發(fā)電，低品質(zhì)的熱能用于制取生活熱水和采暖，可以大幅減少醫(yī)院鍋爐用氣量，最終達(dá)到節(jié)能減排的目的。

根據(jù)圖3至圖5燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，醫(yī)院在獲得同樣的電力和熱能比市網(wǎng)供電和燃?xì)忮仩t的傳統(tǒng)供能方式相比，2015年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤479 t，減少 CO₂排放1120 t，2016年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤595t，減少二氧化碳排放1378t，無煙塵和SO₂排放。

4.2系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益

為了鼓勵(lì)發(fā)展燃?xì)夥植脊┠芟到y(tǒng)，上海市建立了專門機(jī)構(gòu)，制定了專項(xiàng)扶持辦法，包括政策支持和優(yōu)惠補(bǔ)貼。

上海燃?xì)?/span>(集團(tuán))有限公司作為本市的燃?xì)夤?yīng)商，積極響應(yīng)政府號召，針對燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)實(shí)行2.7元/m³ 優(yōu)惠氣價(jià)，提高了燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。按燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的年度天然氣消耗量計(jì)算，該醫(yī)院燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)2015年節(jié)省能源費(fèi)用218.58萬元，2016年節(jié)省能源費(fèi)用256.87 萬元。

除了系統(tǒng)運(yùn)行收益之外，燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)的年運(yùn)行時(shí)間和系統(tǒng)運(yùn)行綜合效率達(dá)到政府補(bǔ)貼所規(guī)定的要求，可一次性獲得最高3 000元/kW 的裝機(jī)容量補(bǔ)貼(每個(gè)項(xiàng)目最高補(bǔ)貼不高于5 000萬元)，該醫(yī)院項(xiàng)目運(yùn)行情況符合補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，最終獲得了總共 169.2萬元的設(shè)備投資和運(yùn)行補(bǔ)貼。

5 結(jié)語

發(fā)展燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)有助于緩解我國目前所面臨的環(huán)境污染問題、能源利用率低、煤炭依存度高等問題，并且能夠讓清潔能源天然氣發(fā)揮更高的價(jià)值。在冷、熱、電需求量大、需求量穩(wěn)定的醫(yī)院中，通過合理配置燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)可以大大降低自身的運(yùn)營成本，同時(shí)有利于國家推進(jìn)節(jié)能減排，加快能源清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型。