徐国强1 赵军1 叶有志1 陈志刚 2
1 杭州华电工程咨询有限公司 杭州 310000 2 杭州申乾裕科技有限公司 杭州 310000
摘要：天然气分布式能源可实现能量阶梯利用，满足用户多种需求的综合能源系统。本文以某制药企业为例，根据企业的实际用能需求，设计一套天然气分布式能源系统，对能源站进行了工程设想，并对项目的投资、财务、环境影响、经济与社会影响等开展分析。与传统能源相比，项目采用分布式能源后，年综合能源利用效率82%，与传统供能系统相比每年节省标煤6.1万吨，减排SO2约为2000吨，减排NOX约为2064吨，减排粉尘1129吨。
关键词：分布式能源、制药企业、技术经济
中图分类号：TK175 文献标识码：A
0 引言
为进一步促进节能减排，改善环境空气质量，提高能源利用率，促进热电产业健康发展，《热电联产管理办法》发改能源[2016]617号，鼓励规划建设天然气分布式能源项目，采用热电冷三联供技术实现能源梯级利用，能源综合利用率不低于70%。天然气分布式能源可实现能量阶梯利用，满足用户多种需求的综合能源系统袁 具有高效环保、削峰填谷、灵活性强等优势，顺应了能源发展趋势，成为能源发展的一大热点。
制药厂一般是技术密集型的精细化工生产，原料药产品的品种多、生产过程长、工艺复杂，在药品生产过程中通常存在大量的蒸汽及电负荷需求。为提高能源利用率，降低企业用能成本，本文探讨天然气分布式能源在制药企业中的应用研究。
1 厂区现状及能源消耗
1.1 厂区现状
本项目所在地为一个功能设施齐全、产品品种多样、符合国际标准的世界一流水平的新型综合性医药加工基地。园区占地约1500亩，目前已形成包括高端生物技术药物、注射和口服制剂、出口原料药等三大主要业务的生物医药产业园，企业先后投产2条生产线，主要包括高端生物技术药物、注射和口服制剂。
1.2蒸汽负荷
企业现有3台燃煤链条蒸汽锅炉运行，为企业的生产进行供汽，详细统计3台的锅炉现有实际蒸发量在38t/h左右，锅炉供蒸汽压力为0.8MPa的饱和蒸汽。随着海正药业三期项目的不断完善，预计海正药业的用汽量将达65t/h左右。具体负荷如下表1所示。
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1.3 电负荷
通过现场实际统计企业用电负荷，企业用电负荷相对稳定，其最大用电负荷可达29000千瓦（2019年七月份），每天用电负荷较为稳定，平均电量用电成本为0.65元/千瓦时。详细电负荷曲线如下图1所示。
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从图1可以看出企业用电负荷在典型日内相对比较平稳，但夏季时段电负荷略高于春、冬季电负荷。
2分布式能源方案
结合工程热电负荷特点和用热的品质要求，本方案选择以燃气轮机为主体设备的天然气分布式能源站，燃气轮机的余热排入补燃余热锅炉产生蒸汽以满足热负荷的需求，调峰通过补燃和燃气锅炉的形式以保障供热。
拟建设总规模：4×8MW级燃气轮机机组+4×30t/h余热补燃锅炉+1×30t/h（或2×15t/h）燃气备用调峰锅炉。
其中近期建设规模为3×8MW级燃气轮机机组+3×30t/h余热补燃锅炉+1×30t/h（或2×15t/h）燃气备用调峰锅炉；远期扩建1×8MW级燃气轮机机组+1×30t/h余热补燃锅炉，总图设计考虑预留扩建的可能性。分布式能源系统主要技术参数如下表所示。
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根据计算，近期平均耗气量约为6910Nm3/h，即13.82×104 Nm3/d（年运行时间按6000小时考虑，日运行时间按20小时考虑），所需LNG为231 m3/d。2000m3LNG可满足近期平均用气量时的8.65天的需求；可满足远期平均用气量时的6.48天的需求。
气化站建设规模为：设8只250 m3的立式LNG储罐，气化能力14495 Nm3/h。
3财务评价及经济效益分析
本项目建设计划总资金为27556万元。项目资本金按总投资的30%考虑，其余70%资金按向商业银行贷款考虑。建设期利息按建设投资计划分年度计算后汇总得出，长期借款利率按最新五年期以上利率4.9%计取。项目主要技术经济指标如下表3所示。
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从上表可以看出，本项目内部收益率8.05%，财务净现值＞0，满足项目投资要求。
4环境效益分析
实施天然气分布式能源项目之后，主要的环境效益如下。
项目达产之后，年供热规模达到55.08万吨/年时，社会节能和环保效益明显，相比热电分产，年可节社会标煤约6.10万吨；每年减少SO2排放量约2000吨，每年减少烟尘排放量约1129吨，NOX减少排量约2064吨。
替代燃煤消费量（计算燃煤小锅炉供热煤耗量，按平均60kg/GJ）：9.25万吨标煤。
5 结论
本分布式能源站拟采用天然气作为能源，位于负荷中心，能实现能源梯级利用，有利于提高能源综合利用效率，降低电力系统网损，提高区域供电的可靠性；以天然气能源站替代分散小锅炉实施供热，就近供电，有利于减少当地电力供应损耗、提高能源利用效率，具有很好的节能减排作用，该项目符合国家和地方鼓励发展分布式能源的政策，方向正确。
本分布式能源项目总投入约27556万元，项目内部收益率8.05%，财务净现值＞0，年节约能量折原煤6.1万吨，每年减少SO2排放量约2000吨，每年减少烟尘排放量约1129吨，NOX减少排量约2064吨，具有良好的环境效益和经济效益。
[1] 宋伟明.我国天然气分布式能源的发展现状及趋势[ J ].中国能源，2016，38（1）：41-45.
[2] 俞利锋，袁王伟.天然气分布式能源在浙江的发展前景[ J ].中外能源，2014，19（1）：99-103.