李亭
泰能天然气有限公司 山东省青岛市 266071
一、前言
随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，空调已成为人们室内环境的重要组成条件，中国已成为仅次于美国、日本的第三大空调市场，占全世界空调市场12%。由于空调是一种大量消耗能源且其负荷为非均衡的能耗设备。虽然国家建设了大批调峰机组、调峰电站，但仍然无法确保不断猛增的用电高峰负荷，夏季频频出现用电高峰期设备过载、掉闸断电现象，影响到人民群众的正常生产生活。
青岛市的天然气应用自2002年以来取得了飞速的发展。近年，青岛市天然气供应量的分布非常不均匀，冬季采暖季用量非常大，夏季始终保持在一个很低的水平。造成冬季气源紧张，特别2015年-2020年期间，冬季经常出现工业、商业等大型用户限气现象。另外，天然气输配管网和设施必须按照最大供应能力设计及建设，夏季供气低谷时造成管网资源的浪费。
以上因素导致我国大多城市在燃气和电力供应方面都存在峰谷差的难题，而燃气峰谷与电力峰谷有极大的互补性，夏季是燃气使用的低谷，却是电力负荷的高峰期，发展燃气空调推广使用燃气制冷可降低电网夏季高峰负荷，填补燃气夏季用气量低谷，可实现资源的均衡利用。本文针对燃气直燃机在青岛市的应用的技术进行经济分析。
二、青岛市发展燃气空调的气源保障
目前青岛市的天然气气源及未来情况为：
1、中石化鄂尔多斯天然气。经中石油陕京二线代输到济南中石化管线，设计年输气能力近期为9.75亿m3/年，其中可供青岛市6亿m3/年；远期设计年输气能力15亿m3/年，其中可供青岛市8亿m3/年。2002年，原泰能集团在城阳建设接收中石化天然气门站，并沿黑龙江路敷设次高压管线将天然气输送到青岛市市区。
2、中石油泰-青-威管线。一期设计输气能力86亿m3，二期扩建泰安加气站后输气能力110亿m3，每年可为青岛提供44亿m3天然气。2011年原泰能集团在胶州建设接收中石油天然气门站，并建设管线连接沿胶州湾次高压管线，将天然气输送到青岛市市区。
3、中石化榆林-济南管线。榆济管线总长1045公里，气源地是大牛地气田，主要供应山东和河南，设计输气能力30亿立方米，于2011年11月投入运行。
4、中石化位于胶南市董家口重工业基地的青岛LNG接收站一期项目于2014年11月建成投产，年接转能力300万吨。二期建设规模为500万吨/年，2021年建成投产；三期规模提升至1000万吨/年。
青岛市某燃气企业自2010年起，以《青岛市管网优化可行性研究报告》为指导，优化管网布局，逐步形成次高压“三纵一横”、中压A“四横四纵”、八个环状管网的布局，2018年市区供气能力提升至年13亿立方米，为大面积实施燃气空调项目奠定基础。
三、青岛市发展燃气空调的技术分析
1、燃气空调工作原理
燃气空调，即以燃气为能源的空调设备, 广义上的燃气空调有多种方式:燃气直燃机、燃气锅炉+蒸汽吸收式制冷机、燃气锅炉+蒸汽透平驱动离心机、燃气吸收式热泵、CCHP(楼宇冷热电联产系统)等。其中以水-溴化锂为工质对的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组（简称直燃机）应用最为广泛。溴化锂稀溶液受燃烧直接加热后产生高压水蒸汽，并被冷却水冷却成冷凝水，水在低压下蒸发吸热，使冷冻水的温度降低;蒸发后的水蒸气再被溴化锂溶液吸收，形成制冷循环。当冬天需要供暖时，由燃烧加热溴化锂稀溶液产生水蒸气，水蒸气凝结时释放热量，加热采暖用热水，形成供热循环。由于溴化锂水溶液需要在发生器中吸收热量，产生水蒸汽，因此可以来用直接燃烧天然气的方法来提供这部分热量，即以天然气为燃料的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组。该机组既可以制冷，又可以供热。如果在高压发生器上再加一个热水换热器，就可以同时提供生活用热水，达到一机三用和省电的目的。
2、溴化锂直燃机的优点
2.1由于通过直接燃烧天然气来加热吸收器内的溴化锂溶液，因此省去了由锅炉产生蒸汽，再由蒸汽加热溴化锂溶液的二次加热过程，提高了传热效率。同时，因省去了锅炉而大大减少了占地面积及设备、土建初始投资。
2.2由于以燃烧天然气的方式提供热量，避免了间接通过烧煤或油锅炉提供热量的方式，降低了环境污染，调整了能源结构。以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒、无害，有利于满足环保的要求；
2.3制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠；
2.4制冷量调节范围广，可在较宽的负荷内进行制冷量五级调节；
2.5对外界条件变化的适应性强，可在一定的热媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范围内稳定运转。
2.6直燃型溴化锂吸收式机组除功率较小的泵外，没有其他运动部件，机组噪音和振动都很小。
2.7直燃型溴化锂吸收式机组用吸收器和发生器代替了压缩机，因此大大降低了电耗。
3、国内溴化锂直燃机的应用
目前国内溴化锂直燃机的使用时间已经超过20年，技术已经完全成熟。如江苏双良集团从82年就开始生产溴化锂直燃机，湖南远大集团从90年代初开始生产溴化锂直燃机，目前是我国两大自主品牌。合资品牌如大连三洋、上海开利、烟台荏原等在国内也有广泛的应用。
以上分析，可以看出在青岛地区大面积推广使用燃气直燃机空调，不存在技术层面的问题。
四、青岛市发展燃气空调的经济分析（以某中心城案例进行分析）
1.项目简介
某中心城位于青岛新都心核心商务区，属于一类高层建筑，总建筑面积：127582m2，建筑最大高度为73.4m，由两座18层的高层建筑（建筑面积69726m2）和一座四层的商业楼（建筑面积57856 m2 ）构成。 本着“科技、生态、环保”的理念，将建成青岛新都心区域集购物、餐饮、休闲、娱乐、办公、居住于一体的大型城市综合体。室内空调系统能源站选用燃气直燃机。
2 投资经济分析
项目总投资1690万元，由燃气企业先行投资投资项目建设费用，后续依据《青岛市加快清洁能源供热发展的若干政策》向政府申请相关补贴，预计时间为1年，支付利息约为101.4万元（按照贷款利率6%每年测算）。
3运行经济分析
3.1某中心城办公楼部分经济分析
办公楼的建筑面积为69726平方米，按照能源管理合同收取费用。制冷季（100天）收费标准49元/平方米、采暖季（140天）收费标准49元/平方米，合计两季收费98元/平方年。
项目运行期间，水、电、燃气能源价格上涨或下调，若涨幅或下调超过±5%(含5%），制冷或采暖收费价格则实施价格联动，按照燃气65%，水5%，电30%的比例进行调整。上述基础能源价格按照2014年最新价格作为初始价格，其中，天然气4.45元/立方米，水价4.5元/立方米，电价0.97元/KW。
表1：办公楼部分收益分析
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2、某中心城商业部分经济分析
商业部分建筑面积约为57856平方米，按商业用户实际耗费的天然气计算费用参照卓越世纪中心经济分析报告数值比例测算，年耗气量50万立方米。气费收取标准为：2014年最新天然气价格费用标准以及维护能源中心的管理费，即4.55元/Nm3。
表2：商业部分收益分析
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五、结论
青岛市发展燃气空调具有充足的气源保障，技术应用成熟，大力推广使用燃气空调不仅有利于改善供电紧张状况，而且对于提高电力负载率，改善电力峰谷平衡率都有十分可观的效果，这不仅能解决能源综合利用，减少资源浪费，而且对于提高电力设备运转利用率和有效控制电力设备投资盲目增长，降低电力成本和稳定供电能力都有显著的经济效益和社会效益;另外，大量使用燃气空调对于有效平衡燃气季节峰谷、提高燃气管网利用率、降低供气综合成本起到不言而喻的作用。