广州大学城区域供冷系统论证、设计、建设及运营

广州大学城区域供冷系统论证、设计、建设及运营华南理工大学建筑设计研究院王钊高级工程师筑龙网主要内容一、项目背景及工程概况二、能源规划三、方案论证及工程设计四、几个问题的讨论五、经济分析六、总结筑龙网一、项目背景及工程概况筑龙网政府定位１）建设一流大学城的指导思想２）新的城市建设理念－资源共享，降低城市运行成本３）对能源（电力）短缺的预见４）能源规划是城市规划内容之一筑龙网２广州大学城简介ƒ位于广州市番禺区小谷围岛ƒ面积约18平方公里ƒ规划功能划分有10所大学园区、中心南北商业区、中心湖信息共享区ƒ2002年底动工建设，2004年9月一期工程完成，3万大学生入读ƒ2005年二期工程完成，近9万学生入读ƒ计划招生人数18～20万，教职工及科技人员8.5～10万，规划人口35～40万筑龙网３广州大学城区域供冷系统概况ƒ总装机冷量近11.28万RT（39.7万Kw）ƒ总蓄冰量近26万RTHƒ设四个区域供冷站第一冷站装机容量10.2万KW（2.9万RT）第二冷站装机容量11.2万KW（3.18万RT）第三冷站装机容量8.9万KW（2.5万RT）第四冷站装机容量9.5万KW（2.7万RT）ƒ冷水管网总长度将近120公里筑龙网ƒ已建成十所大学使用区域供冷的单体建筑约280栋，总建筑面积近352万平方米，占规划总装机冷量的约65%ƒ工程总投资：一期(10所大学用)5.73亿元，二期(全岛使用)8.5～9.0亿元ƒ平均每冷吨工程投资约0.8～0.85万元ƒ4个冷站建筑面积约4万平方米ƒ十所大学预计年售冷量约1.8～2.58亿KwHƒ全部完成后预计年售冷量约为4～5亿KwH筑龙网二、能源规划筑龙网ƒ分布式能源站ƒ风能、太阳能等多种能源的利用ƒ建筑设计节能ƒ区域供冷系统ƒ集中热水供应系统广州大学城能源规划筑龙网~13C冷水电力电力输送电力输送3C~13C冷水电制冷+蒸气一期2x4.2万KW一期2x1.5万KW130C筑龙网区域供冷的决策与规划ƒ提出概念ƒ项目建议书ƒ可行性研究ƒ专家论证,政府决策ƒ方案设计ƒ城市综合管线规划及土地使用ƒ成套技术,成套设备招标采购ƒ初步设计ƒ施工图设计ƒ施工ƒ一般设备采购ƒ冲洗及调试ƒ试运行ƒ售冷价格分析及测算ƒ政府批准冷水价格ƒ与用户签定用冷协议ƒ运营商招标政府决策阶段规划设计阶段施工调试阶段运营阶段区域供冷系统建设筑龙网）区域供冷系统是现代城市基础设施之一，是城市发展和改造的规划设计内容之一。2）冷水是一种商品，像自来水、电力、天然气等一样。3）区域供冷有较强的系统扩展性。4）区域供冷实现了冷水商品生产的专业化、规模化、产业化和市场化。5）区域供冷公司或能源公司是以冷水为产品的生产性企业。筑龙网三、广州大学城区域供冷方案论证及工程设计筑龙网)可行性研究阶段:冷负荷的预测、确定装机容量、确定冷站规模、确定区域供冷的规划方案、确定制冷形式2)方案设计阶段:二次管网的敷设方案、主要路由的规划、制冷站及其工艺的确定3)详细设计阶段:二次管网的设计及优化、完成冷站设计及优化4)施工阶段:系统的调试筑龙网冷负荷的分析和预测ƒ主要目的：确定总的装机容量,为预测年售冷量提供基础资料ƒ也是区域供冷设计中最基础、最重要的工作筑龙网单位面积负荷/w/m2教学楼实验室图书馆宿舍学术中心行政办公体育馆食堂生活服务典型日各类建筑负荷曲线3冷负荷的分析预测方法筑龙网）建筑类型2）供冷站的规划数量及位置选择3）各类建筑的使用特点根据大学城的情况分析，计算结果为：„大学区0.49，实际采用0.55„商务区0.77，实际采用0.77„商务区与大学区混用，实际采用0.65和0.7筑龙网施工图阶段大学城各冷站装机容量统计（第四次调整）5700+预留中心区（同时使用系数0.7）第二供冷站250005798031800（同时使用0.55）8400+预留中心区（同时使用系数0.65）第四供冷站270003430024000（同时使用系数0.7）冷站名称第一供冷站29000第三供冷站25000原设计装机冷量（RT）新统计冷负荷（RT）新计算装机冷量（RT）12930+预留中心区8200+预留中心区„各冷站装机容量需要在不同的设计阶段（如可研、方案、初步设计和施工图设计）进行调整和修正。„甚至还要进行适当的预留，以便在实际运行后调整装机容量筑龙网可研及方案阶段确定冷站规模、数量及位置不同制冷方案及不同冷站数量的初投资比较筑龙网分析比较的结论是：1)在全岛设4~5个冷站，并建议供冷半径不宜超过1.5公里。每个冷站规25000~30000RT(根据其他国家的经验，这个规模下的冷站单位冷吨初投资较合理)。2)实际实施中，根据用户的变化确定为设4个冷站，供冷半径扩大到2~3公里。筑龙网根据广州大学城的建设经验，在确定冷站位置、规模和供冷范围时，有以下几个数据可供参考：1)管网的冷损失：温升宜小于0.5~0.8℃,或冷损失宜小于4~6%；2)管网投资：占总投资的比例不宜大于8~12%；3)二级泵输送能耗：占总能耗的比例不宜大于10~15%。筑龙网)需考虑的因素ƒ外部条件(能源动力条件：电力、热源、天然气等燃料、水源条件)ƒ冷站规模ƒ初投资与运行费用、维护费用ƒ能源规划筑龙网）根据广州市的市场条件从初投资及运行费用两个主要因素比较的优劣顺序为：（1）蒸汽吸收机（2）电制冷机（3）直燃（4）蓄能考虑蒸汽管网的建设，技术、供汽源的可靠性等因素，决定用电制冷方案。筑龙网)蓄冰方案的确定„随着广州大学城能源规划方案的批准，分布式能源站建设工作的推进，方案设计阶段由仅在区域供冷范围内的比较扩大为从分布式能源站、输变电系统、冷站工艺系统的综合比较。蓄能方案成为首选方案，经过比较，冰蓄冷方案比常用一般电制冷方案增加1.2亿元初投资（方案阶段估算直接投资7.6亿元）。„但可以利用蓄能降低电力供应、生产的峰值负荷，减少分布式能源站发电设备的装机规模，减少输变电投资，增加燃气轮发电机的运行平稳性等有利因素，并估算此部分可减少初投资约2亿元。采用冰蓄冷方案经济合理，技术上可行，并将一个冷站布置在分布式能源站附近，利用余热采用吸收式制冷。筑龙网电制冷++第一冷站部分二次管网及板换间部分用户部分38C32C38C32C13C8C8C筑龙网~3C用户空调设备第二三四冷站部分二次管网及板换间部分用户部分-6C1C0C13C38C32C筑龙网％负荷运行策略-10000-50000500010000150002000025000RT123456789101112131415161718192021222324t蓄冰空调100％负荷运行策略图融冰供冷乙二醇主机制冰乙二醇主机供冷筑龙网二次管网规划及设计中几个应该重视的问题（1）管网的温升（2）管网的规划路由（3）管网的水力计算（4）管网水力计算的同时使用系数（5）管网的水力工况的调节（6）管网热胀冷缩补偿（7）管网的敷设方式（8）水泵变频调节管网测压点的选择（9）管网的维修（10）管网的冲洗和调节筑龙网）冷量计量2）根据用户侧冷负荷变化调节流量3）调节水力工况4）关闭及检修5）二次管网与用户的分隔筑龙网用户入口（板换间）流程图筑龙网四、几个问题的讨论筑龙网，投资约3.2亿。筑龙网对电力建设产生的影响其他能源天然气石油煤炭直接能源发电输变电空调系统一般中央空调区域供冷分体机(MW)469399223装机容量估算峰值用电量按COP=2.717.4万KW10.23万KW按COP=3.9常规COP=3.76万KWCOP=3.130%蓄冰减少发电设施减少能源开发量减少输变电设施占建筑用电约50％峰值负荷相对分体机减少12万KW/h转移30%峰值负荷大学城实际情况比较（未包括中心区）如按5000元/KW.h电力建设费用估算投资大学城十所大学为政府减少投资6亿元以上17.4万KW10.23万KW约4～5万KW筑龙网)建筑外观2)减弱热岛效应3)减少室外空调设备的噪声影响4)减少冷却塔的漂水损失筑龙网五、经济分析筑龙网％用水成本1％折旧费用37％维修费用4％管理费用2％财务费用24％2运营成本的构成筑龙网运营商的市场由于区域供冷是一个从冷站、管网和换热间运行、维护的全系统的工作，提高效率，减少能源消耗，关系到区域供冷的生存问题。要有一支专业化的运行、管理维护队伍，才能适应这个市场的需求。国外区域供冷已有近30年的历史，已经形成一批有经验的运营商。广州大学城目前正在进行运行商的国际招标工作。根据对国内现有中央空调系统实际情况的了解，如果有一定硬件、软件的配合和一支有经验的管理队伍，降低20%的能耗是有可能的。所以运营商的商机和利润空间还是很可观的。筑龙网六、总结筑龙网)政府方面z应在建设及规划初期开始实施z规划设计阶段需提供冷站用地、冷水管敷设所需地下地上的位置及空间z需要土地出售过程及规