【正文】 著，中國(guó)建筑工業(yè)出版社)。24 / 103圖 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的效率與發(fā)電功率關(guān)系統(tǒng)計(jì)5）燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)性能對(duì)比燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)主要參數(shù)比較見(jiàn)表 (摘自《 天然氣熱電冷聯(lián)供技術(shù)及應(yīng)用》付林、李輝等著，中國(guó)建筑工業(yè)出版社)。表 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)比表燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)容量范圍 5kW—8MW 3kW—12022kW轉(zhuǎn)速(r/min) 700—1800 15000—33000發(fā)電效率(%) 25—45 20—34總效率(%) 75—90 70—85廢氣溫度(℃) 400—550 450—650余熱回收 高溫?zé)煔猓瑹崴蛘羝?高溫?zé)煔饣蛘羝鸑Ox(106，體積比 )45—200(無(wú)控制時(shí))4—20(SCR)150—300(無(wú)控制時(shí)， 15%O2)；25(DLN)；＜6(DLNamp。SCR)CO(106，體積比 )140—700(無(wú)控制時(shí))410(Oxidation Catalyst)燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)效率/負(fù)荷變化關(guān)系比較見(jiàn)圖 。25 / 103圖 燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)效率隨負(fù)荷變化示意圖 能源站發(fā)電機(jī)組的選定本項(xiàng)目的熱負(fù)荷、電負(fù)荷都比較穩(wěn)定。依據(jù)河南省分時(shí)電價(jià)分段特點(diǎn)，能源站日間電價(jià)高峰、平段共 16h 運(yùn)行。并且負(fù)荷在高峰、平段間負(fù)荷內(nèi)會(huì)有一定的波動(dòng)。為此，所選發(fā)電設(shè)備需有較強(qiáng)低負(fù)荷運(yùn)行的特性。從圖 、圖、圖 中及表 ～ 可以看出，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電效率較燃?xì)廨啓C(jī)高，調(diào)節(jié)較為靈活、部分負(fù)荷特性較好。燃?xì)廨啓C(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效率大幅度下降，在 50%負(fù)荷時(shí)效率下降 5～7 個(gè)百分點(diǎn)，不適宜帶部分負(fù)荷運(yùn)行，并且燃?xì)廨啓C(jī)不宜經(jīng)常啟停。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電效率受負(fù)載負(fù)荷的影響較小，從100%負(fù)荷降到 50%負(fù)荷時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電效率從 40%變化到 34%左右，可帶部分負(fù)荷運(yùn)行。并且燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)頻繁啟停對(duì)機(jī)組的壽命影響較燃?xì)廨啓C(jī)的小。為此，在本方案中選定發(fā)電燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)作為分布式能源系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)。 余熱利用形式選擇分布式能源系統(tǒng)余熱利用工藝需綜合考慮發(fā)電機(jī)組的種類(lèi)、熱效率、余熱品質(zhì)等參數(shù)后確定。由于本能源站主要與廠區(qū)原有方案結(jié)合向巨龍生物廠區(qū)提供蒸汽，不需要向廠區(qū)提供熱水和冷負(fù)荷，因此余熱用于產(chǎn)蒸汽是本方案唯一選擇。根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)余熱產(chǎn)蒸汽有兩種方案：方案一為增設(shè)余熱蒸汽鍋爐，利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)高溫缸套水預(yù)熱余熱鍋爐給水，利用高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽；方案二為利用換熱器將燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)余熱用于現(xiàn)有 130t/h 鍋爐給水預(yù)熱。26 / 103與方案二相比，方案一增設(shè)余熱鍋爐后產(chǎn)生部分蒸汽，該部分蒸汽需并入現(xiàn)有蒸汽系統(tǒng)，不僅增加了系統(tǒng)投資，也增加了工程系統(tǒng)復(fù)雜性；于此同時(shí)現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)的產(chǎn)蒸汽量會(huì)相應(yīng)減少，偏離現(xiàn)有鍋爐額定工況，造成現(xiàn)有設(shè)備的利用率降低，鍋爐效率降低。根據(jù)項(xiàng)目工藝特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目負(fù)荷需求的特性，本項(xiàng)目擬采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)+煙氣 水換熱器+ 缸套水板式換熱器系統(tǒng)，詳細(xì)的工藝流程請(qǐng)見(jiàn)圖 。圖 工藝流程圖根據(jù)工藝流程圖及系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)，可將天然氣分布式能源系統(tǒng)主要設(shè)備配置如下，見(jiàn)表 。表 主要設(shè)備選型及清單表序號(hào) 名稱(chēng) 主要技術(shù)參數(shù) 數(shù)量 單位 備注發(fā)電量（kWh ） 3333發(fā)電效率（%） 耗氣量（Nm 3/h） 1666排煙溫度（℃） 4441 燃?xì)鈨?nèi)燃 機(jī)煙氣流量（kg/h） 175972 套 卡特皮勒2 缸套水板式換熱器一次側(cè)熱水進(jìn)出口溫度 90/78℃，最小/最大流量：74/95t/h ；二次側(cè)軟化水溫度 40/80℃，額定換熱量約 1465kw2 臺(tái) 國(guó)產(chǎn)名牌3 煙氣換熱 器進(jìn)口煙氣流量 17597kg/h，煙氣溫度 444℃，給水溫度 40℃，出口溫度 85℃，排煙溫度75℃2 臺(tái) 國(guó)產(chǎn)名牌 天然氣接收處理系統(tǒng)本項(xiàng)目的天然氣從市政燃?xì)夤芫W(wǎng)引入，天然氣接入不設(shè)置儲(chǔ)氣設(shè)施，均通27 / 103過(guò)管道經(jīng)調(diào)壓送至用氣設(shè)備燃燒器進(jìn)口。根據(jù)燃燒器對(duì)燃?xì)馄焚|(zhì)的要求，在調(diào)壓柜內(nèi)設(shè)置調(diào)壓、計(jì)量、過(guò)濾設(shè)施。保證燃燒器入口燃?xì)馄焚|(zhì)、壓力符合要求。 燃燒系統(tǒng)天然氣經(jīng)調(diào)壓箱調(diào)節(jié)至內(nèi)燃機(jī)入口所需壓力后進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行燃燒。天然氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)進(jìn)行燃燒并作功發(fā)電，產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)煙氣換熱器充分利用余熱后經(jīng)排氣消音器排入大氣，內(nèi)燃機(jī)的排氣口和煙氣換熱器的入口煙道之間設(shè)了旁路煙囪。 熱力系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)高溫缸套水經(jīng)過(guò)缸套水板式換熱器預(yù)熱鍋爐給水，預(yù)熱后的給水并入原有工藝管道進(jìn)入除氧器。 電氣系統(tǒng) 概況本工程為 xxxxx 分布式能源站項(xiàng)目，利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電及熱交換器余熱回收，滿(mǎn)足廠區(qū)部分電力及熱負(fù)荷需求。目前廠區(qū)的電負(fù)荷主要由廠區(qū)自備熱電廠及 35kV 市政線路兩路電源供電。廠區(qū)自備電廠電力供給能力為 15MW,無(wú)法滿(mǎn)足全廠用電需求；其余廠區(qū)用電負(fù)荷由 35kV 市政電源供給。本項(xiàng)目是以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)+余熱交換器分布式能源系統(tǒng)為廠區(qū)內(nèi)提供生產(chǎn)生活所需的熱水及部分電力。整個(gè)項(xiàng)目的施工過(guò)程不影響廠區(qū)的正常生產(chǎn)，系統(tǒng)對(duì)接時(shí)利用工廠非生產(chǎn)時(shí)間。 工作范圍本工程可研設(shè)計(jì)范圍包括 xxxxx 分布式能源站電氣主接線、變配電系統(tǒng)、電力傳動(dòng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)。 負(fù)荷等級(jí)及供電要求根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50052—2022，分布式能源站內(nèi)用電負(fù)荷等級(jí)為三級(jí)，電源采用 1 路 10kV 線路，擬采用電力電纜接至分布式能源站10kV 母線段。本項(xiàng)目主要設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)表 。28 / 103表 泛能站各設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表臺(tái)數(shù) 系數(shù) 計(jì)算負(fù)荷序號(hào) 名稱(chēng) 安裝工作備用單臺(tái)容量(kW)運(yùn)行容量(kW) KxCosΦ有功(kW)無(wú)功(kVar)視在(kVA)低壓負(fù)荷(380/220V)1 1 發(fā)電機(jī)電源 1 1 0 100 100 80 60 100 2 2 發(fā)電機(jī)電源 1 1 0 100 100 80 60 100 3 給水泵 1 1 0 75 75 60 4 儀表控制系統(tǒng) 20 20 1 20 15 25 5 直流電源系統(tǒng) 20 20 1 20 15 25 6 自控系統(tǒng) 12 12 7 暖通負(fù)荷 30 30 21 16 26 8 照明系統(tǒng) 20 20 14 9 小計(jì) 306 218 12 Kp= 275 　 13 Kq= 207 14 近期合計(jì) 275 207 34415 無(wú)功補(bǔ)償 　 120 16 變壓器容量 　 　 400 17 變壓器損耗 4 20 　18 補(bǔ)償后合計(jì) 279 107 19 總計(jì) 279 107 299 接入系統(tǒng)方案 建設(shè)規(guī)模xxxxx 分布式能源燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模 23333 千瓦，分布式能源站總用電負(fù)荷約 299 千伏安。 電站年運(yùn)行小時(shí)數(shù)根據(jù)工藝專(zhuān)業(yè)提資，本項(xiàng)目燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)年利用小時(shí)數(shù)按 5280 小時(shí)進(jìn)行估算。 接入系統(tǒng)方案本分布式能源站選型發(fā)電機(jī)組機(jī)端電壓選取 千伏，通過(guò)發(fā)電機(jī)組配套的并網(wǎng)控制柜采用 千伏、 50 赫茲接入分布式能源站配電室 10 千伏母線，29 / 103再以電纜線路的形式接至廠區(qū) 35 千伏變電站 10 千伏母線，本 分布式能源站 10千伏配電室同時(shí)為能源站內(nèi)負(fù)荷供電。根據(jù)本工程具體情況，在發(fā)電機(jī)的出口開(kāi)關(guān)柜設(shè)置同期并網(wǎng)點(diǎn)，利用發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制柜實(shí)現(xiàn)同期并網(wǎng)操作。發(fā)電機(jī)接入采用并網(wǎng)不上網(wǎng)的方式，通過(guò)并網(wǎng)控制柜自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，以適應(yīng)冬夏兩季或一天內(nèi)峰平段時(shí)變的用電負(fù)荷波動(dòng)，達(dá)到電量不外送的目的。發(fā)電機(jī)的保護(hù)及控制均由并網(wǎng)控制柜完成。在能源站聯(lián)絡(luò)出線開(kāi)關(guān)設(shè)置同期檢測(cè)點(diǎn)，防止非同期合閘。電氣接入詳見(jiàn)圖 圖 泛能站接入系統(tǒng)方案本項(xiàng)目電氣接入系統(tǒng)方案需經(jīng)電力行政管理部門(mén)批復(fù)以后確定。本方案只是暫定方案，最終實(shí)施應(yīng)以電力行政管理部門(mén)批復(fù)的接入系統(tǒng)方案為準(zhǔn)。 發(fā)變電系統(tǒng) 并網(wǎng)方案制定原則在目前的電力政策及并網(wǎng)技術(shù)下，制定和選擇分布式能源系統(tǒng)并網(wǎng)方案主要考慮以下因素：（1） 合理的電氣主接線方式，它不僅決定了下一步的電氣設(shè)計(jì)和施工可行性，而且還直接影響系統(tǒng)投運(yùn)后的運(yùn)行方式和運(yùn)行維護(hù)工作的難度，繼而直接關(guān)系到運(yùn)行成本和收益。（2）當(dāng)在配電末端增加一個(gè)較大電源時(shí)，繼電保護(hù)必須作相應(yīng)的調(diào)整，主30 / 103要考慮兩個(gè)方面，一是電網(wǎng)的保護(hù)增設(shè)和整定，二是發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置。（3）國(guó)家對(duì)電源的管理有嚴(yán)格規(guī)定，分布式能源站應(yīng)有必要的安全管理和電量管理措施。 （4）設(shè)計(jì)天然氣分布式能源系統(tǒng)后，關(guān)于電能的計(jì)量要和供電部門(mén)協(xié)商一致，維護(hù)電力公司和用電單位的利益。 泛能站電氣主接線方案初步擬定分布式能源站變配電室設(shè)置一段 10 千伏母線， 10 千伏采用單母線接線形式。設(shè)置一段 400 伏低壓母線，單母接線，400 伏低壓系統(tǒng)通過(guò)一臺(tái)容量為 400 千伏安變壓器與 10 千伏系統(tǒng)連接。新建兩臺(tái)發(fā)電功率為 3333 千瓦的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，發(fā)電機(jī)出口電壓選用 千伏，接入 廠區(qū) 35kV 變電站 10 千伏母線。發(fā)電機(jī)同期點(diǎn)設(shè)在 10 千伏母線發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)位置，發(fā)電機(jī)設(shè)置自動(dòng)并車(chē)系統(tǒng)，并車(chē)時(shí)經(jīng)嚴(yán)格檢測(cè)發(fā)電機(jī)發(fā)電與市電的電壓、頻率、相位滿(mǎn)足要求后，并車(chē)開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)電系統(tǒng)與市電系統(tǒng)并列運(yùn)行。 變配電間微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)變配電間采用微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置，內(nèi)設(shè)當(dāng)?shù)匚C(jī)操作站，并通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)終端將數(shù)據(jù)送入智能控制系統(tǒng)，對(duì)于重要的低壓回路也納入智能控制系統(tǒng)，通過(guò)站控系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信，達(dá)到無(wú)人值班，以滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度和管理自動(dòng)化的要求。變配電間微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與站控系統(tǒng)采用以態(tài)網(wǎng)口，TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通信。電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)操作應(yīng)滿(mǎn)足遠(yuǎn)控、站控和就地控制的要求。電氣設(shè)備除具備電氣專(zhuān)業(yè)本身所需的各種保護(hù)外，還根據(jù)其它專(zhuān)業(yè)的要求設(shè)置繼電保護(hù)。 控制電源系統(tǒng)變配電間操作電源采用 220 伏直流電源裝置，為 10 千伏開(kāi)關(guān)柜提供跳、合閘電源和控制保護(hù)電源。直流電源采用微機(jī)監(jiān)控模塊式高頻開(kāi)關(guān)電源，蓄電池采用閥控密封鉛酸蓄電池，蓄電池容量 40 安時(shí) 。直流系統(tǒng)采用 1 組蓄電池的單母線接線，控制母線和合閘母線分開(kāi)，兩路輸入電源，配 1 組充電裝置，充電裝置的輸出電流不小于 20 安，充電裝置采用多個(gè)高頻開(kāi)關(guān)整流充電模塊并聯(lián)，N+1 熱備份，可帶電拔插。直流系統(tǒng)組成 1 面屏。 無(wú)功功率補(bǔ)償31 / 103本項(xiàng)目泛能站用電負(fù)荷電壓為 千伏低壓負(fù)荷，低壓側(cè)采用集中自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞剑a(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到 以上。 電能計(jì)量根據(jù)《中華人民共和國(guó)電力供應(yīng)與使用管理?xiàng)l例》規(guī)定，在能源站 10kV出線柜設(shè)置雙向電能計(jì)量裝置。 配電系統(tǒng) 配電方式分布式能源站內(nèi)配電方式采用放射式配電系統(tǒng)。 照明照度標(biāo)準(zhǔn)按照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034—2022)和《建筑設(shè)計(jì)防火設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50016—2022)執(zhí)行。照明分正常工作照明和應(yīng)急照明。正常照明故障時(shí)可能發(fā)生危險(xiǎn)的重要場(chǎng)所，如控制室、電子設(shè)備間和高低壓配電間等裝設(shè)應(yīng)急照明，應(yīng)急照明燈具采用自帶蓄電池的應(yīng)急燈方式?？刂剖摇㈦娮釉O(shè)備間和高低壓配電間的消防應(yīng)急照明保證正常照明的照度。并在值班辦公區(qū)、建筑物出口處等位置設(shè)置燈光疏散指示標(biāo)志。 電纜敷設(shè)高壓電纜采用 、低壓電纜采用 ，照明導(dǎo)線穿鍍鋅鋼管沿墻及頂板暗敷設(shè)，插座導(dǎo)線穿鍍鋅鋼管沿墻及地面暗敷設(shè)。 防雷、防靜電及接地 防雷、防靜電措施（1） 防雷分類(lèi)按自然條件、當(dāng)?shù)乩妆┤蘸徒?gòu)筑物的重要程度劃分類(lèi)別，泛能站為第二類(lèi)防雷建筑物。（2） 防雷措施第二類(lèi)防雷建筑物防直擊雷的措施，采用在建筑物上裝設(shè)接閃網(wǎng)作保護(hù)。接閃網(wǎng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)，并在整個(gè)屋面組成第二類(lèi)防雷建筑物不大于 10 米10 米或 12 米8 米的網(wǎng)格。（3） 信息設(shè)備的防電涌措施32 / 103為防止雷電波侵入及高電位對(duì)設(shè)備、人體的反擊、操作過(guò)電壓、電器設(shè)備絕緣損壞時(shí)外殼帶電對(duì)人體的傷害，在 10 千伏母線及真空斷路器的出線側(cè)設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)器。低壓電源進(jìn)線柜處加裝第一級(jí)保護(hù)的開(kāi)關(guān)型電涌保護(hù)器；自控設(shè)備前端的電源配電箱、UPS 裝置等加裝第二級(jí)保護(hù)的限壓型電涌保護(hù)器；自控等電子設(shè)備電源進(jìn)線處加裝第三級(jí)保護(hù)的限壓型電涌保護(hù)器，使儀表、通信等設(shè)備受到保護(hù)。電器設(shè)備及安裝支撐架、電纜金屬鎧裝帶、配線保護(hù)鋼管均接地。 接地泛能站設(shè)置公用接地網(wǎng)，作為防雷、防靜電、電氣、自控等公用接地裝置，接地電阻不大于 1 歐姆。 千伏采用 TN—S 系統(tǒng)，中性點(diǎn)直接接地。 等電位聯(lián)結(jié) 泛能站做總等電位聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)范圍包括：總配電(柜)箱 PE 母排，進(jìn)入建筑物公用設(shè)施的金屬管道，如上、下水等管道，建筑物金屬結(jié)構(gòu)、防雷裝置等。建筑物金屬門(mén)窗應(yīng)就近與梁或柱內(nèi)鋼筋做輔助等電位聯(lián)結(jié)，衛(wèi)生間等做局部等電位聯(lián)結(jié)。 主要設(shè)備選型10 千伏干式變壓器按 SCB11 系列低損耗節(jié)能型變壓器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，聯(lián)結(jié)組別為 D，yn11。10 千伏配、變電站內(nèi)高壓配電裝置采用 KYN28A—12(Z)鎧裝抽出式戶(hù)內(nèi)交流金屬封閉中置式開(kāi)關(guān)柜，柜內(nèi)配置真空斷路器，采用直流電動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。低壓配電柜采用智能型低壓抽屜開(kāi)關(guān)柜。變配電所直流電源選用高頻開(kāi)關(guān)直流電源，帶通訊接口。 主要設(shè)備工程量本項(xiàng)目分期實(shí)施，一期對(duì)應(yīng)主要設(shè)備工程量見(jiàn)表 。表 電氣與電力接入系統(tǒng)主要工程量序號(hào) 設(shè)備、材料名稱(chēng)( 規(guī)格) 單 位 數(shù) 量 備 注1 高壓配電柜 面 42 干式變壓器 SCB11—400/10