中新生態(tài)城能源中心分布式能源系統(tǒng)

1 概況

‍中新天津生態(tài)城位于中國(guó)東部、環(huán)渤海地區(qū)的中心、京津城市發(fā)展軸的北側(cè)、天津?yàn)I海新區(qū)內(nèi)海濱休閑旅游區(qū)內(nèi)，距離濱海新區(qū)核心區(qū)15公里、距離天津中心城區(qū)45公里、距離北京150公里、距離唐山50公里。規(guī)劃范圍為東至漢北路—規(guī)劃的中央大道，西至薊運(yùn)河，南至永定新河入?？?，北至規(guī)劃的津漢快速路，總面積約30平方公里。

圖1 中新天津生態(tài)城所處位置

2 生態(tài)城三聯(lián)供的應(yīng)用

中新天津生態(tài)城在能源建設(shè)方面提出：積極推廣新能源技術(shù)，加強(qiáng)能源梯級(jí)利用，促進(jìn)能源節(jié)約，提高能源利用效率，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推行清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排，構(gòu)建安全、高效、可持續(xù)的能源供應(yīng)體系。單位GDP碳排放強(qiáng)度不高于150噸-C/百萬(wàn)美元。

作為中新天津生態(tài)城建設(shè)的啟步項(xiàng)目，總計(jì)30萬(wàn)平米的國(guó)家動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)園采用了區(qū)域能源中心的分布能源供應(yīng)方式。在能源中心集成了燃?xì)饫錈犭娙?lián)供技術(shù)、土壤源地源熱泵技術(shù)、水蓄能技術(shù)及光伏發(fā)電一體化技術(shù)（BIPV）。

能源中心冷熱工藝系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 能源中心工藝原理圖

2.1 供冷供熱運(yùn)行模式

本能源中心在運(yùn)行時(shí)，充分發(fā)揮三聯(lián)供技術(shù)梯級(jí)利用天然氣清潔能源和可再生土壤源熱泵的優(yōu)點(diǎn)，用足峰谷電價(jià)政策以提高能源系統(tǒng)效率和節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

2.2.1 供冷季運(yùn)行方式

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)在電力高峰和平段（8:00～23:00）發(fā)電，煙氣熱水型余熱吸收式空調(diào)機(jī)吸收余熱制冷。

低谷期（23:00～7:00）：兩臺(tái)地源熱泵機(jī)組在制冷工況下運(yùn)行，向蓄能槽進(jìn)行蓄冷，系統(tǒng)進(jìn)入蓄冷工況。發(fā)電機(jī)組、余熱吸收機(jī)和電制冷機(jī)均處于停機(jī)狀態(tài)。

高峰期(8:00～11:00、18:00～23:00)：兩臺(tái)地源熱泵機(jī)組制冷，蓄能槽釋冷。視冷負(fù)荷變化，離心電制冷機(jī)制冷，以補(bǔ)充、調(diào)節(jié)不足冷負(fù)荷。

平段期(7:00～8:00、11:00～18:00)：據(jù)辦公建筑特點(diǎn)，此時(shí)段能源中心所負(fù)擔(dān)冷負(fù)荷達(dá)到最大值，且負(fù)荷變化較小。系統(tǒng)運(yùn)行模式同高峰期。

能源站冷量供應(yīng)系統(tǒng)在不同負(fù)荷狀態(tài)下供冷運(yùn)行模式見以下各圖：

圖3 能源中心冷量供應(yīng)系統(tǒng)100%負(fù)荷運(yùn)行模式圖

圖4 能源中心冷量供應(yīng)系統(tǒng)80%負(fù)荷運(yùn)行模式圖

圖5 能源中心冷量供應(yīng)系統(tǒng)60%負(fù)荷運(yùn)行模式圖

圖6能源中心冷量供應(yīng)系統(tǒng)30%負(fù)荷運(yùn)行模式圖

2.1.2 供熱季運(yùn)行方式

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)在電力高峰和平段（8:00～23:00）發(fā)電，煙氣熱水型余熱吸收式空調(diào)機(jī)吸收余熱提供熱量。

低谷期（23:00～7:00）：兩臺(tái)地源熱泵機(jī)組在制熱工況下運(yùn)行，向蓄能槽進(jìn)行蓄熱，系統(tǒng)進(jìn)入蓄熱工況。發(fā)電機(jī)組、余熱吸收機(jī)和電制冷機(jī)均處于停機(jī)狀態(tài)。

高峰期(8:00～11:00、18:00～23:00)：一臺(tái)地源熱泵機(jī)組制熱，蓄能槽進(jìn)行釋熱。根據(jù)熱負(fù)荷變化情況，啟動(dòng)另一臺(tái)地源熱泵機(jī)組制熱，以補(bǔ)充熱量不足部分。

平段期(7:00～8:00、11:00～18:00)：由辦公建筑特點(diǎn)，這段時(shí)間能源中心所負(fù)擔(dān)熱負(fù)荷變化不大。系統(tǒng)運(yùn)行模式與高峰期相同。

能源中心熱量供應(yīng)系統(tǒng)在不同熱負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行模式見以下各圖：

圖7 能源中心熱量供應(yīng)系統(tǒng)100%負(fù)荷時(shí)運(yùn)行模式

圖8能源中心熱量供應(yīng)系統(tǒng)80%熱負(fù)荷運(yùn)行模式

圖9 能源中心熱量供應(yīng)系統(tǒng)60%負(fù)荷運(yùn)行模式

圖10 能源中心熱量供應(yīng)系統(tǒng)30%負(fù)荷運(yùn)行模式

2.2 與市電的運(yùn)行方式

生態(tài)城電力系統(tǒng)原理如圖9-35所示。

圖11 生態(tài)城電力系統(tǒng)原理圖

燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)電力與市電有三種運(yùn)行方式：

a)與市電高壓并網(wǎng)運(yùn)行

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)所發(fā)出的400V低壓電通過(guò)升壓變成10kV高壓電與市電引入的10kV高壓并網(wǎng)，然后再經(jīng)過(guò)降壓變成400V低壓，通過(guò)母排分配到各用電設(shè)備。

b)低壓并網(wǎng)運(yùn)行

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)所發(fā)出的400V低壓電與市電引入的400V低壓直接并網(wǎng)，并網(wǎng)后通過(guò)母排分配到各用電設(shè)備。

c)孤島運(yùn)行

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)所發(fā)出的400V低壓電與市電隔離，直接通過(guò)母排合理分配到各用電設(shè)備，成為設(shè)備運(yùn)行的直接動(dòng)力。

3 結(jié)論

中新生態(tài)城能源站經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行表明，該能源站技術(shù)先進(jìn)、合理，理念超前，達(dá)到了綠色、節(jié)能示范工程的目的，現(xiàn)在已經(jīng)成為青少年綠色能源教育基地和科普基地。