某医院分布式冷热电三联供技术应用

文_曹波 陈伏余 王章进

1 远大能源利用管理有限公司 2 江苏建科工程咨询有限公司 3 南京江北新区中央商务区投资发展有限公司

鼓楼医院江北国际医院项目是南京地区首个医院类天然气分布式能源项目，采取以冷、热定电方式，选取2台燃气内燃发电机组和2台烟气热水直燃型溴化锂机组，常规能源部分包括1台直燃溴化锂机组及一台电制冷机组。为节省投资、减少机房面积，烟气热水直燃溴化锂机组为多能互补型机组，即可作为分布式能源供能设备，也可作为常规燃气能源供能设备，实现一机多用。分布式能源系统全年热效率可达89%。

1 项目背景

鼓楼医院江北国际医院，是一座“高标准、高档次、与国际性医院接轨”的大型国际医疗中心。医院整体分两期建设，一期工程于2019年完工，目前已进入运营阶段，总建筑面积16.7万m2，分A、B两栋楼，总床位数为600位。医院内建设了两套分布式冷热电三联供系统，以提高医院整体能源使用效率、降低碳排放，项目从规划到建设实施均符合国家分布式能源产业政策。

项目以燃气分布式冷、热、电三联供系统作为供能系统，以专业的合同能源管理模式进行项目的运维操作。从设计、建设、运营等阶段进行综合管理，实现该项目全生命周期的节能运行。

1.1 分布式能源站发电系统

该项目能源站设计以电厂供电可靠为原则，两套分布式电源分别给相应负荷末端供电，实现电负荷的合理分配，使所发电力全部实现医院内就地消化，发电量的消纳方式为自发自用、余电不上网。另外，考虑到分布式电源不参与孤岛运行，亦不允许潮流倒送。

根据前期江苏省绿色建筑工程技术研究中心编制的《南京市浦口新城医疗中心一期负荷需求计算报告》，针对医院一期用能进行模拟计算，计算分析内容包括供暖空调负荷、热水负荷以及电力负荷。其中，电力负荷主要指照明和动力等用电负荷，不包括冷热源设备的用电负荷；供暖空调负荷为集中空调系统的负荷，不包括设置分体空调区域的负荷。

本项目发电系统设2台单机装机容量为1.2MW级的进口内燃机发电机组。电力送出系统以10kV电压等级送出，最大发电出力为2.4MW。分布式能源站以10kV电压等级接入浦口新城开发建设有限公司1号开关站，其中1号发电机组接入1号开关站10kVⅠ段母线，2号发电机组接入1号开关站10kVⅡ段母线。1号开关站Ⅰ段（或Ⅱ段）母线市电失电时，联跳该段总开关及分布式能源发电系统接入开关，接入方案见图1。

图1 系统接入方案

根据该项目负荷设计预测及供电平衡分析，当医院一期处于负荷高峰时，分布式能源站机组满发情况下，两回10kV进线可减少2.4MW功率输送，能源站所发电力可全部在医院开关站内消纳；当医院一期处于负荷低谷时段，分布式能源站机组如果满发，开关站一期所有电负荷可由分布式能源站提供（取决于冷热负荷情况），采用防逆流装置限制开关站向上级变电站倒送功率。

2 发电机并网流程

项目从发改委立项，接入系统方案编制、评审，系统设计、施工、验收等流程历时两年有余。在此期间，由于发改委及电力公司批复文件有效期已过，项目方案因此又重新根据现行制度文件进行专家复审，按新批复意见实施改造，也对二次保护及通讯进行了调整，对互感器进行了重新校验以及信息采集器的安装，更换专用电表计量，随后再与电力公司签订自发电协议并培训考试上岗调度员进行日常运维。在电力公司发策部、调度、信通等部门指导下完成相关调整工作。2021年10月，项目完成了发电机的调试运行及发电并网验收，意味着南京地区首个医院分布式能源项目正式投产使用。

3 冷、热、电三联供系统

根据发电机装机选型，能源站三联供系统优先利用内燃机组发电后的排烟余热及内燃机的高温缸套水为热源进行供热和制冷，满足基本的冷热负荷，采用常规能源系统进行冷、热负荷的调节。图2为能源站三联供工艺流程。

图2 能源站三联供工艺流程图

根据医院空调面积，能源站内设计总制冷量10600kW，空调冷水供回水温度7/12℃；设计总采暖量8000kW，空调热水供回水温度55/45℃；设计卫生热水总量2000kW，卫热水供回水温度60/50℃。

三联供系统调试运行后满足院内100%的冷、热、生活热水负荷及55%的电负荷，其中，利用内燃机余热可提供25%的冷负荷和35%的热负荷。

分布式能源站内设置集中控制室，可进行燃机联合循环机组的自动控制、远方手操和运行监视。运行人员在少量就地人员的配合下可在集中控制室内实现整套机组的启停操作和事故处理。

4 系统优势及节能效益

该项目发电机系统于2021年调试完成，真正实现了以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。在环境保护上，将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标；在能源的输送和利用上分片布置，减少长距离输送能源的损失，有效的提高了能源利用的安全性和灵活性。

该项目的能源站设计对天然气和电力具有双重“削峰填谷”作用，有效地缓解天然气冬夏季峰谷差，提高夏季燃气设施的利用效率，增强供气系统安全性。同时减少电力设备的峰值装机容量以及天然气储气设施的投资，有效降低电网以及天然气管网的运行成本。

采用清洁的一次性天然气，提高了整个项目的能源转换效率，相对于传统火电，也可大幅度减少CO2、SO2、NOx等气体的排放，减少大气污染，提升整体环境质量。

5 结语

分布式能源在江苏依然处于初步推广阶段，本项目可以作为南京及江苏的先行先试的典范，为分布式能源建设和试运行提供宝贵经验和借鉴。为分布式能源大规模推广奠定了一定的基础，也有利于国家在“双碳”目标下更好的推进节能减排，加快能源清洁化以及行业整体的低碳化转型。