摘要：近年来，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，受到国际社会广泛关注，中国以煤为主的能源结构导致了我国二氧化碳的减排任重道远，中国将面临国际社会施加的更大的压力，为了在不牺牲环境质量的条件下实现经济的持续增长，改变能源的生产和消费方式，开发利用清洁能源和提高能源利用效率成为我国的必然选择。
关键词：燃机 余热锅炉 冷负荷 热负荷 冷热电联产
1 分布式能源站概述
分布式能源站是一个相对独立的能源供应系统，它可以通过与电网的互补而帮助电网解决供电的安全性问题。分布式能源可与配电网络并网运行，也可向用户设备直接供电。分布式能源依赖于先进信息技术，采用智能监控、网络化测控技术，实现少人值守，提高能源供给的可靠性。
冷热电三联产式分布式能源（CCHP）系统对市政电网和天然气管网有“削峰填谷”的作用：夏天系统发电和余热制冷可减少对电网电能的需求，削减电网夏季用电高峰，同时填补天然气的用量低谷， 实现削电峰填气谷的作用；冬天燃气内燃机高温烟气的余热利用， 可削减冬季天然气的用量高峰，因此将产生良好的社会效益。
2 滨江工业区的现状
滨江开发区坚持以打造“环保生态型现代工业新城”为定位，以建设一流先进制造业基地为目标，着力“打造中国最具竞争力的先进制造业基地、长江口岸最具规模的钢铁物流基地、南京西南部最具宜居的生态新城”，最终建成产业特色鲜明、现代物流发达、城市环境优美、生态文明和谐、具有国际水准的一流开发区。
江宁滨江经济开发区内集中了一些消耗电能、热能较高的产业，现有纺织漂染、水泥制备、食品加工等部分企业有冷、热负荷需求，为满足工艺生产用汽和冷热负荷的需求，开发区现有一座75t循环流化床锅炉在供给热源外，基本上每家单位都备有小型燃煤或燃油锅炉，与现阶段国家节能减排的要求以及滨江开发区的发展定位远不相符。
结合南京滨江经济技术开发区的负荷规划，建设以天然气为燃料的、能源综合利用效率达到80%以上的分布式能源站，既能满足园区工业企业和城镇居民对电、热、冷等能源的需求，又有利于减少环境污染，节能减排，符合国家的能源政策、产业政策和环保政策，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
3 开发区的负荷分析
3.1 冷负荷
滨江开发区现有的冷热负荷主要来源于企业的生产用负荷，南京桂花鸭有限公司和江苏天冰冷饮有限公司都是以生产饮料食品为主的企业，他们的冷负荷主要是冷库冷藏用冷，分布式能源系统的供冷主要是基于吸收式溴化锂制冷机组的制冷模式，这种机组制备的冷水一般不低于5℃，不能达到冷库低温的要求，因此它们的制冷仍采用原有的电制冷模式。厂房的空调冷热负荷可以有分布式能源站提供，能源站设计溴化锂吸收式制冷机组制备7～12℃冷水，采用制冷管道输送到冷用户。
3.2 热负荷
根据滨江经济开发区工业热负荷调查表，有的企业用汽量随季节变化较大，如江苏天冰冷饮有限公司，有的企业用汽量受市场影响较大，如南京济丰包装纸业有限公司，有的企业用汽量则比较稳定，如新世界印刷（南京）有限公司、南京桂花鸭（集团）有限公司。从热负荷图表中可以看出，工业热负荷的季节性差别不大，最大平均用汽量和最小平均用汽量相差仅3t/h。3月、6月和10月最大，5月至9月次之，4月、11月、12月最小，反映出工业热负荷随季节变化和受市场影响的叠加结果。
3.3 采暖、冷热负荷
滨江开发区地处我国的夏热冬冷低区，新建建筑物不需要设计集中采暖系统，根据舒适性的要求或者工艺要求考虑是否设计集中采暖。现有生产厂房的有空调热负荷的需求，以满足工艺生产和车间工作人员的温湿度要求。
能源站附近现有一座全日制学校，现阶段没有学校的详细热水负荷，按照《中小学建筑设计规范》，学校内应有配套的淋浴、食堂、学生宿舍等生活热水利用设施，经计算热水用量约50t/h，另外其他的单位还有没有统计的潜在热水用户。
4 机组选型
联合循环热电联产机组，选择机组型式及容量时必须首先考虑满足热负荷的需求。为了提高机组热效率，从而达到提高能源综合利用率的目的，机组选型应根据平均热负荷而不是高峰热负荷。通过对滨江工业园区内企业工业热负荷和采暖、生活热水热负荷进行调查、统计和分析，能源站对外最大工业供汽量为30t/h，空调冷负荷4800kW，空调热负荷4000kW。结合滨江工业园区的热用户现状以及投资等问题，仍采用原老厂汽轮机为青岛捷能汽轮机厂生产的C6-4.9/0.785型抽凝式汽轮机。根据热用户的蒸汽用量以及原蒸汽轮机的蒸汽参数，选择相匹配的燃气轮机和余热锅炉。同时为了保证蒸汽供应的可靠性，选择1台燃气锅炉作为备用。“全厂年平均总热效率应大于55%”、“各容量等级燃气轮机热电联产的热电比年平均应大于30%”的要求。
5 热力系统
高压蒸汽系统从余热锅炉高压过热器出口输送高压蒸汽至汽轮机主汽阀，在其管道上引出一路至旁路系统的减温减压阀，通过减温减压阀后，接至凝汽器二级减温减压器，以满足机组启动的需要。同时，高压蒸汽管道上引出一路至减温减压器，通过减温减压器后，接至供热管道，以满足机组启动和汽轮机停机时正常供热的需要，保证供热的可靠性。
给水系统从与除氧器合二为一的低压汽包把给水经高压给水操作台输送至高压省煤器。系统设置2台容量各为最大给水量100%的电动给水泵。给水泵一台运行，一台备用。
汽轮机设置1级调整抽汽。汽轮机抽汽送至蒸汽联箱，经减温器后向各用热企业供汽。余热锅炉的低压蒸汽，夏季空调制冷期作为热水型溴化锂制冷机的驱动热源，冬季作为采暖用热源。余热锅炉尾部设置的热水锅炉产生的热水冬季采暖期作为生活热水，夏季空调制冷期作为热水型溴化锂制冷机的驱动热源，全年作为生活热水的加热热源。
凝结水系统将凝汽器热井中的凝结水输送至余热锅炉低压省煤器再进入低压汽包（自除氧），在此过程中，凝结水被加热、除氧。
能源站对外供热后，化学补充水直接进入凝汽器，不设化学补充水箱。
系统设二台100%容量的凝结水泵和一台汽封冷却器。凝结水泵一台运行，一台备用。
6 环境评价
利用低碳的天然气供电、供热和制冷，代替华东电网（向本地区供电）以煤为主的高碳能源供电，从而减少CO2排放。因此，本项目以华东电网供同等电量所产生的CO2排放量作为基准线排放量。基准线排放因子（EF）由组合边际排放因子（CM）表示，即电量边际排放因子（OM）和容量边际排放因子（BM）的加权平均。根据国家发改委公布的2010年中国区域电网基准线排放因子计算得出，本项目的基准线排放因子为0.76905tCO2/MWh。
另外，以同等供电供热量（本项目供电量与本项目制冷量折成用电制冷所需电量之和，供热量折成耗煤量）燃煤火电厂污染物排放量为基准计算二氧化硫、烟尘和NOx排放量。减排量见下表。由此可见，建设分布式能源站有明显的环境效益。
7 结束语
热电冷联供可拆除供热区域内效率低、污染严重的小锅炉，可削减供热范围内的烟尘、氮氧化物、SO2的排放量，并减少由于小锅炉房分散布置，燃煤及灰渣的分散运输、分散存贮而带来的环境二次污染，对改善当地大气环境质量起到积极作用，具有显著的环境效益。
按燃料天然气价格为2.5元/Nm3，投资各方财务内部收益率8%，测算出含税上网电价为762.36元/MWh，通过敏感性分析若燃气价格降低10%，测算出的含税上网电价为699.46元/MWh，随着国家节能减排政策的推出以及对绿色能源的扶持政策出台，相信以冷热电三联产的分布式清洁能源站会越来越受到国家重视。