一、项目概述：
由北京某投资有限公司承建的北京某购物中心项目即将开工建设，该项目位于北京某工业开发区，总建筑面积373，000m 2，其中购物中心326，960m 2，酒店式公寓46，040m 2，项目建成后将是北京最大、最现代化的商业购物中心。
北京恩耐特分布能源公司已为本项目编制了项目热电冷联产技术解决方案，根据业主要求，本公司在恩耐特分方案基础上再提出能源岛解决方案，供业主和有关专家参考。
采用热电冷能源供应中心技术来解决大型购物中心的电力、制冷、采暖、热水和新风除湿，以及游泳池温水等能源产品供应，这是世界发达国家普遍采用的先进能源技术，它通过对能源的“温度对口。梯级利用”，实现高度的节能，从而降低用户能源成本，并实现对环境的保护。
北京市委书记刘淇最近在一份专家建议上批示，北京应该发展使用分布式能源系统建设的中、小型燃气轮机热电冷联产，另有三位副市长明确支持在北京大力发展小型分布式能源系统，以解决北京的电力、热力瓶径问题，同时优化天然气使用结构。 为什么要发展分布式能源--小型燃气热电联产，首先该技术有非常好的经济性，北京市物价局已经公布用于区域热电冷联产项目的天然气价格为1.4元/立主米，以天然气价格使用小型燃气轮机热电冷联产的项目，在北京商业用电高峰、平峰两段平均电价0.814元/kWh条件下，供热期每利用1立方米天然气可以产生3.44元的直接经济收益，减去天然气成本的效益为2.04元；制冷期可以产生3.24元的直接经济收益，减去天然气成本的效益为1.84元，等于免费使用天然气后再有0.44～0.64元的经济收益，完全可以满足设备运行成本和折旧，是一种“一本万利”的新技术，既节约了能源，又节约了金钱。
天然气产值分析(北京商业峰段平均电价)
项 目 单 位 小型燃机 热电冷 微型燃机 热电冷 燃气内燃机 热电冷
燃气外燃机 热电 燃气锅炉 蒸汽溴化锂
天然气价格 元/m 3 1.4 1.65 1.65 1.65 1.8/1.7
发电效率 30% 28% 35% 31.50% 0.00%
单位燃气发电量 kWh/m 3 2.93 2.73 3.42 3.08 0.00
电价 元/kWh 0.814
发电收益 元/m 3 2.39 2.23 2.78 2.50 0.00
供热效率 50% 50% 40% 50% 85%
单位燃气供热量 kWh/m 3 4.88 4.88 3.91 4.88 8.30
供热成本价 元/kWh 0.2168
供热收益 元/m 3 1.06 1.06 0.85 1.06 1.80#p#分页标题#e#
热电联产收益 元/m 3 3.44 3.29 3.63 3.56 1.80
供热差值 2.04 1.64 1.98 1.91 0.00
单位燃气制冷量 kWh/m 3 4.88 3.66 2.54 9.77
制冷成本价 元/kWh 0.1740
制冷收益 元/m 3 0.85 0.64 0.44 1.70
冷电联产收益 元/m 3 3.24 2.86 3.22 1.70
效益差值 1.84 1.21 1.57 0.00
上表说明发展燃气热电联产对用户具有极好的经济性，实际上在发电供热以外，还有免费的高温热水或生活用的温水供应，并可以利用余热锅炉的排烟的废烟气进行除湿干燥，其经济效益显而易见。
二、设计原则
分布式能源设计的最关键因素是根据用户的实际需要，对于用户的多种需求特性进行实事求是的分析，制定一个具有最大适用性的设计方案。
北京某购物中心项目的特性是现场没有现成的电力、热力供应条件，但有天然气高中压管道供应，如果采用传统方式必须自建变电站并施工进行电力接入，同时自建锅炉房、换热站、制冷系统、新风除湿系统、热水锅炉、应急发电机组等能源设施。还需要解决施工电源、施工阶段的临时建筑采暖等一系列问题。所以建设能源中心将可以一揽子解决该工程的所有能源需求，并有效降低工程中能源系统建设的综合投入，真正实现即节能又省钱。
此外，购物中心的能源使用结构比较简单，电力、采暖、制冷、新风系统基本同步，需求相对比较匹配，系统的调节因素不复杂，自主保障困难不大。因此，我们建议采用：能源岛设计方案，即自己解决全部能源供应，除天然气和水利管网外不与外部能源设施联系，自给自足。
由于本项目工程浩大，可以采用多机组方案，且可以使用天然气/柴油双燃料的燃气轮机技术，所以完全可以实现能源供应的自保和安全。
在北京发展分布式能源项目中，最大阻力是电力部门，因此采用能源岛技术解决方案可以不依靠电力系统，不用与电力公司周旋，自己掌握主动。
三、工程设想：
利用现有天然气中压管道气源条件，首先购置3台1000kW级 燃气内燃机发电机组，解决工程建设的电力供应，并负担建设期临时建筑物的采暖供应。在主体工程东南角地下室建设一热电冷能源综合供应中心，主设备采用两台调节灵活，运行可靠的5500千瓦等级燃气轮机发电机组，并利用其余热驱动两台28吨级补燃/余热锅炉，冬季利用余热产生24吨蒸汽支持供热系统运行；夏季将系统总量最大补燃到52吨蒸汽以支持制冷运行；过度期提供20吨蒸汽以支持热水和除湿系统的运行。 #p#分页标题#e#
采用8公斤180℃过热蒸汽，在主体工程外建设一条热力环网蒸汽管线，输送蒸汽支撑4个角中的东北、西北和西南三个热力--制冷站。每站安装1台2500冷吨蒸汽溴化锂制冷机组，4000kW板式(汽-水)换热器，以及蒸汽除湿机组和一个用于供应卫生热水的蓄热式(水-，水)换热器。而能源中心自身除1台2500冷吨蒸汽溴化锂制冷机组，4000kW板式(汽-水)换热器和一个卫生热水(水-水)蓄热式换热器外，除湿将利用锅炉排出的150℃烟气，同时还要回收内燃机的余热参加系统运行。在冬季，由于燃气轮机热电系统主要在9-22点使用，23-8点需要采用蓄热技术解决采暖保温问题，所以必须建设一些蓄热水池，将白天用不完的热量储存起来，在夜间使用。
电力系统采用6600V电压输出，支持系统内6kV环网，利用燃气轮机的灵活调节性能，直接支持购物中心总用电系统的安全运行，两套5.5MW燃气轮机作为系统基本负荷和细部电力调节系统。3台1MW燃气内燃机担任梯级调节和燃气轮机停机后的系统电力供应，以保障酒店式公寓和购物中心内外区域的基本照明需求。
一台燃气轮机采用双燃料保障系统，在天然气供应中断供气时作为应急电源使用。
四、项目条件：
1、北京地区基本环境条件：海拔高度：48M，平均温度14℃，相对湿度60%。由于购物中心
主要利用时间为上午9点至晚上10点，所以本方案主要参考日间平均温度。
北京季节平均温度趋势图
2、天然气：低热值(LHV)8400kCal/M 3，价格1.4元/M 3
陕甘宁天然气成分
项目 组成 单位 数值
甲烷 CH 4 % 95.9494
乙烷 C 2H 6 % 0.9075
丙烷 C 3H 8 % 0.1367
硫化氢 H 2S % 0.0002
二氧化碳 CO 2 % 3
水 H 2O % 0.0062
高位热值 HHV MJ/Nm 3 39.0051
kCal/Nm 3 9316.21
低位热值 LHV MJ/Nm 3 35.1597
kCal/Nm 3 8397.75
密度 Kg/Nm 3 0.7616
比重 0.589
动力粘度 U×10 -4 0.1056
运行粘度 V×10 -4 0.1385
爆炸上限 % 5.1
爆炸下限 % 15.36
3、北京经济技术开发区实行两部制电价为：北京经济技术开发区已经实行两部制电价，容量电价为30元/月；电量电价为：高峰0.4703元/kWh，平峰0.3643元/kWh，低谷0.2733元/kh。 #p#分页标题#e#
北京经济技术开发区电价
用户类别 两部制电价 单一制电价
容量电价元 /月/千伏安
电量电价(元/千瓦时)高峰 平段 低谷 电量电
价 元/千瓦时
工业用电电价
其中：100KW及以上 30 0.431 0.335 0.252
100KW及以下 20 0.725 0.488 0.272
商业用电电价 30 0.469 0.363 0.272 0.8
其他用电电价 28 0.495 .376 0.272 0.7
居民生活用电电价 0.44
燃气轮机应用电价
时段 容量电价 电价 利用时间
单位 元/kW/月 元/kWh hrs
高峰平峰平均 30 0.4703 7
0.3643 7
0.4173 14
应用电价 0.4856
#1号内燃机应用电价
时段 容量电价 电价 利用时间
单位 元/kW/月 元/kWh hrs
高峰平峰低谷平均 30
0.4703 8
0.3643 8
0.2733 8
0.3693 24
应用电价 0.4104
#2#3号内燃机应用电价
时段 容量电价 电价 利用时间
单位 元/kW/月 元/kWh hrs
高峰平峰平均 30
0.4703 6
0.3643 3
0.4350 9
应用电价 0.5446
4、热价：北京市规定采暖锅炉的天然气价格为1.8元/M 3，按照锅炉实际供热效率85%计算，热价为0.2168元/kWh。
5、冷价：北京市为鼓励夏季利用天然气，对制冷用气实现优惠气价，价格为1.7元/M 3，按照有效制冷COP1计算，冷价为0.174元/kWh。
6、设备利用时间：购物中心每日8∶30至22∶30营业，年利用时间5270小时。燃气轮机系统利用时间季节 天数 日运行小时 季运行时间
供暖季 151 14 2114
供冷季 174 14 2436
过渡季 40 14 720
总和 365 5270
燃气内燃机其中1台终年运行，另2台每日调峰运行，每日平均运行9小时，也为14小时，年利用5270小时。
五、主要设备：
1、燃气轮机：
燃机前置循环(也称：单循环)热电联产是一种技术先进、高效率、低污染的清洁燃烧热电生产工艺，它先通过燃气轮机的压缩机将空气压缩十几倍注入燃烧室与燃料混烧，温度超过1，000℃，使压缩空气热膨胀推动叶片带动燃气轮机发电进行首次能源利用；功后热烟气温度一般还有500℃，将其排入余热锅炉转换蒸汽，加以利用。本项目建议采用2台美国索拉公司金牛座(TAURUS)60燃气轮机发电机组。 系统示意图由于工艺决定，燃气轮机热电联产具有许多优势。首先是维护率低：燃气轮机是一种连续运行的发电技术，不同于内燃机需要不断点火和更换机油，基本不需要太大的维护工作量。由于维护率低，设备可利用率非常高，天然气为燃料的内燃机组平均可利用时间小于7000小时，而燃气轮机平均超过8000小时。索拉燃气轮机的大修周期为30000小时，检修时可以预先租用一台机组，一般在48小时内可以完成更换，如果需求稳定，年设备利用小时能够达到8500小时以上。由此进一步带来的效益是发电运行成本低，燃气内燃机的运行成本为0.1-0.13元/kWh，燃气轮机为0.03-0.055元/kWh。 #p#分页标题#e#
索拉公司是位于美国加州圣地亚哥市的专业燃气轮机制造厂家，属于世界500强企业卡特彼勒公司的子公司。该公司生产的小型燃气轮机在世界同类产品市场上的占有率超过70%，截止到去年，已经生产从700～15000kW各类燃气轮机超过11566台，累计运行时间11.08亿小时。
索拉业绩
Experience by Package Units Sold Est.Hours(000's)
Compressor Sets 3.325 475.390
Mechanical Drives 2.254 287.730
Generator Sets 5.169 299.000
Packager Associates 818 45.930
Total 11,566 1,108,050
索拉公司在中国已经销售了98套机组，主要在油田和海上平台，以及大量热电联产项目上，是中国使用最多的小型燃气轮机。该公司已经在天津港保税区建立的备品备件仓库，备有各种型号机组的大量备件、部件、易损消耗件和备用机组。在北京还有多名售后服务和技术支援专家，能够提供及时而又廉价的现场技术服务。
金牛座(Taurus)60技术参数(ISO工况)：
发电出力： 5500kW
发电热耗：11840JG/kWh
发电效率：30.4%
烟气流量：23240kg/hr
排烟温度：510℃
燃气进气压力：17.24Bar
机组长度：8800mm
机组宽度：2500mm
机组高度：2600mm
机组重量：29478kg
2、余热锅炉：
是用于回收燃气轮机余热烟气，将其转换为工业蒸汽的主要设备。余热锅炉可以采用国内一些专业厂家的产品，主要厂家有：
(1)杭州锅炉厂：该厂是国内专门从事余热锅炉制造的厂家，是国内燃气轮机电厂余热锅炉的主要生产厂家。但该厂比较偏重于较大的余热锅炉；
(2)舰船工业总公司703所：该所是我国舰船动力的主要设计机构，专门设计制造船用和陆用动力设备的作热回收锅炉，也曾为国内许多燃气轮机电厂配套锅炉；
(3)机械工业部成套所：不仅在国内设计和组织制造了大量燃气轮机和燃气内燃机余热锅炉，还在国外援建项目中大量供应余热锅炉。若从用金牛座60机组，应采用2套燃气轮机各拖带1台补燃余热锅炉，这样系统比较安全可靠。
余热锅炉生产的蒸汽可以采用8kg180℃低压供热方式为标准，直接用于供应工业蒸汽。采用低压蒸汽供热系统，综合控制系统和化学水系统等都比较简单，工程造价低廉，同时也更加节能。采用蒸汽系统的另一好处是，在夏季气温比较高时，可以使用溴化锂吸收式制冷机组给燃气轮机进气进行预冷，降低空气温度能达到增加发电机组出力和提高发电效率的效果。#p#分页标题#e#
建议采用2台补燃锅炉的温度应达到925℃的余热锅炉，每台锅炉每小时可以产生27吨8Bar180℃蒸汽，总供54吨蒸汽，最大制冷能量为12555.26冷吨，折合44194.5kW，超过预计需求16.4%。如果考虑内燃机可利用的热量制冷，将达到48166.5kW，超过预计需求的26.87%，为设计指标的98.4%。
3、制冷机组：利用蒸汽的溴化锂吸收式制冷机组，建议采用2500冷吨超大型机组，使用大型机组占地省，维护成本低，单位投资也比较低。
2500冷吨冷水机组技术参数：
制冷能力： 2500USRT 8793kW
冷水出口温度：7℃
冷水进口温度：13℃
冷水流量：1260t/h
冷却水流量：2267t/h
冷却水进口温度：30℃
冷却水出口温度：36℃
蒸汽耗量：10750kg/h
蒸汽温度：170℃
蒸汽压力：8Bar
蒸汽单位耗量：4.3kg/USRT
蒸汽凝水回水温度：90℃
耗电量：66kWh
机组长度：9499mm
机组宽度：3594mm
机组高度：4700mm
4、燃气内燃机：
使用天然气为燃料的内燃机，推荐使用美国卡特彼勒3516LE型1011kW发电机组或奥地利颜巴赫JMS320GS-N.L型973kW发电机组。卡特机组35该系列机组性能稳定，坚固可靠，在全世界和中国都大量使用。颜巴赫是专门制造燃气内燃机的公司，具有发电效率高，系统集成化高等优势。
颜巴赫JMS320GS-N.L型机组数据：
发电机出力： 973kW
发电效率：38%
供热出力：1324kW
供热效率：52%
综合效率：90%
供热水温：90℃
回水温度：70
汽缸数量：20缸
机组长度：5200mm
机组宽度：1900mm
机组高度：2300mm
机组重量：11400
余热回收装置长度：4650mm
余热回收装置宽度：1550mm
余热回收装置高度：3560mm
5、除湿机组：(暂空)
六、需求分析：
1、建筑面积与用途特征：本项目总建筑面积37.3万平方米，其中需要采暖制冷的建筑面积为25.883万平方米，69.4%，除4万平方米酒店式公寓外，基本都是对电力、空调需求极大的商业性建筑物，包括净高极大的电影院等设施。该建筑属于对能源需求较大的建筑，建议业主注意建筑的节能性。
建筑面积与用途#p#分页标题#e#
名 称 面积m 2 冷热负荷要求 备 注
北京 某购物 中心 项目
购物 中心 地下二层 48，475 元
地下一层 99，715 部分有 空调、采暖 面积40020m 2
首层 65，320 有
二层 55，630 有
三层 57，820 有
酒店式 公寓
地下二层 3，000 无
地下一层 3，000 无
1-14层 40，040 有 468套公寓
总 计 373，000
其中需空调、采暖 面积(商业区) 258，830
其中不需空调、 采暖面积 114，170
2、建筑能源设计指标：
根据恩耐特公司方案，建筑设计指标如下：
项目建筑设计指标
项 目 单位 需空调、采暖区域 其它区域
商业区 酒店式公寓 车库、库房等 合 计
建筑面积 m 2 218790 40040 114170 373000
空调供冷概算指标 w/m 2 210 75 0
冷综合需求 kW 45，945.90 3，003.00 48，948.90
采暖供热概算指标 w/m 2 75 70 0
热综合需求 kW 16，409.25 2，802.80 19，212.05
电负荷指标 w/m 2 120 80 20
电综合需求 kW 26，254.80 3，203.20 2，283.40 31，741.40
3、建议应用指标：
根据设计规范设定的用能指标往往大大超过实际需求，原因主要的根据特定环境下的极端温度条件下，且不考虑节能因素。根据中国建筑科学研究院暖通空调所李先瑞研究员的研究，制冷需求在商场项目中，未采用节能空调系统时，为209-244w/M2；若商场采用了节能空调系统，为175-198w/M2。商场的照明主要是照明，如果不使用节能灯具，每平方米照度达80-110w，不仅耗电，还产生大量热能需要增加空调负荷的浪费。而利用节能达到同样照度，仅需要22w/M2，而且减少空调的能耗。如果本项目注意采用自然通风和将制冷与除湿分离，将可以大大降低用能指标。
建议采用的节能指标
项 目 单位 需空调、采暖区域 其它区域
商业区 酒店式公寓 车库、库房等 合 计
建筑面积 m 2 218790 40040 114170 373000
空调供冷概算指标 w/m 2 120 40 0
冷综合需求 kW 26，254.80 1，601.60 27，856.40
新风除湿指标 w/m 2 60 30 0#p#分页标题#e#
除湿综合需求 kW 13，127.40 1，201.20 14，328.60
空调综合指标 w/m 2 180 70 0
空调系统综合需求 kW 39，382.20 2，802.80 42，185.00
采暖供热概算指标 w/m 2 65 50 0
热综合需求 kW 14，221.35 2，002.00 16，223.35
电负荷指标 w/m 2 60 35 10
电综合需求 kW 13，127.40 1，401.40 1，141.70 15，670.50
4、同步系数：
存在两层问题：(1)电力、热力、制冷之间的同步问题；(2)用户同时使用能源的同步问题。任何建筑的电力、热力和制冷，都不可能同时达到最大需求，因此存在一个“同步系数”问题。例如制冷，夏季下午是日照最强的时间，制冷需求最高，但购物中心中的人流不是最大峰值，如果能够自然采光，电力需求比较低；而人流最大峰值出现在下班以后的7点钟左右，这时日照因素基本没有了，制冷已经不是峰值，但电力进入峰值时段，除湿系统也已经达到最大值。另外，对于采暖，人流大对于热的需求低，人流小反而对于热的需求大。这些因素需要系统有比较大的调节灵活性，才能有效保证需求的变化。购物中心是一种店铺林立的商业形式，是由一家一家独立的商业店铺分别租用或购买其中的面积经营。每个用户经营商品和营业性质不同于对电力、热力和制冷的使用方式也有所不同。例如：商品销售、餐饮、娱乐项目和购物中心内公共设施的人流高峰时间不同，能源需求的高峰也不相同，这其中存在相当大的互补性。实际上，国外大型购物中心中，总有相当一部分面积处于改造、装修、维护和停业之中。所以，同步系数也是必须考虑的一个问题。
综合同步系数与预计实际需求
项目 单位 电力 热力 制冷
需求容量 kW 15，670.50 16，223.35 42，185.00
综合同步系数 % 90% 95% 90%
预计实际需求 kW 14，103.45 15，412.18 37，966.50
七、容量确定：
对于分布式能源的技术解决方案，容量的可增减性--柔性因素非常关键，由于用户的用能方式在建设初期难以确定，特别对于热电冷都要自己解决的能源岛方案。为防止投资的浪费，应该采用比较谨慎的选择，“从小到大”，选择比较低的指标来确定机组，但要留出扩建的余地和设备空间。
如果由燃气轮机承担系统全部供热和制冷，将采用冬季直接供热，夏季余热锅炉补燃运行，预计夏季最炎热的6、7、8三个月，锅炉补燃温度将达到88℃以上。由于没有SolarT60 5500kW机组的计算软件，本方案按照5200kW机组测算。 #p#分页标题#e#
环境温度影响与容量匹配关系
月份 月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均值
平均温度 ℃ 1 4 11 21 27 31 31 30 26 20 9 3 17.83
单机出力 kW 5550 5446 5193 4826 4608 4460 4460 4498 4654 4863 5266 5481 4911
双机出力 kW 11100 10892 10386 9652 9216 8920 8920 8996 9290 9726 10532 10962 9883
单机热量 kg/h 12045 12001 11865 11613 21563 23221 23221 22800 21652 11640 11908 12016 16295
双机热量 kg/h 24090 24002 23730 23226 43126 46442 46442 45600 43304 23280 23816 24032 32591
锅炉温度 ℃ 484 485 488.4 493 750 814 814 800 750 492.4 487.4 485 612
单机燃耗 GJ 64.93 64.12 62.18 59.35 79.457 82.054 82.054 81.403 79.878 59.63 62.74 64.39 70.18
双机燃耗 GJ 129.86 128.24 124.36 118.7 158.914 164.108 164.108 162.806 159.756 119.26 126.48 128.78 140.36
容量与需求指标关系
项 目 单位 电 热 冷
使用面积 m 2 373，000 258，830 258，830
设计需求量 kW 31，741.40 19，212.05 48，948.90
平均指标 w/m 2 85.10 74.23 189.12
节能需求量 kW 15，670.50 16，223.35 42，185.00
平均指标 w/m 2 42.01 62.68 162.98
预计实际需求量 kW 14，103.45 15，412.18 37，966.50
平均指标 w/m 2 37.81 59.55 146.69
系统发电与用电需求关系
项 目 单位 1号燃机 2号燃机 3号燃机 4号燃机 5号燃机
单机发电量 kW 5500 5500 1000 1000 1000
累计发电容量 kW 5500 11000 12000 13000 14000
建筑单位面积电量 w/m 2 14.75 29.49 32.17 34.85 37.53
供需比例 % 39.00% 78.00% 85.09% 92.18% 99.27%
上表说明电力基本可以满足预计的负荷需求，如果不能满足，可以增加内燃发电机组。如果项目Ⅱ期工程上马，也可以考虑再增加1台5500kW燃气轮机。 #p#分页标题#e#
系统供冷与冷需求关系
项 目 单位 1号 燃机 1号 补燃 2号 燃机 2号 补燃 3号 燃机 4号 燃机 5号 燃机
单机供冷量 kW 9623.5 12460.8 9623.5 1240.8 1324 1324 1324
累计供冷量 kW 9623.5 22084.3 31707.8 44168.6 45492.6 46816.6 48140.6
建筑单位面积冷量 w/m 2 37.18 85.32 122.50 170.65 175.76 180.88 185.99
供需比例 % 25.35% 58.17% 83.51% 116.33% 119.82% 123.31%[JP] 126.79%
上表说明系统制冷量完全可以满足需求，而且可选择的运行方式很多，由于补燃锅炉的技术
灵活性，可以通过调节补燃系统燃料耗量来调节供热，能够保证系统不会浪费能源。
系统供热与热需求关系
项 目 单位 1号燃机 2号燃机 3号燃机 4号燃机 5号燃机
单机供热量 kW 9623.5 9623.5 1324 1324 1324
累计供热量 kW 9623.5 19247 20571 21895 23219
建筑单位面积热量 w/m 2 37.18 74.36 79.48 84.59 89.71
供需比例 % 62.44% 124.87% 133.46% 142.05% 150.64%
由于本项目的热指标比较低，所以热量难以消纳。但是考虑到热电联产系统每天仅运行14小时，另外10小时仍需要采暖，如果利用普通水蓄热，蓄能温度40-90℃，蓄能温差50℃，将需要4个466立方米水池，长10m宽10m深5m；若采用浓盐水，蓄能温度40-98℃，蓄能温差58℃，将需要4个400立方米水池，长10m宽8m深5m。水池可置于地下，不占用建筑面积，夏季可用于蓄冷水，如果按15℃蓄能温差计算，可蓄能32500kW，作为尖峰调峰负荷使用。
蓄热系统容量要求
项 目 单位 数值
多余热量 kWh 7740
蓄能时间 hrs 14
蓄能总量 kWh 108355
放能时间 hrs 10
单位时间放热量 kWh 10836
单位面积放热量 w/m 2 42
八、投资估算：
1、预计不采用热电冷系统的投资为1.03亿元。
传统方式造价估算
项 目 单位 数值
变电站 万 RMB 3500
电力接入施工 万 RMB 1500
天然气锅炉 万 RMB 300
备用发电机 万 RMB 800
制冷机造价 万 RMB 2600
冷却塔水泵 万 RMB 500#p#分页标题#e#
各种换热器 万 RMB 85
辅助设备 万 RMB 100
运输安装 万 RMB 300
工程施工 万 RMB 500
工程前期 万 RMB 50
其他 万 RMB 65
总造价 万 RMB 10300
2、热电冷联产的造价为1.1亿元，比传统方式仅增加700万元。但本方案未考虑燃气轮机进口税和增值税，而且不包括土地成本。
热电冷系统造价估算
项 目 单位 数值
燃气轮机单价 万 USD 210 万 RMB 1737
装机数量 unit 2
燃气轮机总价 万 RMB 3473
余热锅炉单价 万 RMB 350
装机数量 unit 2
余热锅炉总价 万 RMB 700
燃气内燃机单价 万 RMB 450
装机数量 unit 3
燃气内燃机总价 万 RMB 1350
制冷机组单价 万 RMB 650
装机数量 unit 4
制冷机总价 万 RMB 2600
冷却塔水泵 万 RMB 500
各种换热器 万 RMB 85
辅助设备 万 RMB 250
运输安装 万 RMB 950
工程施工 万 RMB 900
工程前期 万 RMB 80
其他 万 RMB 112
总造价 万 RMB 11000
九、环境保护：
使用天然气，基本没有二氧化硫污染，主要污染物为氮氧化物(NO X)，北京市规定为200mg/m 3。
燃气轮机可选用低排放为25ppm，相当不到60mg/m 3，非常环保。
燃气内燃机250mg/m 3，有所超标，将来进入永久厂房后，可以采用烟道催化技术降低排放。
补燃余热锅炉预计的补燃温度设计在927℃以下，这是NO X大量生成以内，而且实际补燃温度多在850℃以下，所以也不会大量生成NO X。
十、经济评价：
项目主要收益来自发电、供热和制冷，本方案未考虑生活热水供应收益。项目主要支出为燃料消耗成本和运行费用。
1、发电收益：预计年发电收益3227万元。
发电收益估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
应用发电容量 kW 9，883 973 1，946 10，856
年利用时间 hrs 5270 8760 3285
年发电量 万 kWh 5，208.17 852.35 639.26 6，060.51
适用电费 元/kWh 0.4856 0.4104 0.5446
#p#分页标题#e#
发电收益 万元/a 2，529.14 349.80 348.11 3，227.06
2、供热收益：年供热收益为1064万元。
供热收益估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
应用供热容量 kW 19，247 1，324 2，648 23，219
年利用时间 hrs 2114 3624 1359
年供热量 万 kWh 4，068.82 479.82 359.86 4，548.63
适用热费 元/kWh 0.2168 0.2168 0.2168
供热收益 万元/a 882.12 104.02 78.02 1，064.16
3、制冷收益：预计年制冷收益1787万元。
制冷收益估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
应用制冷容量 kW 38，194 1，324 2，648 42，166
年利用时间 hrs 2436 4176 1566
年制冷量 万 kWh 9，304.13 552.90 414.68 9，857.03
适用冷费 元/kWh 0.1740 0.1740 0.1740
制冷收益 万元/a 1，618.92 96.21 72.15 1，787.28
4、燃料成本：预计年消耗燃料成本3506万元。
燃料成本估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
耗热 GJ/h 140.36 9.2 18.4 149.56
年利用时间 hrs 5270 8760 3285
年热耗 JG/a 739，720 80，592 60，444 820，312.04
折合天然气 万/m 3 2，103.32 229.16 171.87 2，332.48
天然气价 元/m 3 1.40 1.40 1.40
燃气成本 万元/a 2，945 321 241 3，506.08
5、运行成本：燃气轮机一般运行成本为0.03-0.055元kWh，考虑到需要承担制冷系统的维护，特取高值。内燃机为0.08-0.12元kWh，运行成本取中间值。
运行成本估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
年发电量 万kWh 5，208.17 852.35 639.26 6，060.51
运行成本 元/kWh 0.055 0.1 0.1
年运行成本 万元 286.45 85.23 63.93 435.61
6、效益评估：本项目经济效益良好，年净收益为1642万元，可以在5.15年收回全部投资，而在同等热、电、冷价格条件下，传统方式将永远不能回收投资，每年还要支付巨额运行成本。如果只计算热电冷联产系统与传统方式的增量投资，0.33年(即：4个月)可以回收所增加的全部投资。 #p#分页标题#e#
投资收益估算
项 目 单位 数值
发电收益 万元/a 3，227.06
供热收益 万元/a 1，064.16
制冷收益 万元/a 1，787.28
燃气成本 万元/a (3，506.08)
年运行成本 万元/a (435.61)
设备折旧 万元/a (495.02)
净收益 万元/a 1，641.79
投资回收周期 a 5.15
增量投资回收周期 a 0.33
十一、结论：
本项目即可节约投资，又能降低能源成本，经济效益良好。环保可以达标，同时节约能源，能源综合利用效率高达80%以上，其发电效率和热电比均已超过国家政策要求，属于国家法律和政策明令鼓励的项目和技术。考虑到设备交货周期和建设周期，建议尽早上马展开必要的论证设计工作。
由北京某投资有限公司承建的北京某购物中心项目即将开工建设，该项目位于北京某工业开发区，总建筑面积373，000m 2，其中购物中心326，960m 2，酒店式公寓46，040m 2，项目建成后将是北京最大、最现代化的商业购物中心。
北京恩耐特分布能源公司已为本项目编制了项目热电冷联产技术解决方案，根据业主要求，本公司在恩耐特分方案基础上再提出能源岛解决方案，供业主和有关专家参考。
采用热电冷能源供应中心技术来解决大型购物中心的电力、制冷、采暖、热水和新风除湿，以及游泳池温水等能源产品供应，这是世界发达国家普遍采用的先进能源技术，它通过对能源的“温度对口。梯级利用”，实现高度的节能，从而降低用户能源成本，并实现对环境的保护。
北京市委书记刘淇最近在一份专家建议上批示，北京应该发展使用分布式能源系统建设的中、小型燃气轮机热电冷联产，另有三位副市长明确支持在北京大力发展小型分布式能源系统，以解决北京的电力、热力瓶径问题，同时优化天然气使用结构。 为什么要发展分布式能源--小型燃气热电联产，首先该技术有非常好的经济性，北京市物价局已经公布用于区域热电冷联产项目的天然气价格为1.4元/立主米，以天然气价格使用小型燃气轮机热电冷联产的项目，在北京商业用电高峰、平峰两段平均电价0.814元/kWh条件下，供热期每利用1立方米天然气可以产生3.44元的直接经济收益，减去天然气成本的效益为2.04元；制冷期可以产生3.24元的直接经济收益，减去天然气成本的效益为1.84元，等于免费使用天然气后再有0.44～0.64元的经济收益，完全可以满足设备运行成本和折旧，是一种“一本万利”的新技术，既节约了能源，又节约了金钱。
天然气产值分析(北京商业峰段平均电价)
项 目 单 位 小型燃机 热电冷 微型燃机 热电冷 燃气内燃机 热电冷
燃气外燃机 热电 燃气锅炉 蒸汽溴化锂
天然气价格 元/m 3 1.4 1.65 1.65 1.65 1.8/1.7
发电效率 30% 28% 35% 31.50% 0.00%
单位燃气发电量 kWh/m 3 2.93 2.73 3.42 3.08 0.00
电价 元/kWh 0.814
发电收益 元/m 3 2.39 2.23 2.78 2.50 0.00
供热效率 50% 50% 40% 50% 85%
单位燃气供热量 kWh/m 3 4.88 4.88 3.91 4.88 8.30
供热成本价 元/kWh 0.2168
供热收益 元/m 3 1.06 1.06 0.85 1.06 1.80#p#分页标题#e#
热电联产收益 元/m 3 3.44 3.29 3.63 3.56 1.80
供热差值 2.04 1.64 1.98 1.91 0.00
单位燃气制冷量 kWh/m 3 4.88 3.66 2.54 9.77
制冷成本价 元/kWh 0.1740
制冷收益 元/m 3 0.85 0.64 0.44 1.70
冷电联产收益 元/m 3 3.24 2.86 3.22 1.70
效益差值 1.84 1.21 1.57 0.00
上表说明发展燃气热电联产对用户具有极好的经济性，实际上在发电供热以外，还有免费的高温热水或生活用的温水供应，并可以利用余热锅炉的排烟的废烟气进行除湿干燥，其经济效益显而易见。
二、设计原则
分布式能源设计的最关键因素是根据用户的实际需要，对于用户的多种需求特性进行实事求是的分析，制定一个具有最大适用性的设计方案。
北京某购物中心项目的特性是现场没有现成的电力、热力供应条件，但有天然气高中压管道供应，如果采用传统方式必须自建变电站并施工进行电力接入，同时自建锅炉房、换热站、制冷系统、新风除湿系统、热水锅炉、应急发电机组等能源设施。还需要解决施工电源、施工阶段的临时建筑采暖等一系列问题。所以建设能源中心将可以一揽子解决该工程的所有能源需求，并有效降低工程中能源系统建设的综合投入，真正实现即节能又省钱。
此外，购物中心的能源使用结构比较简单，电力、采暖、制冷、新风系统基本同步，需求相对比较匹配，系统的调节因素不复杂，自主保障困难不大。因此，我们建议采用：能源岛设计方案，即自己解决全部能源供应，除天然气和水利管网外不与外部能源设施联系，自给自足。
由于本项目工程浩大，可以采用多机组方案，且可以使用天然气/柴油双燃料的燃气轮机技术，所以完全可以实现能源供应的自保和安全。
在北京发展分布式能源项目中，最大阻力是电力部门，因此采用能源岛技术解决方案可以不依靠电力系统，不用与电力公司周旋，自己掌握主动。
三、工程设想：
利用现有天然气中压管道气源条件，首先购置3台1000kW级 燃气内燃机发电机组，解决工程建设的电力供应，并负担建设期临时建筑物的采暖供应。在主体工程东南角地下室建设一热电冷能源综合供应中心，主设备采用两台调节灵活，运行可靠的5500千瓦等级燃气轮机发电机组，并利用其余热驱动两台28吨级补燃/余热锅炉，冬季利用余热产生24吨蒸汽支持供热系统运行；夏季将系统总量最大补燃到52吨蒸汽以支持制冷运行；过度期提供20吨蒸汽以支持热水和除湿系统的运行。 #p#分页标题#e#
采用8公斤180℃过热蒸汽，在主体工程外建设一条热力环网蒸汽管线，输送蒸汽支撑4个角中的东北、西北和西南三个热力--制冷站。每站安装1台2500冷吨蒸汽溴化锂制冷机组，4000kW板式(汽-水)换热器，以及蒸汽除湿机组和一个用于供应卫生热水的蓄热式(水-，水)换热器。而能源中心自身除1台2500冷吨蒸汽溴化锂制冷机组，4000kW板式(汽-水)换热器和一个卫生热水(水-水)蓄热式换热器外，除湿将利用锅炉排出的150℃烟气，同时还要回收内燃机的余热参加系统运行。在冬季，由于燃气轮机热电系统主要在9-22点使用，23-8点需要采用蓄热技术解决采暖保温问题，所以必须建设一些蓄热水池，将白天用不完的热量储存起来，在夜间使用。
电力系统采用6600V电压输出，支持系统内6kV环网，利用燃气轮机的灵活调节性能，直接支持购物中心总用电系统的安全运行，两套5.5MW燃气轮机作为系统基本负荷和细部电力调节系统。3台1MW燃气内燃机担任梯级调节和燃气轮机停机后的系统电力供应，以保障酒店式公寓和购物中心内外区域的基本照明需求。
一台燃气轮机采用双燃料保障系统，在天然气供应中断供气时作为应急电源使用。
四、项目条件：
1、北京地区基本环境条件：海拔高度：48M，平均温度14℃，相对湿度60%。由于购物中心
主要利用时间为上午9点至晚上10点，所以本方案主要参考日间平均温度。
北京季节平均温度趋势图
2、天然气：低热值(LHV)8400kCal/M 3，价格1.4元/M 3
陕甘宁天然气成分
项目 组成 单位 数值
甲烷 CH 4 % 95.9494
乙烷 C 2H 6 % 0.9075
丙烷 C 3H 8 % 0.1367
硫化氢 H 2S % 0.0002
二氧化碳 CO 2 % 3
水 H 2O % 0.0062
高位热值 HHV MJ/Nm 3 39.0051
kCal/Nm 3 9316.21
低位热值 LHV MJ/Nm 3 35.1597
kCal/Nm 3 8397.75
密度 Kg/Nm 3 0.7616
比重 0.589
动力粘度 U×10 -4 0.1056
运行粘度 V×10 -4 0.1385
爆炸上限 % 5.1
爆炸下限 % 15.36
3、北京经济技术开发区实行两部制电价为：北京经济技术开发区已经实行两部制电价，容量电价为30元/月；电量电价为：高峰0.4703元/kWh，平峰0.3643元/kWh，低谷0.2733元/kh。 #p#分页标题#e#
北京经济技术开发区电价
用户类别 两部制电价 单一制电价
容量电价元 /月/千伏安
电量电价(元/千瓦时)高峰 平段 低谷 电量电
价 元/千瓦时
工业用电电价
其中：100KW及以上 30 0.431 0.335 0.252
100KW及以下 20 0.725 0.488 0.272
商业用电电价 30 0.469 0.363 0.272 0.8
其他用电电价 28 0.495 .376 0.272 0.7
居民生活用电电价 0.44
燃气轮机应用电价
时段 容量电价 电价 利用时间
单位 元/kW/月 元/kWh hrs
高峰平峰平均 30 0.4703 7
0.3643 7
0.4173 14
应用电价 0.4856
#1号内燃机应用电价
时段 容量电价 电价 利用时间
单位 元/kW/月 元/kWh hrs
高峰平峰低谷平均 30
0.4703 8
0.3643 8
0.2733 8
0.3693 24
应用电价 0.4104
#2#3号内燃机应用电价
时段 容量电价 电价 利用时间
单位 元/kW/月 元/kWh hrs
高峰平峰平均 30
0.4703 6
0.3643 3
0.4350 9
应用电价 0.5446
4、热价：北京市规定采暖锅炉的天然气价格为1.8元/M 3，按照锅炉实际供热效率85%计算，热价为0.2168元/kWh。
5、冷价：北京市为鼓励夏季利用天然气，对制冷用气实现优惠气价，价格为1.7元/M 3，按照有效制冷COP1计算，冷价为0.174元/kWh。
6、设备利用时间：购物中心每日8∶30至22∶30营业，年利用时间5270小时。燃气轮机系统利用时间季节 天数 日运行小时 季运行时间
供暖季 151 14 2114
供冷季 174 14 2436
过渡季 40 14 720
总和 365 5270
燃气内燃机其中1台终年运行，另2台每日调峰运行，每日平均运行9小时，也为14小时，年利用5270小时。
五、主要设备：
1、燃气轮机：
燃机前置循环(也称：单循环)热电联产是一种技术先进、高效率、低污染的清洁燃烧热电生产工艺，它先通过燃气轮机的压缩机将空气压缩十几倍注入燃烧室与燃料混烧，温度超过1，000℃，使压缩空气热膨胀推动叶片带动燃气轮机发电进行首次能源利用；功后热烟气温度一般还有500℃，将其排入余热锅炉转换蒸汽，加以利用。本项目建议采用2台美国索拉公司金牛座(TAURUS)60燃气轮机发电机组。 系统示意图由于工艺决定，燃气轮机热电联产具有许多优势。首先是维护率低：燃气轮机是一种连续运行的发电技术，不同于内燃机需要不断点火和更换机油，基本不需要太大的维护工作量。由于维护率低，设备可利用率非常高，天然气为燃料的内燃机组平均可利用时间小于7000小时，而燃气轮机平均超过8000小时。索拉燃气轮机的大修周期为30000小时，检修时可以预先租用一台机组，一般在48小时内可以完成更换，如果需求稳定，年设备利用小时能够达到8500小时以上。由此进一步带来的效益是发电运行成本低，燃气内燃机的运行成本为0.1-0.13元/kWh，燃气轮机为0.03-0.055元/kWh。 #p#分页标题#e#
索拉公司是位于美国加州圣地亚哥市的专业燃气轮机制造厂家，属于世界500强企业卡特彼勒公司的子公司。该公司生产的小型燃气轮机在世界同类产品市场上的占有率超过70%，截止到去年，已经生产从700～15000kW各类燃气轮机超过11566台，累计运行时间11.08亿小时。
索拉业绩
Experience by Package Units Sold Est.Hours(000's)
Compressor Sets 3.325 475.390
Mechanical Drives 2.254 287.730
Generator Sets 5.169 299.000
Packager Associates 818 45.930
Total 11,566 1,108,050
索拉公司在中国已经销售了98套机组，主要在油田和海上平台，以及大量热电联产项目上，是中国使用最多的小型燃气轮机。该公司已经在天津港保税区建立的备品备件仓库，备有各种型号机组的大量备件、部件、易损消耗件和备用机组。在北京还有多名售后服务和技术支援专家，能够提供及时而又廉价的现场技术服务。
金牛座(Taurus)60技术参数(ISO工况)：
发电出力： 5500kW
发电热耗：11840JG/kWh
发电效率：30.4%
烟气流量：23240kg/hr
排烟温度：510℃
燃气进气压力：17.24Bar
机组长度：8800mm
机组宽度：2500mm
机组高度：2600mm
机组重量：29478kg
2、余热锅炉：
是用于回收燃气轮机余热烟气，将其转换为工业蒸汽的主要设备。余热锅炉可以采用国内一些专业厂家的产品，主要厂家有：
(1)杭州锅炉厂：该厂是国内专门从事余热锅炉制造的厂家，是国内燃气轮机电厂余热锅炉的主要生产厂家。但该厂比较偏重于较大的余热锅炉；
(2)舰船工业总公司703所：该所是我国舰船动力的主要设计机构，专门设计制造船用和陆用动力设备的作热回收锅炉，也曾为国内许多燃气轮机电厂配套锅炉；
(3)机械工业部成套所：不仅在国内设计和组织制造了大量燃气轮机和燃气内燃机余热锅炉，还在国外援建项目中大量供应余热锅炉。若从用金牛座60机组，应采用2套燃气轮机各拖带1台补燃余热锅炉，这样系统比较安全可靠。
余热锅炉生产的蒸汽可以采用8kg180℃低压供热方式为标准，直接用于供应工业蒸汽。采用低压蒸汽供热系统，综合控制系统和化学水系统等都比较简单，工程造价低廉，同时也更加节能。采用蒸汽系统的另一好处是，在夏季气温比较高时，可以使用溴化锂吸收式制冷机组给燃气轮机进气进行预冷，降低空气温度能达到增加发电机组出力和提高发电效率的效果。#p#分页标题#e#
建议采用2台补燃锅炉的温度应达到925℃的余热锅炉，每台锅炉每小时可以产生27吨8Bar180℃蒸汽，总供54吨蒸汽，最大制冷能量为12555.26冷吨，折合44194.5kW，超过预计需求16.4%。如果考虑内燃机可利用的热量制冷，将达到48166.5kW，超过预计需求的26.87%，为设计指标的98.4%。
3、制冷机组：利用蒸汽的溴化锂吸收式制冷机组，建议采用2500冷吨超大型机组，使用大型机组占地省，维护成本低，单位投资也比较低。
2500冷吨冷水机组技术参数：
制冷能力： 2500USRT 8793kW
冷水出口温度：7℃
冷水进口温度：13℃
冷水流量：1260t/h
冷却水流量：2267t/h
冷却水进口温度：30℃
冷却水出口温度：36℃
蒸汽耗量：10750kg/h
蒸汽温度：170℃
蒸汽压力：8Bar
蒸汽单位耗量：4.3kg/USRT
蒸汽凝水回水温度：90℃
耗电量：66kWh
机组长度：9499mm
机组宽度：3594mm
机组高度：4700mm
4、燃气内燃机：
使用天然气为燃料的内燃机，推荐使用美国卡特彼勒3516LE型1011kW发电机组或奥地利颜巴赫JMS320GS-N.L型973kW发电机组。卡特机组35该系列机组性能稳定，坚固可靠，在全世界和中国都大量使用。颜巴赫是专门制造燃气内燃机的公司，具有发电效率高，系统集成化高等优势。
颜巴赫JMS320GS-N.L型机组数据：
发电机出力： 973kW
发电效率：38%
供热出力：1324kW
供热效率：52%
综合效率：90%
供热水温：90℃
回水温度：70
汽缸数量：20缸
机组长度：5200mm
机组宽度：1900mm
机组高度：2300mm
机组重量：11400
余热回收装置长度：4650mm
余热回收装置宽度：1550mm
余热回收装置高度：3560mm
5、除湿机组：(暂空)
六、需求分析：
1、建筑面积与用途特征：本项目总建筑面积37.3万平方米，其中需要采暖制冷的建筑面积为25.883万平方米，69.4%，除4万平方米酒店式公寓外，基本都是对电力、空调需求极大的商业性建筑物，包括净高极大的电影院等设施。该建筑属于对能源需求较大的建筑，建议业主注意建筑的节能性。
建筑面积与用途#p#分页标题#e#
名 称 面积m 2 冷热负荷要求 备 注
北京 某购物 中心 项目
购物 中心 地下二层 48，475 元
地下一层 99，715 部分有 空调、采暖 面积40020m 2
首层 65，320 有
二层 55，630 有
三层 57，820 有
酒店式 公寓
地下二层 3，000 无
地下一层 3，000 无
1-14层 40，040 有 468套公寓
总 计 373，000
其中需空调、采暖 面积(商业区) 258，830
其中不需空调、 采暖面积 114，170
2、建筑能源设计指标：
根据恩耐特公司方案，建筑设计指标如下：
项目建筑设计指标
项 目 单位 需空调、采暖区域 其它区域
商业区 酒店式公寓 车库、库房等 合 计
建筑面积 m 2 218790 40040 114170 373000
空调供冷概算指标 w/m 2 210 75 0
冷综合需求 kW 45，945.90 3，003.00 48，948.90
采暖供热概算指标 w/m 2 75 70 0
热综合需求 kW 16，409.25 2，802.80 19，212.05
电负荷指标 w/m 2 120 80 20
电综合需求 kW 26，254.80 3，203.20 2，283.40 31，741.40
3、建议应用指标：
根据设计规范设定的用能指标往往大大超过实际需求，原因主要的根据特定环境下的极端温度条件下，且不考虑节能因素。根据中国建筑科学研究院暖通空调所李先瑞研究员的研究，制冷需求在商场项目中，未采用节能空调系统时，为209-244w/M2；若商场采用了节能空调系统，为175-198w/M2。商场的照明主要是照明，如果不使用节能灯具，每平方米照度达80-110w，不仅耗电，还产生大量热能需要增加空调负荷的浪费。而利用节能达到同样照度，仅需要22w/M2，而且减少空调的能耗。如果本项目注意采用自然通风和将制冷与除湿分离，将可以大大降低用能指标。
建议采用的节能指标
项 目 单位 需空调、采暖区域 其它区域
商业区 酒店式公寓 车库、库房等 合 计
建筑面积 m 2 218790 40040 114170 373000
空调供冷概算指标 w/m 2 120 40 0
冷综合需求 kW 26，254.80 1，601.60 27，856.40
新风除湿指标 w/m 2 60 30 0#p#分页标题#e#
除湿综合需求 kW 13，127.40 1，201.20 14，328.60
空调综合指标 w/m 2 180 70 0
空调系统综合需求 kW 39，382.20 2，802.80 42，185.00
采暖供热概算指标 w/m 2 65 50 0
热综合需求 kW 14，221.35 2，002.00 16，223.35
电负荷指标 w/m 2 60 35 10
电综合需求 kW 13，127.40 1，401.40 1，141.70 15，670.50
4、同步系数：
存在两层问题：(1)电力、热力、制冷之间的同步问题；(2)用户同时使用能源的同步问题。任何建筑的电力、热力和制冷，都不可能同时达到最大需求，因此存在一个“同步系数”问题。例如制冷，夏季下午是日照最强的时间，制冷需求最高，但购物中心中的人流不是最大峰值，如果能够自然采光，电力需求比较低；而人流最大峰值出现在下班以后的7点钟左右，这时日照因素基本没有了，制冷已经不是峰值，但电力进入峰值时段，除湿系统也已经达到最大值。另外，对于采暖，人流大对于热的需求低，人流小反而对于热的需求大。这些因素需要系统有比较大的调节灵活性，才能有效保证需求的变化。购物中心是一种店铺林立的商业形式，是由一家一家独立的商业店铺分别租用或购买其中的面积经营。每个用户经营商品和营业性质不同于对电力、热力和制冷的使用方式也有所不同。例如：商品销售、餐饮、娱乐项目和购物中心内公共设施的人流高峰时间不同，能源需求的高峰也不相同，这其中存在相当大的互补性。实际上，国外大型购物中心中，总有相当一部分面积处于改造、装修、维护和停业之中。所以，同步系数也是必须考虑的一个问题。
综合同步系数与预计实际需求
项目 单位 电力 热力 制冷
需求容量 kW 15，670.50 16，223.35 42，185.00
综合同步系数 % 90% 95% 90%
预计实际需求 kW 14，103.45 15，412.18 37，966.50
七、容量确定：
对于分布式能源的技术解决方案，容量的可增减性--柔性因素非常关键，由于用户的用能方式在建设初期难以确定，特别对于热电冷都要自己解决的能源岛方案。为防止投资的浪费，应该采用比较谨慎的选择，“从小到大”，选择比较低的指标来确定机组，但要留出扩建的余地和设备空间。
如果由燃气轮机承担系统全部供热和制冷，将采用冬季直接供热，夏季余热锅炉补燃运行，预计夏季最炎热的6、7、8三个月，锅炉补燃温度将达到88℃以上。由于没有SolarT60 5500kW机组的计算软件，本方案按照5200kW机组测算。 #p#分页标题#e#
环境温度影响与容量匹配关系
月份 月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均值
平均温度 ℃ 1 4 11 21 27 31 31 30 26 20 9 3 17.83
单机出力 kW 5550 5446 5193 4826 4608 4460 4460 4498 4654 4863 5266 5481 4911
双机出力 kW 11100 10892 10386 9652 9216 8920 8920 8996 9290 9726 10532 10962 9883
单机热量 kg/h 12045 12001 11865 11613 21563 23221 23221 22800 21652 11640 11908 12016 16295
双机热量 kg/h 24090 24002 23730 23226 43126 46442 46442 45600 43304 23280 23816 24032 32591
锅炉温度 ℃ 484 485 488.4 493 750 814 814 800 750 492.4 487.4 485 612
单机燃耗 GJ 64.93 64.12 62.18 59.35 79.457 82.054 82.054 81.403 79.878 59.63 62.74 64.39 70.18
双机燃耗 GJ 129.86 128.24 124.36 118.7 158.914 164.108 164.108 162.806 159.756 119.26 126.48 128.78 140.36
容量与需求指标关系
项 目 单位 电 热 冷
使用面积 m 2 373，000 258，830 258，830
设计需求量 kW 31，741.40 19，212.05 48，948.90
平均指标 w/m 2 85.10 74.23 189.12
节能需求量 kW 15，670.50 16，223.35 42，185.00
平均指标 w/m 2 42.01 62.68 162.98
预计实际需求量 kW 14，103.45 15，412.18 37，966.50
平均指标 w/m 2 37.81 59.55 146.69
系统发电与用电需求关系
项 目 单位 1号燃机 2号燃机 3号燃机 4号燃机 5号燃机
单机发电量 kW 5500 5500 1000 1000 1000
累计发电容量 kW 5500 11000 12000 13000 14000
建筑单位面积电量 w/m 2 14.75 29.49 32.17 34.85 37.53
供需比例 % 39.00% 78.00% 85.09% 92.18% 99.27%
上表说明电力基本可以满足预计的负荷需求，如果不能满足，可以增加内燃发电机组。如果项目Ⅱ期工程上马，也可以考虑再增加1台5500kW燃气轮机。 #p#分页标题#e#
系统供冷与冷需求关系
项 目 单位 1号 燃机 1号 补燃 2号 燃机 2号 补燃 3号 燃机 4号 燃机 5号 燃机
单机供冷量 kW 9623.5 12460.8 9623.5 1240.8 1324 1324 1324
累计供冷量 kW 9623.5 22084.3 31707.8 44168.6 45492.6 46816.6 48140.6
建筑单位面积冷量 w/m 2 37.18 85.32 122.50 170.65 175.76 180.88 185.99
供需比例 % 25.35% 58.17% 83.51% 116.33% 119.82% 123.31%[JP] 126.79%
上表说明系统制冷量完全可以满足需求，而且可选择的运行方式很多，由于补燃锅炉的技术
灵活性，可以通过调节补燃系统燃料耗量来调节供热，能够保证系统不会浪费能源。
系统供热与热需求关系
项 目 单位 1号燃机 2号燃机 3号燃机 4号燃机 5号燃机
单机供热量 kW 9623.5 9623.5 1324 1324 1324
累计供热量 kW 9623.5 19247 20571 21895 23219
建筑单位面积热量 w/m 2 37.18 74.36 79.48 84.59 89.71
供需比例 % 62.44% 124.87% 133.46% 142.05% 150.64%
由于本项目的热指标比较低，所以热量难以消纳。但是考虑到热电联产系统每天仅运行14小时，另外10小时仍需要采暖，如果利用普通水蓄热，蓄能温度40-90℃，蓄能温差50℃，将需要4个466立方米水池，长10m宽10m深5m；若采用浓盐水，蓄能温度40-98℃，蓄能温差58℃，将需要4个400立方米水池，长10m宽8m深5m。水池可置于地下，不占用建筑面积，夏季可用于蓄冷水，如果按15℃蓄能温差计算，可蓄能32500kW，作为尖峰调峰负荷使用。
蓄热系统容量要求
项 目 单位 数值
多余热量 kWh 7740
蓄能时间 hrs 14
蓄能总量 kWh 108355
放能时间 hrs 10
单位时间放热量 kWh 10836
单位面积放热量 w/m 2 42
八、投资估算：
1、预计不采用热电冷系统的投资为1.03亿元。
传统方式造价估算
项 目 单位 数值
变电站 万 RMB 3500
电力接入施工 万 RMB 1500
天然气锅炉 万 RMB 300
备用发电机 万 RMB 800
制冷机造价 万 RMB 2600
冷却塔水泵 万 RMB 500#p#分页标题#e#
各种换热器 万 RMB 85
辅助设备 万 RMB 100
运输安装 万 RMB 300
工程施工 万 RMB 500
工程前期 万 RMB 50
其他 万 RMB 65
总造价 万 RMB 10300
2、热电冷联产的造价为1.1亿元，比传统方式仅增加700万元。但本方案未考虑燃气轮机进口税和增值税，而且不包括土地成本。
热电冷系统造价估算
项 目 单位 数值
燃气轮机单价 万 USD 210 万 RMB 1737
装机数量 unit 2
燃气轮机总价 万 RMB 3473
余热锅炉单价 万 RMB 350
装机数量 unit 2
余热锅炉总价 万 RMB 700
燃气内燃机单价 万 RMB 450
装机数量 unit 3
燃气内燃机总价 万 RMB 1350
制冷机组单价 万 RMB 650
装机数量 unit 4
制冷机总价 万 RMB 2600
冷却塔水泵 万 RMB 500
各种换热器 万 RMB 85
辅助设备 万 RMB 250
运输安装 万 RMB 950
工程施工 万 RMB 900
工程前期 万 RMB 80
其他 万 RMB 112
总造价 万 RMB 11000
九、环境保护：
使用天然气，基本没有二氧化硫污染，主要污染物为氮氧化物(NO X)，北京市规定为200mg/m 3。
燃气轮机可选用低排放为25ppm，相当不到60mg/m 3，非常环保。
燃气内燃机250mg/m 3，有所超标，将来进入永久厂房后，可以采用烟道催化技术降低排放。
补燃余热锅炉预计的补燃温度设计在927℃以下，这是NO X大量生成以内，而且实际补燃温度多在850℃以下，所以也不会大量生成NO X。
十、经济评价：
项目主要收益来自发电、供热和制冷，本方案未考虑生活热水供应收益。项目主要支出为燃料消耗成本和运行费用。
1、发电收益：预计年发电收益3227万元。
发电收益估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
应用发电容量 kW 9，883 973 1，946 10，856
年利用时间 hrs 5270 8760 3285
年发电量 万 kWh 5，208.17 852.35 639.26 6，060.51
适用电费 元/kWh 0.4856 0.4104 0.5446
#p#分页标题#e#
发电收益 万元/a 2，529.14 349.80 348.11 3，227.06
2、供热收益：年供热收益为1064万元。
供热收益估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
应用供热容量 kW 19，247 1，324 2，648 23，219
年利用时间 hrs 2114 3624 1359
年供热量 万 kWh 4，068.82 479.82 359.86 4，548.63
适用热费 元/kWh 0.2168 0.2168 0.2168
供热收益 万元/a 882.12 104.02 78.02 1，064.16
3、制冷收益：预计年制冷收益1787万元。
制冷收益估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
应用制冷容量 kW 38，194 1，324 2，648 42，166
年利用时间 hrs 2436 4176 1566
年制冷量 万 kWh 9，304.13 552.90 414.68 9，857.03
适用冷费 元/kWh 0.1740 0.1740 0.1740
制冷收益 万元/a 1，618.92 96.21 72.15 1，787.28
4、燃料成本：预计年消耗燃料成本3506万元。
燃料成本估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
耗热 GJ/h 140.36 9.2 18.4 149.56
年利用时间 hrs 5270 8760 3285
年热耗 JG/a 739，720 80，592 60，444 820，312.04
折合天然气 万/m 3 2，103.32 229.16 171.87 2，332.48
天然气价 元/m 3 1.40 1.40 1.40
燃气成本 万元/a 2，945 321 241 3，506.08
5、运行成本：燃气轮机一般运行成本为0.03-0.055元kWh，考虑到需要承担制冷系统的维护，特取高值。内燃机为0.08-0.12元kWh，运行成本取中间值。
运行成本估算
项 目 单位 燃气轮机 #1内燃机 #2#3内燃机 合 计
年发电量 万kWh 5，208.17 852.35 639.26 6，060.51
运行成本 元/kWh 0.055 0.1 0.1
年运行成本 万元 286.45 85.23 63.93 435.61
6、效益评估：本项目经济效益良好，年净收益为1642万元，可以在5.15年收回全部投资，而在同等热、电、冷价格条件下，传统方式将永远不能回收投资，每年还要支付巨额运行成本。如果只计算热电冷联产系统与传统方式的增量投资，0.33年(即：4个月)可以回收所增加的全部投资。 #p#分页标题#e#
投资收益估算
项 目 单位 数值
发电收益 万元/a 3，227.06
供热收益 万元/a 1，064.16
制冷收益 万元/a 1，787.28
燃气成本 万元/a (3，506.08)
年运行成本 万元/a (435.61)
设备折旧 万元/a (495.02)
净收益 万元/a 1，641.79
投资回收周期 a 5.15
增量投资回收周期 a 0.33
十一、结论：
本项目即可节约投资，又能降低能源成本，经济效益良好。环保可以达标，同时节约能源，能源综合利用效率高达80%以上，其发电效率和热电比均已超过国家政策要求，属于国家法律和政策明令鼓励的项目和技术。考虑到设备交货周期和建设周期，建议尽早上马展开必要的论证设计工作。
