分布式供能系统在医院的应用研究

引言

分布式供能技术符合“温度对口、梯级利用”原则，具有高效节能、运行可靠、污染物排放少等特点，同时还可以改善电源结构，削峰填谷，提高供电安全和应急能力［1］。

医院是用能大户，能源消耗大约是一般公共建筑的2 倍，同时对供电的可靠性要求特别高［2］。分布式能源作为一种独立式电源，在常规供电系统外，可以为医院多提供一路可靠的电源和冷热源，摆脱对大电网的依赖。

保证运行时间是分布式联供系统经济可行的重要因素［3－4］。医院负荷规模较大且同时具有冷、热和电负荷，平均热电比接近2［3］，最适合发展分布式供能系统［5］，并且适合常年运行分布式能源系统［6］。

但是在设计分布式供能系统时，常常基于某一固定工况，当用户的冷热电负荷变化较大时，系统全年实际运行时低负荷时段多，全年运行效率远低于设计值［7］。医院负荷波动较大，因此在设计分布式能源系统时必须根据实际情况，综合考虑各方面因素来确定分布式能源系统的配置［8］，结合其运行工况，保证系统全年高效率运行。

以广州某新建医院为例，分析其负荷需求，设计了一套分布式供能系统，并分析其运行方式及经济性。

1 负荷需求

该新建医院为某医院的分院，建筑面积约11万m2，500 张病床床位，单体楼建筑，主要用于医疗和实验研究，不考虑后期扩建工程。

考虑到不同类型的医院负荷特性也不同，该新建医院的实际负荷还未知，暂将其本部医院作为参考医院，按参考医院的实际运行负荷预估新建医院负荷。

参考医院目前在用，占地面积约为2.3 万m2，建筑面积约8.5 万m2，其中地上23 层，地下2 层。根据参考医院近期某年逐月总耗电量和空调耗电量，新建医院按相同的单位建筑面积耗电量考虑，得到新建医院的逐月电负荷和冷负荷。

1.1 电负荷

将医院的用电分为两部分考虑，即非空调电负荷和空调电负荷。其中非空调电负荷包括照明、插座、电梯、大型医疗设备等电力设备负荷。传统的医院供能方式是采用电空调供冷，而新建医院拟采用分布式供能系统，供电、供冷、供热一体化，因此将非空调电负荷和空调电负荷分开，电负荷仅特指非空调电负荷。新建医院的逐月电负荷如图1 所示。其中，最低值为735kW，最高值为3095kW，平均值为1684kW。

1.2 冷负荷

根据空调耗电量，电空调综合COP 按4.5 考虑，可以得到冷负荷。新建医院的逐月冷负荷如图1 所示。冷负荷全年波动较大，最低为1629kW，最高为9529kW，平均值为6179kW。

图1 月负荷曲线

1.3 生活热水负荷

根据规范［9］，生活热水定额按如下标准选取:医院住院部100L/(床·d)，医务人员90L/(人·班)，门诊部10L/(人·次)。选取合理的用水人数，预测日均热水负荷约为120t。

1.4 蒸汽负荷

蒸汽主要用于医院消毒、蒸汽加湿、厨房蒸煮和洗涤烘干等，其中蒸汽消毒主要用于医院无菌用品的清洗、打包和消毒灭菌，蒸汽加湿主要是负责供应病房和门诊大楼。蒸汽参数按照0.6MPa·g/180℃。按照参考医院近年来的平均燃料消耗量，预测新建医院的蒸汽负荷约为1.8t/h。

2 方案设计

2.1 设计原则

《天然分布式能源示范项目实施细则》中指出，符合电力并网条件的天然气分布式能源项目，电量自发自用、自发为主、多余上网，电网企业收购满足自用之外的上网电量，并鼓励企业探索通过电网直供销售的可能性，但是并没有详细的上网电价补贴政策。考虑到天然气价格因素，在没有电价补贴的前提下，考虑项目并网不上网，能源站电力仅满足医院自身用能，并由电网提供一定备用的应用原则。

尽量兼顾供热(冷)与供电的多重要求，在提高一次能源利用效率的同时，兼顾考虑项目的经济性，尽可能增加设备的利用效率。

2.2 供能方案

该项目以天然气为燃料，燃气内燃机作为原动机，电力供给医院设备用电;通过溴化锂吸收式制冷机回收发电所产生的烟气余热，向医院供冷，冷负荷不足部分通过电空调满足，优先取用自发电。不足电力部分由电网补充。另外，内燃机中的润滑油、中冷器和缸套水的热量被充分回收利用，通过换热器产生生活热水。

由于蒸汽负荷全天波动很大［10］，采用燃气锅炉满足蒸汽负荷需求。

系统配置如图2 所示。

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