广州大学城分布式“三联供”能源站调研报告
一、为解决公司机房项目供电需深入调研“三联供” 为解决机房建设项目供电问题，在可研报告中提出建立“三联供”能源站是方案之一。但对建立“三联供”能源站的投入、占地、规模、运营等理解不多。公司领导决定对该项目再做深入调研，并安排对目前国内标志性工程广州大学城的分布式“三联供”能源站进行调研。随即确立由宋汉民、陈明哲、范平组成调研组开始工作。
9月6日经过联系广州大学城华电新能源有限公司总部朱主任安排，我们一行三人与九月11日傍晚到达广州大学城。第二天广州大学城华电新能源站曾总派车接我们至“三联供”能源站，并安排站里安监部长陪同参观。
看到花园式的站区、整洁的站房、安静的环境、漂亮的主控大楼不觉肃然起敬。站区布臵井然有序，远处有燃气计量间、冷却塔、制水车间、维修间，近处很紧凑的放臵燃汽轮机（双轮发电机）间、余热锅炉间、蒸汽轮机（发电机）间、制冷机间。为减少噪声干扰整个车间都是被隔音板封闭。四台入网升压变压器露天整齐摆放。设备布臵相当合理，占地约4万平方米。 安监部长带领我们边参观边介绍，从能源站系统流程到投资建设及运营智能化管理，介绍的非常清晰。又带我们进入生产区参观了余热锅炉、燃气发电设备、4台上网升压变压器、输电控制间、制冷室间及总控室。
看到总控室里电脑自动随机显示的各分区的温度、压力等数据，真是感到该“三联供”能源站的分散控制，集中智能化管理的运行是多么的先进。随后我们又和总控室的技术人员进行了技术交流和索取了一些文字资料。下午我们返回驻地。
第二天，我们调研小组对调研情况进一步深入学习及讨论，形成了许多共识。我们于14日晚回到北京。
二、广州大学城分布式能源站“三联供”介绍
广州大学城分布式“三联供”能源站占地11万平方米为广州大学城18平方公里区域内10所大学20万人提供、热、冷、电能，是目前全国最大的分布式能源站。该能源站规划容量为4x78MW（4x7.8万kW），分两期建设。一期投资6.8亿元（包括四台上网升压变压器）的2x78MW已于2009年9月实现“双投。正常运行每年上缴5000万利税。
该项目能源利用率78%。相当同容量火力电站机组，相比较每年减少CO2排放24万吨；减少SO2 排放6000吨。经济和社会效益显著。
下面是广州大学城能源站“三联供”规划系统图
广州大学城分布式能源站规划流程
燃气轮机→发电机→余热锅炉↘（热水）→蒸汽轮机→蒸汽发电机→压缩制冷(以上能量数据以下建成论述为准)。
广州大学城分布式能源站依靠２台燃烧天然气７.8万千瓦机组，向大学城内１０所大学及周边２０万用户提供全部电力、生活热水和空调制冷。“天然气进来以后，进入燃气轮发电机发电，这是第一次利用。它产生的高温烟气送到余热锅炉，生产中温、中压的蒸汽，继续推动蒸汽轮机做功发电，这是第二次利用。第三次是把前一过程中产生的低压蒸汽重新补充回蒸汽轮机里做功发电，增加发电量。第四次是将整个发电过程中形成的１５０摄氏度高温烟气利用起来制备热媒水，供大学城的生活热水。第五次利用是把热媒水给热水型溴化锂机组作为动力热源进行制冷。”
该能源站的燃气轮机用美国普惠的FT8-3wift双联60MW；余热锅炉是中船重工集团703所研制的两台中压和低压带自处氧，尾部制热水卧式自燃循环、无补燃型露天布臵的预热锅炉；蒸汽发电机是中国长江动力公司集团生产。配18MW、25MW发电机各一台。锅炉补水用RO横+ED1(电去离子)系统制水，无强酸、强碱产生。生和产生的废水经过处理后用于绿化
广州大学城能源站CDM①获联合国EB批准注册，开辟了国内唯一项目成功注册CDM先河。
该项目由广东天联工程有限公司和广东电力设计研究院设计。
三、广州大学城冷热电三联供能源系统(DES／CCHP)项目建设的背景
2003年1月，广东省政府按照现代城市规划、建设和管理理念，高标准地建设了一个占地18平方公里、容纳25万大学生的大学城。由于广州市98％以上的煤炭和油品需从省外调入，电力主要依靠省网供应。夏季峰期空调负荷比率高达40％以上，峰电缺口达100多万kW；以煤为主的能源结构，使全省酸控区面积已达63％，直接经济损失40亿年；“生态系统处于亚健康状况，能源结构、水环境等都离生态城市有一定的距离”。鉴于此，广州大学城建设指挥部委托华南理工大学等单位，制订了《广州大学城能源规划》，包括800万平方米建筑物主体节能设计规范、基于区域供冷（DCS）的冷热电三联供的分布式能源系统（DES／CCHP）、可再生能源利用方案和能源系统建设运营机制等内容。DES／CCHP和DCS方案先后于2003年6月和7月通过了国内权威专家的评审，随后付诸实施。
四、广州大学城冷热电三联供能源系统(DES／CCHP)项目规划的技术方案
广州大学城区域能源站一期，是以2×78MW燃气一蒸汽联合循环机组为基础的天然气冷热电三联供系统。燃气能的38％先经燃气轮机转换为电能，500℃左右的烟气在余热锅炉产生4.0MPa蒸汽，然后进抽凝式汽轮机进一步作功发电；可以抽出部分0.5MPa蒸汽供给第一制冷站的溴化锂吸收制冷机。余热锅炉排出的约50℃～100℃烟气用于加热生活用水，不足热量用蒸汽透平冷凝潜热补充；集中生活热水系统60℃，供应24万人。燃气能源利用效率达到80％以上。其中，分布式能源系统为2×78MW燃气轮机—余热锅炉—汽轮机分布式能源站DES，包括电力接入系统和热水部分及输送管道的建设总投资为l2亿元，等价可满足大学城17万kW的高峰电力负荷。按照测算的大学城电网峰荷为18万kW，以传统的电力建设模式(电厂+主干电网的投资1万元／kW、输送损失7％)计，须增加初投资为19亿元；采用DES／CCHP可节约投资约7亿元，同时可节约一次能源7.7万tec／a，节能25％。
区域供冷系统DCS，总容量为11万冷吨(RT)，规划4个带有冰蓄冷系统的冷站，一期承担350万m建筑物的空调负荷。其中，与能源站在一起的第一制冷站部分采用蒸汽吸收制冷；其余3个冷站由能源站直供电压缩制冷。各站均设有蓄冰装臵，采用内臵翅片换热器外融冰式金属盘管共计342套。系统通过蓄冰可降低高峰负荷用电量，实现削峰填谷，同时实现大温差供冷，加上水泵采用变频控制技术，可大大降低冷量的输送能耗。冷冻水主干管网采用直埋地敷设的DN200至DN1000预制发泡聚氨酯保温的碳钢管，总长约110km；末端换热间总数283间。自控部分采用工业以太网硬冗余系统，以光纤和电缆介质组建大型Profibus现场总线通讯网络，控制点数超过l1000点。自控系统能自动、实时采集系统所有机电设备的运行状态、末端负荷状态等参数，并实施过程控制；采用先进的空调负荷预测和优化控制软件，系统可满足末端用户波动较大的冷量需求。
五、广州大学城DES／CCHP项目的启示
鉴于该项目的内容、规模和区位条件，如果能够按计划招标、建设，成功投运，无疑将会极大地促进中国以天然气为一次能源的冷热电联供分布式能源系统的建设和推广应用。同时对天然气下游市场的开拓、城市能源供应系统的革新、电力建
2设的战略走向，都将产生深刻的影响。
然而近5年时间过去了，在国际石油天然气价格暴涨的格局下，项目迟迟不能完成和给出全面的示范效果，加上种种原因造成过渡方案运营的售冷价格较高，使人们对该项目的可行性产生了许多疑问，并对后来陆续拟上的项目产生了负面的影响。因此，总结经验教训，对得到重要的启示分析如下：
电力系统的早期规划、早期协议非常重要。根据国外的DES／CCHP与电网公司多年交锋和磨合的经验，在广州大学城DES的具体条件下，双方必须尽可能早议定的事项有以下几点：
（一）建设阶段，由能源站而不是电网公司投建岛上110／10kV变电站，在110kV与电网联接，并自建l0kV供各用户的电缆网络。原来设施的拆迁费用，由省财政负担，不让电网公司吃亏。
（二）正常运行时，能源站通过自建10kV系统向各大学直供电，不足部分按市场价格从110kV侧向电网公司购电，并应按照季节、昼夜负荷变化规律提交年用电计划，以利于电网调度平衡负荷。
（三）DES停机，需由电网临时供应较大负荷时，按照国外惯例以正常电价的110％～115％支付电费；110／10kV备用变压器的容量电费，双方协议确定，该缴就缴。
（四）
7、8月暑假期间，DES充当电网的调峰机组，按电网调度开停机，亦按峰电价格上网。
上述既是DES的成功安全运行所必须，也是双方互利双赢的前提。
六、对广东大学城分布式“三联供”能源站的共识
（一）循环经济节能高效
能源站在燃气、蒸汽联合循环的基础上，还采取多种措施实现能源的梯级利用，进一步提高效能。系统输入一次能源后，经燃气轮机发电机组发电、蒸气轮机发电机组发电、余热锅炉供低压蒸汽和利用余热锅炉尾部烟气制备热水几个环节，实现一次能源的多次利用。高品位的一次能源用于发电；低品位的高温烟气用于供热制冷和二次发电，系统的综合能效达78%。而且经余热利用后，余热锅炉排烟温度由140摄氏度降至90摄氏度，对环境的影响降至最低。实现了“安全、高效、环保、低碳”的理念。
（二）综合利用效率高
能源站建在大学城附近（5km），实现区域内各种能源的就地生产、就地供应，最大限度地减少了能源输送损耗，加上能源的梯级综合利用，一次能源的综合利用率得到大幅提高。项目又符合我国关于优化天燃气实用结构、提高资源利用效率、促进天燃气市场健康有序发展的有关规定，在节能排序中仅次于水电和核电。正常经营年份可向国家财税上缴5000万。具有良好的经济和社会效益。
（三）清洁能源绿色环保
能源站以洁净的天燃气为燃料，才用先进的燃汽轮机发电设备，大大减了氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫、粉尘等污染物的排放。其中氮氧化物的排放与同规模的燃煤发电厂相比减少了80%，与燃气电厂的国家排放标准相比减少了36%；二氧化硫、粉尘的排放几乎为零；二氧化碳排放与同规模常规燃煤发电厂相比减少了70%，二氧化碳减排量理论上每年可达18万吨。同时锅炉补水采用RO膜+EDI（点去离子）系统制水，武强酸性、强碱性废水排出。生活产生的废水经过处理后用于厂区清洗、绿化灌等，从而实现废水零排放。噪音治理达到城市二类标准（白天60分贝，夜间50分贝）。
（四）分布式热、冷、电能源三联供前景广阔
发展分布式能源是推动低碳经济发展、保证经济社会可持续发展的重要途径之一。进过运营实践其优势尽显无疑。传统的活力发电厂，煤燃烧的利用率是35%；用煤做燃料的发电供热的热电厂，能源利用率仔45%而大学城能源站的能源利用率在78%的基础上还有提高的余地。广州大学城能源站作为全国首个最大的分布式能源站示范效应显著。并获得2010年“中国分布式能源十年标志性项目”称号。广州大学城能源站的建设运营为我国分布式三联供能源发展积累了宝贵经验，为合理利用天燃气资源，提高能源利用率，为智能电网建设起到了重要示范推动作用。必将成为我国提高能源利用效率、实现能源集约化发展、保证经济社会可持续发展的重要途径之一。
（五）华电领军分布式“三联供”能源站建设 华电“三联供”还在建项目有：
1、在天津北辰区建2x60MW,投资6.42亿，占地11.6万㎡。运行形式为：燃气轮机→发电机→蒸汽轮机→蒸汽发电机→余热锅炉→制冷；
2、华电新能在上海投资8.5亿建3x60MW三联供；
3、华电在惠州投资37.5亿建4x39万kW三联供； 到２０１５年，华电集团的天然气分布式能源站装机将达到２２９万千瓦，年发电量超过１００亿千瓦时，到２０２０年力争建成１０００万千瓦发电能力
七、国外分布式“三联供”能源站应用情况介绍 早在九十年代国际上已有专家表示，分布式能源的发展将给世界能源产业带来一次革命。目前，世界各国对发展分布式能源均非常重视，比如丹麦、荷兰、美国、日本等国，都在分布式能源方面制订了相应的国家政策和法律，鼓励和支持分布式能源的推广和建设。
国际上，对于分布式冷热电三联供系统早已得到广泛的使用和认可。美国为了增加分布式能源站的开发利用，为其设臵了税收减免和简化审批等优惠政策。截至2002年末，美国分布式能源站接近6000座，到2010年，已有20%的新建商用建筑、5%的现有商用建筑、25%的美国能源部热电联产项目使用分布式三联供系统。未来规划中，美国政府还将进一步推进“分布式能源系统”的发展规划，并制定了明确的战略目标：力争2020年，50%的新建商用建筑、15%的现有商用建筑，采用“分布式热电联产”模式。
据统计，欧盟1997年，分布式能源站已经多达9000多台，对该能源站的支持还表现在价格补贴、低利率优惠贷款和将环保所得税作为投资款返还工商业等政策上。英国，高质量的热电联产项目可申请政府关于采用节约能源技术项目的补贴金，在过去的20年中，已超过1000个分布式能源系统被安装使用。丹麦，天然气热电联产项目达到100千瓦以上的，政府会有30%的补贴。荷兰，分布式三联供发电可以享受优先上网发电。
日本以天然气为基础的分布式冷热电联供项目发展最快，而且应用领域广泛。其政府曾出台多项优惠政策以致大力发展分布式能源，从立法、政府补助、建立示范工程、低利率融资以及给予建筑补助金等角度来促进能源开发及节能事业的发展。。
从国际的政策、财政、资金支持角度出发，不难看出分布式能源在国外新能源发展利用过程中，政府和企业对其的青睐和重视。
八、国内对分布式“三联供”能源站的认识
我国也跟随着国际的步伐，把开发和利用天然气当做节能减排、改善能源结构的重要措施之一。在北京、上海、广州、深圳等城市已经采取一些优惠政策鼓励冷热电三联供项目的发展。其中西气东输、广东进口液化天然气、东海天然气开发等大型项目的全面实施，为推动了全国天然气能源建设书写了新篇章。
2011年1月胡锦涛主席访美期间与美方签署了合作意向书，其中“分布式能源系统装机容量达5000万kW”。
今年10月13日，国家发改委、财政部、住建部和国家能源局联合下发《关于发展天然气分布式能源的指导意见》。这是国家部门首次发文明确鼓励该产业发展。
《指导意见》对天然气分布式能源给出的定义是：利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。
在项目类型上，《指导意见》将重点放在区域分布式能源系统和楼宇分布式能源系统上，包括城市工业园区、旅游集中服务区、生态园区、大型商业设施等。在设备方面的计划是，2015年前完成天然气分布式能源主要装备研制。到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模达到5000万千瓦，初步实现分布式能源装备产业化。
《指导意见》指出中央财政将对天然气分布式能源发展给予适当支持，各省、区、市和重点城市可结合当地实际情况研究出台具体支持政策，给予天然气分布式能源项目一定的投资奖励或贴息。通过合同能源管理实施且符合相关税收政策要求的天然气分布式能源项目，可享受相关税收优惠政策。
此次意见专门提出，各地和电网企业应加强配电网建设，电网公司将天然气分布式能源纳入区域电网规划范畴，解决天然气分布式能源并网和上网问题。国家发改委、能源局还将会同有关部门、电网企业及单位研究制定天然气分布式能源电网接入、并网运行、设计等技术标准和规范，价格主管部门会同相关部门研究天然气分布式能源上网电价形成机制及运行机制等体制问题。
国家发改委今年七月10日下发通知，下达首批国家天然气分布式能源示范项目，中央财政将对首批示范项目给予适当支持。这意味着国家天然气分布式能源示范项目大规模建设的序幕已经拉开。按照前期计划，“十二五”期间，我国要建设1000个左右天然气分布式能源项目，并拟建设10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。 此次首批公布的4个项目包括，华电集团江苏泰州医药城楼宇型分布式能源站工程(4000kW)、中海油天津研发产业基地分布式能源项目(4358kW)、北京燃气中国石油(601857,股吧)科技创新基地(A-29 地块)能源中心项目(13312kW)、华电集团湖北武汉创意天地分布式能源站项目
我国天然气分布式能源以冷热电三联供系统为主。据了解，目前国内三联供装机总容量500万千瓦（一说230万千瓦），还处于起步阶段，与国外还有很大差距，主要原因是缺乏相关政策、标准。
近几年，中国电机工程学会、中国能源研究会、中国能源网等都纷纷发出倡议，倡导利用天然气发展小型冷热电联供。现在，这种小型的燃气冷热电联供系统已经在我国出现了，如上海黄埔区中心医院、浦东国际机场、北京燃气集团大楼等都建立了这种系统。与此同时，为了缓解现今电力紧张的局面，广东省也决定将天然气发电同分布式能源站冷热电联供相结合，在广州大学城建设了广东省首个分布式能源站。
随着多种天然气气源大量应用，未来势必会带来能源结构的一次重新调整，届时可以在宾馆、酒店、医院、大型办公大楼，新开发区等场所采用这种新型的能源供给方式，它投资小、见效快，既可以缓解大电网的压力，又可以在提高能源利用率；改善能源的使用结构及使用的安全性、保护环境、增加经济效益等方面做出突出的贡献。
九、“三联供”能源站技术特征与效益分析
（一）综合效率高
一般普通的火力发电系统，输入热量按100％计算，扣除送电损失约2％、未利用的排热约60％、其发电效率约38％。而对清洁能源天然气冷热电联供系统，同样输入热量按100％，发电占25％～40％，排热利用占40％～50％，如果把用电和用热分配好，综合效率可以达到70％～80％，而没利用的排放热仅为20％～30％。因此，天然气冷电热联供系统由于增加了排放余热的利用，其综合效率比普通的火力发电系统高约30％～40％。
（二）节省能源
天然气燃烧可得到1500℃的高温能源，将这部分能源由高到低进行多阶段的利用，可以把制冷、采暖、电力和卫生热水等优化整合为一个新的、统一的能源系统，可实现不同形式、不同能量的梯级利用，以获得整个系统最佳能量综合利用效果。
（三）有利于电力负荷的调峰
天然气冷热电联供系统可作为传统电力系统的补充调峰，更好地保证电力供应。在用电高峰时，能使电力负荷平均化。夏季城市大量使用电力空调时，电力负荷会在一段时间内出现负荷高峰，同时夏季也是用气的低谷时期，有富余的供气能力。通过利用天然气冷热电联供可在满足高峰用电的同时，还可以利用排放余热来制冷，也可减少电力调峰装臵投资和运行费用，用电负荷得以改善，更好更充分地发挥天然气基础设施的功能。
（四）经济性较好
配备有冷热电联供系统发电设备的单位，可以减少对电网电力的使用量。虽然天然气费随着天然气用于发电的需求量的增加而增加，但由于排放余热的利用使其他热源设备减少，整体来说能源费用大大降低。
另外冷热电联供系统虽然比原来系统设备费用增加了，但可减少变电设备，并可兼作应急用发电设备，也减少了自备应急用电设备的费用。
（六）增强了能源供给的可靠性
冷热电联供系统在保证商业电力电源的同时，也可保证供冷供热设备的多渠道，并且天然气冷热电联供系统可作为防灾设施使用。对原来的用电系统，需配备应急发电机。而天然气冷热电联供系统的发电设备便可作为电力公司供电的应急发电机。在供热方面，天然气冷热电联供系统的排放余热利用可作为供热热源，增加了供给的可靠性。
十、布式式能源站是解决我们机房项目供电方案之一 这次参观的广州大学城“三联供”能源站无论从规模上、设备选型、智能化管理都非常适合我们借鉴。2x78MW可满足我机房项目用电最大需求量方案，1x78MW可满足我机房项目最小用电量方案。我们可以把“三联供”作为我们一级供电需求的一路电源。以下分析我们如上“三联供”能源站几个设想。
1、自建“三联供”
因三联供预热锅炉有40m烟囱，要满足我们9.8万kVA（最大方案）用电量，需占地2～3万平方米，这就需要另寻地块。如在现有地块建设，就需要缩减其他项目面积。如在现有场地可腾出2万平方米地块，建一1x80MW“三联供”能源站解决我机房所需供电一路电源也是有可能实现的。
2、和其它金融单位合建，就要和其沟通。这也需要另寻地块。运营管理会有利益之争。
3、根据以上论述国家对天然气分布式“三联供”能源站的支持及绿色环保的要求，我们建议海淀区政府在创新园适当位臵建设4x80MW“三联供”能源站，既解决了整个创新园区35万人的热、冷、电问题，又解决了金融单位用电量大的问题，每年还给国家上缴1亿元的利税。投资估算：占地10万平方米；设备总投资12～17亿。这的确是一不错的方案。
注①：清洁发展机制（CDM）是《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会COP3（京都会议）通过的附件I缔约方在境外实现部分减排承诺的一种履约机制
附图:
广州大学城能源站效果图
分布式能源站生产流程图
广州大学城华电新能源有限公司生产厂区
高达40米的烟囱
配电室内部
溴化锂制冷机组
能源站总监控室
能源站主控室监控屏幕
