盧軍：燃?xì)夥植际侥茉凑拘罾湔{(diào)控策略分析

編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進(jìn)步和能源行業(yè)快速發(fā)展，分布式能源已成為引領(lǐng)能源領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，

重慶大學(xué)土木工程學(xué)院的盧軍教授做了主題為《燃?xì)夥植际侥茉凑拘罾湔{(diào)控策略分析》的報告。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進(jìn)行整理。

盧軍：各位專家、各位同行，大家下午好!下面給大家匯報一下我們做的項目，建筑群方面蓄冷蓄熱的項目。

氣候變化我就不多說了，很多專家也都談到，包括上午的主題報告都說到城市氣候的影響，導(dǎo)致了整個城市能耗的增加，氣候的變化也導(dǎo)致環(huán)境影響，造成一系列惡劣的影響。今天上午會長也說了要加速，我們國家也要進(jìn)行加速，要實現(xiàn)“碳中和”。

燃?xì)獾姆植际侥茉凑驹诮谑且粋€很重要的措施，但從清華大學(xué)江億院士，因為我們經(jīng)常也在討論問題，到底燃?xì)庠趺窗l(fā)展，從燃?xì)獾氖褂寐蕘砜?，未來的發(fā)展從量上還是增長的，只是要建大量的燃?xì)夥植际侥茉凑?，就像重慶建的華南大型能源站，要保證當(dāng)?shù)啬茉吹男枨?，比如重慶華南能源站就是為了保證云計算園區(qū)的能與需求，所以燃?xì)夥植际侥茉凑究梢詫崿F(xiàn)供冷、供暖、供熱水、供電，把能源的高效綜合的利用，能效高，在低碳能源體系當(dāng)中占有非常重要的地位，也不說現(xiàn)在提高全面電氣化，重慶是煤電特別多，基本能源比例是煤電，大家想象在三峽是水電，并不是水電為主，我們的水電資源哪里去了?下游去了，到上海、華東、湖北，在重慶水電很少的比例，當(dāng)時市長是沒怎么要水電的。

去年的熱浪，重慶和四川在熱浪影響下面，電力急劇的稀缺，今年重慶這邊有大量的企業(yè)上燃?xì)夥植际侥茉矗拇沁?，西安的熱供所，還有西南電力院做了燃?xì)夥逯的茉矗龆甲霾悔A，到他們單位考察的時候，他們都說項目非常的多，這也是市場行情的需求。團(tuán)隊也做了重慶的燃?xì)夥植际侥茉礄z測，包括明年大家要去參觀的永川兒童醫(yī)院，以及我們做了一個江水源熱泵結(jié)合燃?xì)夥植际侥茉吹呢?fù)荷能源系統(tǒng)，另外是重慶燃?xì)獯髲B，現(xiàn)在是華潤燃?xì)?，已?jīng)是控住了。

我們對燃?xì)獯髲B的項目，實際使用的效果，PCTP建筑分布式能源項目進(jìn)行的性能測試，項目完全實現(xiàn)了發(fā)電，像前面做的CPD能源分布式系統(tǒng)的項目，電力上網(wǎng)還存在一定的難度，這塊如何實現(xiàn)燃?xì)獍l(fā)電熱能綜合利用，能夠供冷、供熱水這一塊也是影響了發(fā)電的效力，發(fā)電很正常，但是燃?xì)獯髲B的項目基本上還是比較好的能夠上網(wǎng)發(fā)電。

項目總體是四萬七千多平方的面積，以辦公為主，負(fù)荷特性如圖上所示。項目用的是四百千瓦曼海姆內(nèi)燃機(jī)，這是綜合能源站，總的未來要做到80萬平方，現(xiàn)在只做了20萬平方，現(xiàn)在使用的大一點，重慶有很多的區(qū)域能源站，都考慮綜合能源系統(tǒng)，負(fù)荷熱能源系統(tǒng)，并不是單一的用某一種能源系統(tǒng)形式，因為負(fù)荷式的實際上更加穩(wěn)定，有些專家評審的時候也經(jīng)常遇到，他說系統(tǒng)做的太復(fù)雜了，系統(tǒng)太多，實際上我們在運行的時候一鍵控制，都可以自動化運行，不存在感覺功能管理其他很復(fù)雜，現(xiàn)在都已經(jīng)AI了，控制都是非常成熟，怎么樣實現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會綜合效益最大化，而不是單一的考慮簡單，制冷就是制冷機(jī)，制熱就用鍋爐，傳統(tǒng)的設(shè)計理念應(yīng)該要進(jìn)行變化，吸收機(jī)帶補燃的方式，現(xiàn)在很多都采用這一塊的機(jī)組聯(lián)合功能。項目嚴(yán)格的進(jìn)行測試，這是他的項目現(xiàn)場情況，離我們這個地方也比較近。

整個系統(tǒng)根據(jù)測試負(fù)荷的變化情況，系統(tǒng)性能曲線是變化的，負(fù)荷率都有相應(yīng)的變化，可以看出來排煙溫度和負(fù)荷率的管理，排煙溫度、流量對它的余熱發(fā)電有相應(yīng)的影響，另外高溫缸套水這一塊相應(yīng)的關(guān)系也進(jìn)行了詳細(xì)的測試，對后面的效率分析，應(yīng)該從夏季的，一般來說設(shè)備和室外的溫度、關(guān)系也有影響，負(fù)荷率的增加對缸套水的余熱增加的效果也做了詳盡的測試。

總體來看整個內(nèi)燃機(jī)發(fā)電的效率，在夏季可以實現(xiàn)總效率在72.58%，電效率在35.51%，一般內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率通常在40%以下，這點我們要盡量發(fā)揮在高效區(qū)運行，有些項目發(fā)電效率比較低，跟系統(tǒng)的控制邏輯有相應(yīng)的管理。冬季實現(xiàn)發(fā)電效率35.71%，熱效率在35.16%，實現(xiàn)一個總效率70.86%，這都是具有CMA檢測資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)對項目進(jìn)行的檢測。

另外我們也通過對系統(tǒng)分析之后，根據(jù)全年負(fù)荷特性，對項目進(jìn)行了優(yōu)化的控制，在軟件上面進(jìn)行了模擬，進(jìn)行優(yōu)化之后，燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化可以提升系統(tǒng)的效率，能源利用率增加5.35%，節(jié)能率可以提高4.23%，優(yōu)化和綜合利用效率提升到百分之73點幾，節(jié)能率也可以提升百分之22點幾，這樣可以實現(xiàn)能源的減排、運行費用，也得以節(jié)約，運行的節(jié)約率可以節(jié)省百分之16點幾。

這是我們對項目的測試，另外再講一下對重慶未來生態(tài)城，下面整個紅色區(qū)域是悅來國際展覽中心，重慶智博會在這個地方召開，最下面區(qū)塊300萬平方是悅來生態(tài)城，整個上面一共有18.67平方公里，整個區(qū)域都做了集中的區(qū)域供冷、供熱，實際上重慶的區(qū)域能源項目還比較多，包括未來的茶園重慶東站、江北嘴，全國做區(qū)域供冷的項目在重慶還是比較集中的，都是要打造成智慧加可再生能源，加靈活分布式能源的示范項目。

這里做了一個四號地塊，實際上是138.57萬平方米，這個項目利用多種技術(shù)形式，用蓄冷技術(shù)，前天上午也說了，大量的微電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲，實際上在國外來看用空調(diào)蓄冷，同樣也能夠很好的，占的比例還高一些，因為傳統(tǒng)的蓄冷電站還有一些風(fēng)險，蓄冷的效率更高，而且投資也比較小，性價比非常高。

這塊做了蓄冷，再加上水源熱泵，用的是熱源塔熱泵，再加上燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，做的是兩千千瓦的內(nèi)燃機(jī)兩臺，再加上吸收機(jī)，實際上實現(xiàn)的是負(fù)荷功能系統(tǒng)，負(fù)荷就比較大了，希望整個區(qū)域達(dá)到106.9兆瓦，整個有商業(yè)、有住宅，整個系統(tǒng)的負(fù)荷比例關(guān)系。

這是冬季在46.61兆瓦，對區(qū)域的能源系統(tǒng)里面功能，我們團(tuán)隊也做了多個去能源可研項目。

電價政策都在執(zhí)行尖峰平谷的分段電價表，電價表實際上變化很大，而且有些單位沒注意，我都知道一個項目，單位電價在定的時候很倉促，就造成電價整個一年算下來多交一千萬的電費，數(shù)據(jù)還是比較驚人，因為對一個項目來說，一千萬就是一個純利潤，現(xiàn)在是有電力機(jī)構(gòu)，有國網(wǎng)直售，有售電機(jī)構(gòu)代售，電價是變化的，怎么樣實現(xiàn)最優(yōu)的效益，需要公司結(jié)合項目的配置，設(shè)備的性能情況中來選擇最好的電價政策。我們到新加坡能源參觀的時候，他們直接是電腦隨時在這，哪個地方的電價最便宜，實現(xiàn)了虛擬電廠隨時找最便宜的電價隨時切換，根據(jù)電價實現(xiàn)控制策略，也實現(xiàn)的虛擬電廠，負(fù)荷調(diào)峰。

電價實際上也在變化，重慶市商業(yè)的峰谷電價也不一樣，現(xiàn)在光伏電比較多，有把商業(yè)的峰谷電價，有時候白天太陽光最強(qiáng)的時候，那時候不是峰值，變成了谷值，所以有時候甚至可以實現(xiàn)負(fù)電價。

項目優(yōu)先采用的是水源熱泵、燃?xì)?、分布式能源、熱源塔熱泵調(diào)峰，采用負(fù)荷式的能源系統(tǒng)。負(fù)荷式能源系統(tǒng)采用蓄冰的策略，蓄冰槽，傳統(tǒng)的采用的都是一些盤管蓄冰，是一種靜態(tài)蓄冰的策略，我們這里采用的是動態(tài)制冰漿的方式，過冷水制冰漿，這樣溫度更高，效率更好，蓄冰槽是空的，平常夏季蓄冷，冬季蓄熱綜合利用，在傳統(tǒng)的盤管蓄冰，只能夠?qū)崿F(xiàn)什么?夏季蓄冷，冬季是不能夠蓄熱的，因為一蓄熱溫差過大，會導(dǎo)致管道應(yīng)力過大，造成管道破損，實際上很多盤管蓄冰池里邊我也盤道很多，包括在西部制冰展的時候看，把水一放空之后，整個蓄冰盤管、鋼制盤管銹蝕斑斑，看起來非?？植赖膱雒妗?/p>

他用的防凍劑，前面議事會上專家說了，防凍劑是普通的防凍劑，會造成你的盤管銹蝕，防腐的防凍劑價格會增加一倍到兩倍，這個也有關(guān)系。冬季利用蓄熱槽進(jìn)行蓄熱，同樣一個池子進(jìn)行蓄冷、蓄熱，特別個夏熱東冷地區(qū)，長江經(jīng)濟(jì)這一帶，都是夏天要制冷，冬天要制熱，而且冬天有時候制熱的負(fù)荷比較高，我們正在做悅來生態(tài)城冷熱機(jī)架的調(diào)研，現(xiàn)在節(jié)能企業(yè)、運行企業(yè)中節(jié)能就說，冬天的濾芯負(fù)荷太高了，為什么?大家開門、開窗，熱氣都往外跑，關(guān)不住，夏天制冷了還好一點，冷氣是往下沉的，理論上計算起來應(yīng)該是夏季負(fù)荷比較大，但實際運行下來冬季的跑熱非常大，如果不控制，20塊錢一平方實際上是控制不下來的。

采用蓄冷蓄熱分析了不同策略下，因為區(qū)里面來看，肯定是分期分批實施，像有些能源站一下上滿，造成入住率比較低，這時候經(jīng)濟(jì)性就很差，類似于機(jī)房上架率非常低，實際上POE值非常高，達(dá)不到建設(shè)的要求，對他的項目、運行情況在軟件上面進(jìn)行了模擬，分析各種運行策略下面使用費用25%典型工況，負(fù)荷率50%、75%、100%下面的使用情況，從策略看出來價格差異還是比較大的。

因為我是多種技術(shù)負(fù)荷應(yīng)用，有熱泵、有三聯(lián)供、有蓄冷，在蓄冷優(yōu)先的情況下，熱泵優(yōu)勢比較明顯，但是隨著電價和負(fù)荷率的增高，三聯(lián)供的優(yōu)勢就逐漸比較明顯，在峰谷平電價的情況下面，熱泵、三聯(lián)供的交叉可以進(jìn)行優(yōu)化，可以看出他在什么情況下面用什么樣的技術(shù)，哪一個優(yōu)先都可以做。

整個策略下來可以看出來，通過軟件對控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，能耗費節(jié)省率最佳策略可以實現(xiàn)節(jié)能率25.57%，功能自己在那開，憑感覺是肯定不行的，從節(jié)能率上面可以看出能源價格不一樣，因為現(xiàn)在很多運營說哪里不冷不熱就多開泵，他覺得先開泵再開主機(jī)，覺得是流量偏小，但是這種一復(fù)雜，有成套的程序，通過對氣溫，對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，牽制、控制、反饋，結(jié)合來控制。

冬季情況下一樣，能耗費節(jié)省可以實現(xiàn)22.06%的節(jié)約，在蓄冷的模式，剛開始蓄冷池也可以一起修，但是我在前期入住率比較少的時候，因為是分期開發(fā)，開發(fā)規(guī)模從3%、4%、5%、6%的開發(fā)規(guī)模，就像前面說的現(xiàn)在總的開發(fā)規(guī)模是80萬平方，現(xiàn)在就值20萬，只有20%，而且入住率還存在一個問題，所以把它在不同的情況下面，前面做冰蓄冷的要投入冰蓄冷的機(jī)組，制冰機(jī)，相應(yīng)的乙二醇都要買。

如果做成水蓄冷，前期的投資成本更低，比如分析了冷水蓄冷，蓄冷量多到兩萬多千瓦時，做4度蓄冷做了兩萬四，如果做了冰蓄冷，到21萬多千瓦時的蓄冷量，發(fā)揮蓄冷池的蓄冷效果，在入住率低的時候，開發(fā)規(guī)模小的時候，先期采用水蓄冷的方式，實際上水蓄冷現(xiàn)在全國很多項目大量在推水蓄冷，消防水池蓄冷，或者用邊角余料進(jìn)行蓄冷，都有很多項目，都能取得很好的效果。

我們團(tuán)隊正在編制中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會的高效集團(tuán)的團(tuán)標(biāo)，國內(nèi)有兩個標(biāo)準(zhǔn)，一個是中國節(jié)能院的標(biāo)準(zhǔn)，一個是中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)，電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會對制冷機(jī)房的，普通電子冷機(jī)組的已經(jīng)有了，剛才雙良也講了項目，現(xiàn)在我們也已經(jīng)在做蓄冷項目的高效機(jī)房的評價標(biāo)準(zhǔn)，這個馬上也要進(jìn)行頒布了。

可以看出來不同的策略下面，移峰電量率做蓄冷，一定要考慮移峰制冷率、蓄冷率快速的響應(yīng)，這樣才能和虛擬電廠進(jìn)行匹配，相應(yīng)的升級這一塊，可以看出來谷電利用率會做到53.27%，充分的利用谷電，單位電耗的費用，可以把電價，正常峰值電價跑到一塊多了，平均算下來電費只有五毛二、四毛八，通過蓄冷實現(xiàn)用電價非常平，如果運行策略三隨便去運行，電價跑多少錢?折下來是七毛九，電價就非常高了，電價不節(jié)能。

節(jié)能率可以實現(xiàn)百分之十幾的節(jié)能，能耗費用節(jié)省率也是會達(dá)到25.57%，這是夏季情況。

冬季同樣可以實現(xiàn)蓄熱，冬季冰蓄冷，所以蓄冷效果比較好，在冬季可以通過水蓄熱把谷電的利用，可以用30%到50%，電費的成本最低可以做到運行策略一，可以做到0.51，如果按照夏季策略來運行，就跑到五毛八去了，同樣運行策略三運行需要七毛六，這就可以坎得到實實在在的，理論的策略不一樣，運行費用就有很大的差別，這是可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益比較明顯的。

五、系統(tǒng)能效級評價，對高效機(jī)房的初步評價，沒有針對蓄冷系統(tǒng)的高效機(jī)房的評價，可以看出來電制冷系統(tǒng)的評價14.1，最佳策略可以實現(xiàn)4.46，對三聯(lián)供系統(tǒng)，年平均綜合能源利用效率可以實現(xiàn)80%，最佳策略可以實現(xiàn)83.46%，剛才前面實測下來看的只有73%，國家的評價限制在80%，節(jié)能率可以實現(xiàn)20.24%，三聯(lián)供系統(tǒng)的最大利用實現(xiàn)可以實現(xiàn)1900多小時，保證三聯(lián)供設(shè)備的使用有效的實現(xiàn)，很多項目有效的使用時間非常少，也沒有充分發(fā)揮設(shè)備的投資效益、投資收益回收期太長，但我們這里是接近兩千，是根據(jù)項目的情況。

對蓄能子系統(tǒng)，設(shè)計工況能效13.2，評選優(yōu)先可以做到4.16，對系統(tǒng)年均能效比做到3.78，這是對子系統(tǒng)的評價。對機(jī)組不細(xì)說了，同樣對制冷機(jī)組、雙控機(jī)組、離心機(jī)組、熱泵機(jī)組、吸收機(jī)機(jī)組系統(tǒng)評價相應(yīng)的給出了限制，離心機(jī)組可以做到6.25。

對速配系統(tǒng)，水泵、冷凍泵、冷卻泵，同樣對速配系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的限制34.5，這里做到36點幾，冷卻水做到45，對冷速配系統(tǒng)的評價同樣可以做，這是從設(shè)計的評價可研階段，在實際項目里面必須要通過安裝傳感器，精度要嚴(yán)格滿足我們的標(biāo)準(zhǔn)要求，因為精度要求是比較高的，否則精度差異過大會造成誤差過大。

對它進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性的評價，利用動態(tài)的評價對它的利潤、增值稅進(jìn)行了評價，一百多個平方做個能源站，3.7個億，這一塊也進(jìn)行了分析，能源站的項目只要立了項，誰都愿意來投，這個不缺投資，在重慶這一塊能源站的項目，很多央企、國電投、中節(jié)能、華電都在重新投資，項目的經(jīng)濟(jì)性比我們投一些其他的項目經(jīng)濟(jì)性是比較好的，因為這是它實際的賣冷賣熱的投資，還有工程的效益都有，對內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值、投資回收期一般在11點多，經(jīng)濟(jì)效益一般可以過了，這個項目在會展中心那邊正在施工，正在做機(jī)房的土建施工，機(jī)房也修在邊坡外面，土建施工有點難度，這塊正在做。整個的盈虧平衡點也是百分之39點幾，整個項目經(jīng)濟(jì)可行，投資回收期比較短，也分析靜態(tài)指標(biāo)的敏感性分析，對利潤和相應(yīng)的不確定性因素變化，收費價格、冷價正在論證，另外一個項目論證，生態(tài)成本的冷價收費，運行成本的變化，水電氣價格，功能的規(guī)模、投資的影響都做了經(jīng)濟(jì)性動態(tài)的分析，有個平衡點。

保持在建筑規(guī)模60%以下就可以實現(xiàn)盈虧平衡，對區(qū)域能源項目采用燃?xì)夥植际侥茉吹呢?fù)荷系統(tǒng)，實現(xiàn)了綜合的最佳策略運行，基礎(chǔ)策略是夏季采用冰蓄冷，冬季采用水蓄熱的方式，把蓄冷蓄熱技術(shù)相結(jié)合，蓄冷蓄熱池，本身在修建機(jī)房的時候，如果是土建比較好，特別像重慶，因為地下都是巖石，地基基礎(chǔ)比較好，修水池成本是比較低的。上個月到廣州南沙，剛好是在地基不太好，要加固樁表深，可能修水池的成本比較高，這也和土建相應(yīng)的合理考慮。

最佳運營策略下面比機(jī)載機(jī)組優(yōu)先運營模式下面可以實現(xiàn)節(jié)能，運費費用降低24.21%，耗電也降低百分之10點幾，耗氣也降低了。蓄意蓄冷蓄熱模式情況下面，移峰填谷作用明顯，所以我們對國家的貢獻(xiàn)，對電網(wǎng)的安全運行是非常重要的。去年國網(wǎng)也在重慶這邊，對很多商場降低空調(diào)運營時間，把供足率提高，運行的時間也把它控制，降低人們一定的舒適性來移峰填谷。我們做冰蓄冷、水蓄熱，還是保證你的舒適性不變，利用電價的政策來實現(xiàn)主動的移峰填谷，這個情況比較好。

開發(fā)規(guī)模小的時候，前期先做水蓄冷，這個是沒有問題，適度水蓄冷在國內(nèi)有很多項目都已經(jīng)做過，沒有問題，用現(xiàn)有的電子冷機(jī)就可以實現(xiàn)適度水蓄冷，還可以先不上機(jī)組。

把項目的情況簡單給大家做一個介紹，謝謝大家。