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摘要：杭州萧山经济技术开发区热电有限公司位于通惠路东北塘河以南地段，现有3万容量的燃煤热电机组，为开发区、城市新区及周边地区集中供热的热电联产热源。根据开发区计划，该热电计划在2022年3月份之前进行关停淘汰，届时万向一二三公司的用汽将转向天然气锅炉房或天然气分布式能源站等清洁能源供应方式。
关键词：热电联产热源;天然气分布式能源;清洁能源供应方式
1.项目背景
杭州萧山经济技术开发区位于浙江省杭州市萧山区，创建于1990年5月，并于1993年5月经国务院批准为国家级经济技术开发区，是全国首批国家级开发区之一，是浙江省大湾区建设的主战场、杭州市拥江发展的主阵地。下辖市北、桥南、科技城、益农拓展区、宁围（除钱江世纪城区域）和新街六大区块，总面积近180平方公里。
杭州萧山经济技术开发区热电有限公司现有3万容量的燃煤热电机组已不符合开发区关于清洁燃料的要求，热电项目已确认在2022年3月份之前要进行关停淘汰。为此，届时要满足万向一二三用汽连续，保障小时用汽量达到45吨/小时的稳定供应能力，必須寻求清洁可靠的热源供应方案。基于厂区条件，及周边燃气接入情况，初步可考虑选用天然气为燃料的能源供应方案。
2. 项目建设规模
2.1万向一二三负荷需求
万向一二三现状热负荷调研情况为月统计供热量2.3～2.5万吨/月，折算小时平均用汽量为：32～35吨/小时的蒸汽用量。
考虑到2022年3月份，产能增加，用汽负荷还将进一步增长至45吨/小时。
根据调查，工艺用汽参数为0.6兆帕级饱和蒸汽即可满足要求。
为此，本项目一阶段的设计负荷暂时按45吨/小时考虑;后续根据项目选址情况，结合周边公建设施及其他生产负荷，进一步考虑能源站扩建方案。
2.2能源站方案设想
2.2.1在万向一二三现有厂区内仅建设燃气蒸汽锅炉及配套设施，不考虑征地（利用现有厂区边角地）：（1）2台45吨/小时燃气锅炉及配套设施（1用1备）;
型式：卧式、单压、带整体式除氧器
数量：2台
余热锅炉额定负荷：～45吨/小时
主蒸汽压力：1.0兆帕
主蒸汽温度：≈200摄氏度
排烟温度：<80摄氏度
（2）3台25吨/小时燃气锅炉及配套设施（2用1备）。
型式：卧式、单压、带整体式除氧器
数量：3台
余热锅炉额定负荷：～25吨/小时
主蒸汽压力：1.0兆帕
主蒸汽温度：≈200摄氏度排烟温度：<80摄氏度
仅燃气蒸汽锅炉方案选址位置考虑位于万向一二三厂区内，暂定位置为35千伏变电站东侧空地，从当前周边条件看可布置1台45吨/小时的燃气锅炉或2台25吨/小时的燃气锅炉，且锅炉需进行特殊设计，项目消防、安全等还需要进一步核实。
配套建设燃气调压站及配套管路系统、厂区蒸汽管道，及配套给水排水设施。
年利用小时按8000计（330天运行），平均负荷45吨/小时，则年供热量为36万吨蒸汽/年。考虑凝结水回收（回收比例暂按70%计，回水温度按90摄氏度考虑）。天然气年低位热值按34.28兆焦/标立方，则每吨蒸汽的天然气计算耗量约75.5标立方/蒸吨（考虑设备及管路系统2%损耗），则年天然气消耗量为：2718万标立方。
根据省发展改革委等6部门关于印发《浙江省工业企业自建燃气设施排查整治工作方案》（浙发改能源[2020]377号）要求，新建燃气蒸汽锅炉需要做到发改备案核准;应急管理部安全设计审查;建筑部门消防设计审查;市场监管部门的压力容器和管道报备及其他有关合法合规工作。本方案下选址厂内现有的空地，条件局促，与厂区围墙及厂区内35千伏变电站、生产厂房等紧邻，存在审批评估等工作风险，通过的可能性较低。
2.2.2在万向一二三厂区附近，就近选址建设天然气分布式能源站，首期考虑建设燃气蒸汽锅炉，预留建设燃气分布式机组的场地条件并可兼顾周边公建设施的集中供冷供热需求，且能为万向一二三实现电力就近供应。项目按独立站房规划，预计新征用地近20亩。
（1）2台45吨/小时燃气锅炉及配套设施，及1套30兆瓦级燃气分布式机组及配套1台50吨/小时余热锅炉，及其他设施。分期建设，先建燃气锅炉。
（2）比较：燃气分布式机组改3套8兆瓦级燃气机组及3套16.5吨/小时余热锅炉，及其他配套设施。
天然气分布式能源站采用燃气轮机利用天然气生产高品质电能后，通过余热锅炉利用排烟余热生产低品质蒸汽实现对外供热，使得能量“温度对口，梯级利用”，提高了能源的综合利用效率，是目前天然气最为有效的利用手段。
采用天然气分布式能源站方案，首期仍按锅炉房方案建设，预留建设燃机的条件，除建设场地单独征用之外，运行技术数据与厂内布置方案基本相同。
燃气分布式机组及配套余热锅炉的技术参数如下，暂按8兆瓦级机组及配套设施测算。
① 燃气轮机发电机组 2台（预留再建1台）
②余热蒸汽锅炉
型式：卧式、单压、带整体式除氧器
数量：2台
余热锅炉额定负荷：～17吨/小时
主蒸汽压力：～1.0兆帕
主蒸汽温度：≈200摄氏度
排烟温度：110摄氏度
经计算分布式能源站配置情况下的主要技术经济指标按年利用小时8000计，年供电量约1.4033亿度，年供热量36万，年耗天然气约5218.8万标立方。
以上两个方案能源站出口参数均按：1.0兆帕，～200摄氏度（暂定）。 项目燃气轮机组及余热锅炉，以及常开的燃气锅炉均按年运行8000小时考虑。
能源站燃机机组供电按并网上网方式运行，上网电价参照《浙江省物價局关于天然气分布式机组临时上网价的通知》（浙价资[2018]154号文），并考虑直供至万向一二三的可行性，适当下浮至0.63元/千瓦时考虑。
3. 项目建设条件
3.1规划及政策符合性分析
杭州萧山经济技术开发区热电有限公司为开发区、城市新区及周边地区集中供热的热电联产热源。本项目为其于2022年3月份关停之后的清洁能源供热替代方案。符合区域集中供热规划、《杭州市打赢“蓝天保卫战”暨大气污染防治2020年实施计划》以及“十四五”能源有关政策要求。
3.2热力市场分析
现状万向一二三蒸汽用量平均为32～35吨/小时，预计到2022年3月份达到45吨/小时，负荷波动极小，全年330天以上运行，基本稳定。
除此之外，若采用独立选址的能源站方案，还可兼顾周边其他公建设施的冷、热、电负荷需求。
因此，本项目一期工程负荷落实;二期可结合周边用户适当拓展，热力市场具备一定的发展潜力。
3.3燃气资源及输送方式
本项目选用管输天然气作为燃料。
距离万向一二三厂区有新奥公司建设的燃气管网（距离约8公里）和中燃公司建设的燃气管网（距离约3公里）均可供接入。
本项目的燃气来源考虑如下几种方案：
①由中燃或新奥公司送气并保证气源供应稳定，选择具备相对优势条件的一家。
②城市燃气公司管网代输（燃气分布式能源站方案更具备争取代输条件，同类型案例禹越分布式能源站：省网0.2元/标立方、嘉燃管网0.13元/标立方、德清滨海燃气0.13元/标立方，到站的燃气价格在2.75元/标立方，相比当前工业企业到厂价3.10元/标立方），并与上游中石油等燃气气源签订供应协议。
4.站址选择及管网路由方案
4.1在万向一二三厂内选择边角地建设
可供选择的主要位于厂区东侧围墙内用地，紧邻35千伏变电站地块，目前看仅能布置下1台45吨/小时燃气锅炉或2台25吨/小时的燃气锅炉，场地比较紧张，存在审批不通过的风险。
可考虑做临时性燃气设施建设，简化申报手续。
4.2在万向一二三厂区周边就近选址建设
预计本项目用地约20亩，初步可考虑位于万向一二三厂区北侧道路以北的地块（具体待定），或其他有利于燃气管道接入，且就近有蒸汽管道方便送汽的地块。
原则上本项目方案阶段推荐厂区外单独选址建设。
5.水源情况
能源站用水可接开发区自来水管网，并对万向一二三工艺加热凝结水（间接换热的）进行回收综合利用，提高系统效率和节约水资源。
6.电力并网条件
在万向一二三厂区内时，可就近依托现有的35千伏变电站送入条件。
在外部选择建设时，可根据场地情况，结合万向一二三用电接入条件考虑相应方案。
本项目燃气轮机出线可按10千伏电压等级并网或待政策允许之后直供万向一二三厂用电。
7.投资及经济效益分析
7.1在万向一二三现有厂区内仅建设燃气蒸汽锅炉及配套设施，不考虑征地（利用现有厂区边角地）。该方案下按2台45吨/小时燃气蒸汽锅炉及配套设施进行分析。
项目总投资约为2985万元，其中资本金占总投资的30%，其余为银行长期借款，借款利率按目前五年期以上借款利率4.9%计取。总投资情况（不包括厂外天然气管道投资）。
本项目总投资2985万元，基于当前天然气价格3.1元/标立方时，天然气则售汽价格要达到265元/蒸吨以上（满足基准收益率8%的水平），此时年耗天然气2718万标方，外购电量356万度，年供热负荷为36万吨（年利用小时8000计）。主要财务分析数据如下表4-1。
7.2在万向一二三厂区附近，就近选址建设天然气分布式能源站，首期考虑建设燃气蒸汽锅炉及配套设施。项目按独立站房规划，预计新征用地近20亩（考虑地块的特殊性，土地的费用暂不计列入项目总投资内）。按2台45吨/小时燃气锅炉及3套8兆瓦级燃气机组及配套3台17吨/小时余热蒸汽锅炉及配套设施进行测算。
本方案总投资为29986万元（不含土地款），其中资本金占总投资的30%，其余为银行长期借款，借款利率按目前五年期以上借款利率4.9%计取。总投资情况（略）。
本项目投资规模下，基于分布式能源可能拿到的天然气价格优惠（参考禹越管输方式）为2.4元/标立方时，要使得项目投资自有资本金在30%，按银行基准贷款利率4.9%考虑时，投资收益率达到8%，且供电价格按630元/兆瓦时，则售汽价格要达到255元/蒸吨以上，此时年耗天然气5218.8万标方，外供电量约1.4033亿度，年供热负荷为36万吨（年利用小时8000计）。
8.结论和建议
鉴于本项目的客观负荷需求，且时间已经较为紧迫，建议取得地方政府支持，尽快落实选址方案，就近在万向一二三厂外单独选址约20亩用地，以便选择最佳的供汽技术路径，确保万向一二三用汽连续稳定，并有条件延伸周边综合供能服务，且项目的建设可做到按国家和浙江省有关规定，合法合规申报并执行相关建设程序。
同时，建议本项目开展多方面合作模式，比如与中石油等气源供应单位开展天然气供用气的直接交易;与管网公司（省网、杭燃、地方城燃等）进行管输模式合作;与电网公司进行就地天然气分布式供电合作;与地方城投等单位进行区域集中供能（冷、热、电）合作;取得地方政府关于用地、用水、电力接入、燃气接入等方面的支持;争取本项目列入省市分布式能源示范，争取更多的优惠政策。
参考文献：
[1]桑爱春.天然气分布式能源站综合价值的研究[J]，低碳世界，2018年01期
[2]刘月勤.楼宇型天然气分布式能源站方案设计[J]，节能，2020年04期
作者简介：潘国仁，1969年11月出生，男，籍贯：浙江绍兴，现任浙江城建煤气热电设计院有限公司高级工程师及副院长职务，学士学位，高级工程师职称，研究方向：供热管网工程技术。
关键词：热电联产热源;天然气分布式能源;清洁能源供应方式
1.项目背景
杭州萧山经济技术开发区位于浙江省杭州市萧山区，创建于1990年5月，并于1993年5月经国务院批准为国家级经济技术开发区，是全国首批国家级开发区之一，是浙江省大湾区建设的主战场、杭州市拥江发展的主阵地。下辖市北、桥南、科技城、益农拓展区、宁围（除钱江世纪城区域）和新街六大区块，总面积近180平方公里。
杭州萧山经济技术开发区热电有限公司现有3万容量的燃煤热电机组已不符合开发区关于清洁燃料的要求，热电项目已确认在2022年3月份之前要进行关停淘汰。为此，届时要满足万向一二三用汽连续，保障小时用汽量达到45吨/小时的稳定供应能力，必須寻求清洁可靠的热源供应方案。基于厂区条件，及周边燃气接入情况，初步可考虑选用天然气为燃料的能源供应方案。
2. 项目建设规模
2.1万向一二三负荷需求
万向一二三现状热负荷调研情况为月统计供热量2.3～2.5万吨/月，折算小时平均用汽量为：32～35吨/小时的蒸汽用量。
考虑到2022年3月份，产能增加，用汽负荷还将进一步增长至45吨/小时。
根据调查，工艺用汽参数为0.6兆帕级饱和蒸汽即可满足要求。
为此，本项目一阶段的设计负荷暂时按45吨/小时考虑;后续根据项目选址情况，结合周边公建设施及其他生产负荷，进一步考虑能源站扩建方案。
2.2能源站方案设想
2.2.1在万向一二三现有厂区内仅建设燃气蒸汽锅炉及配套设施，不考虑征地（利用现有厂区边角地）：（1）2台45吨/小时燃气锅炉及配套设施（1用1备）;
型式：卧式、单压、带整体式除氧器
数量：2台
余热锅炉额定负荷：～45吨/小时
主蒸汽压力：1.0兆帕
主蒸汽温度：≈200摄氏度
排烟温度：<80摄氏度
（2）3台25吨/小时燃气锅炉及配套设施（2用1备）。
型式：卧式、单压、带整体式除氧器
数量：3台
余热锅炉额定负荷：～25吨/小时
主蒸汽压力：1.0兆帕
主蒸汽温度：≈200摄氏度排烟温度：<80摄氏度
仅燃气蒸汽锅炉方案选址位置考虑位于万向一二三厂区内，暂定位置为35千伏变电站东侧空地，从当前周边条件看可布置1台45吨/小时的燃气锅炉或2台25吨/小时的燃气锅炉，且锅炉需进行特殊设计，项目消防、安全等还需要进一步核实。
配套建设燃气调压站及配套管路系统、厂区蒸汽管道，及配套给水排水设施。
年利用小时按8000计（330天运行），平均负荷45吨/小时，则年供热量为36万吨蒸汽/年。考虑凝结水回收（回收比例暂按70%计，回水温度按90摄氏度考虑）。天然气年低位热值按34.28兆焦/标立方，则每吨蒸汽的天然气计算耗量约75.5标立方/蒸吨（考虑设备及管路系统2%损耗），则年天然气消耗量为：2718万标立方。
根据省发展改革委等6部门关于印发《浙江省工业企业自建燃气设施排查整治工作方案》（浙发改能源[2020]377号）要求，新建燃气蒸汽锅炉需要做到发改备案核准;应急管理部安全设计审查;建筑部门消防设计审查;市场监管部门的压力容器和管道报备及其他有关合法合规工作。本方案下选址厂内现有的空地，条件局促，与厂区围墙及厂区内35千伏变电站、生产厂房等紧邻，存在审批评估等工作风险，通过的可能性较低。
2.2.2在万向一二三厂区附近，就近选址建设天然气分布式能源站，首期考虑建设燃气蒸汽锅炉，预留建设燃气分布式机组的场地条件并可兼顾周边公建设施的集中供冷供热需求，且能为万向一二三实现电力就近供应。项目按独立站房规划，预计新征用地近20亩。
（1）2台45吨/小时燃气锅炉及配套设施，及1套30兆瓦级燃气分布式机组及配套1台50吨/小时余热锅炉，及其他设施。分期建设，先建燃气锅炉。
（2）比较：燃气分布式机组改3套8兆瓦级燃气机组及3套16.5吨/小时余热锅炉，及其他配套设施。
天然气分布式能源站采用燃气轮机利用天然气生产高品质电能后，通过余热锅炉利用排烟余热生产低品质蒸汽实现对外供热，使得能量“温度对口，梯级利用”，提高了能源的综合利用效率，是目前天然气最为有效的利用手段。
采用天然气分布式能源站方案，首期仍按锅炉房方案建设，预留建设燃机的条件，除建设场地单独征用之外，运行技术数据与厂内布置方案基本相同。
燃气分布式机组及配套余热锅炉的技术参数如下，暂按8兆瓦级机组及配套设施测算。
① 燃气轮机发电机组 2台（预留再建1台）
②余热蒸汽锅炉
型式：卧式、单压、带整体式除氧器
数量：2台
余热锅炉额定负荷：～17吨/小时
主蒸汽压力：～1.0兆帕
主蒸汽温度：≈200摄氏度
排烟温度：110摄氏度
经计算分布式能源站配置情况下的主要技术经济指标按年利用小时8000计，年供电量约1.4033亿度，年供热量36万，年耗天然气约5218.8万标立方。
以上两个方案能源站出口参数均按：1.0兆帕，～200摄氏度（暂定）。 项目燃气轮机组及余热锅炉，以及常开的燃气锅炉均按年运行8000小时考虑。
能源站燃机机组供电按并网上网方式运行，上网电价参照《浙江省物價局关于天然气分布式机组临时上网价的通知》（浙价资[2018]154号文），并考虑直供至万向一二三的可行性，适当下浮至0.63元/千瓦时考虑。
3. 项目建设条件
3.1规划及政策符合性分析
杭州萧山经济技术开发区热电有限公司为开发区、城市新区及周边地区集中供热的热电联产热源。本项目为其于2022年3月份关停之后的清洁能源供热替代方案。符合区域集中供热规划、《杭州市打赢“蓝天保卫战”暨大气污染防治2020年实施计划》以及“十四五”能源有关政策要求。
3.2热力市场分析
现状万向一二三蒸汽用量平均为32～35吨/小时，预计到2022年3月份达到45吨/小时，负荷波动极小，全年330天以上运行，基本稳定。
除此之外，若采用独立选址的能源站方案，还可兼顾周边其他公建设施的冷、热、电负荷需求。
因此，本项目一期工程负荷落实;二期可结合周边用户适当拓展，热力市场具备一定的发展潜力。
3.3燃气资源及输送方式
本项目选用管输天然气作为燃料。
距离万向一二三厂区有新奥公司建设的燃气管网（距离约8公里）和中燃公司建设的燃气管网（距离约3公里）均可供接入。
本项目的燃气来源考虑如下几种方案：
①由中燃或新奥公司送气并保证气源供应稳定，选择具备相对优势条件的一家。
②城市燃气公司管网代输（燃气分布式能源站方案更具备争取代输条件，同类型案例禹越分布式能源站：省网0.2元/标立方、嘉燃管网0.13元/标立方、德清滨海燃气0.13元/标立方，到站的燃气价格在2.75元/标立方，相比当前工业企业到厂价3.10元/标立方），并与上游中石油等燃气气源签订供应协议。
4.站址选择及管网路由方案
4.1在万向一二三厂内选择边角地建设
可供选择的主要位于厂区东侧围墙内用地，紧邻35千伏变电站地块，目前看仅能布置下1台45吨/小时燃气锅炉或2台25吨/小时的燃气锅炉，场地比较紧张，存在审批不通过的风险。
可考虑做临时性燃气设施建设，简化申报手续。
4.2在万向一二三厂区周边就近选址建设
预计本项目用地约20亩，初步可考虑位于万向一二三厂区北侧道路以北的地块（具体待定），或其他有利于燃气管道接入，且就近有蒸汽管道方便送汽的地块。
原则上本项目方案阶段推荐厂区外单独选址建设。
5.水源情况
能源站用水可接开发区自来水管网，并对万向一二三工艺加热凝结水（间接换热的）进行回收综合利用，提高系统效率和节约水资源。
6.电力并网条件
在万向一二三厂区内时，可就近依托现有的35千伏变电站送入条件。
在外部选择建设时，可根据场地情况，结合万向一二三用电接入条件考虑相应方案。
本项目燃气轮机出线可按10千伏电压等级并网或待政策允许之后直供万向一二三厂用电。
7.投资及经济效益分析
7.1在万向一二三现有厂区内仅建设燃气蒸汽锅炉及配套设施，不考虑征地（利用现有厂区边角地）。该方案下按2台45吨/小时燃气蒸汽锅炉及配套设施进行分析。
项目总投资约为2985万元，其中资本金占总投资的30%，其余为银行长期借款，借款利率按目前五年期以上借款利率4.9%计取。总投资情况（不包括厂外天然气管道投资）。
本项目总投资2985万元，基于当前天然气价格3.1元/标立方时，天然气则售汽价格要达到265元/蒸吨以上（满足基准收益率8%的水平），此时年耗天然气2718万标方，外购电量356万度，年供热负荷为36万吨（年利用小时8000计）。主要财务分析数据如下表4-1。
7.2在万向一二三厂区附近，就近选址建设天然气分布式能源站，首期考虑建设燃气蒸汽锅炉及配套设施。项目按独立站房规划，预计新征用地近20亩（考虑地块的特殊性，土地的费用暂不计列入项目总投资内）。按2台45吨/小时燃气锅炉及3套8兆瓦级燃气机组及配套3台17吨/小时余热蒸汽锅炉及配套设施进行测算。
本方案总投资为29986万元（不含土地款），其中资本金占总投资的30%，其余为银行长期借款，借款利率按目前五年期以上借款利率4.9%计取。总投资情况（略）。
本项目投资规模下，基于分布式能源可能拿到的天然气价格优惠（参考禹越管输方式）为2.4元/标立方时，要使得项目投资自有资本金在30%，按银行基准贷款利率4.9%考虑时，投资收益率达到8%，且供电价格按630元/兆瓦时，则售汽价格要达到255元/蒸吨以上，此时年耗天然气5218.8万标方，外供电量约1.4033亿度，年供热负荷为36万吨（年利用小时8000计）。
8.结论和建议
鉴于本项目的客观负荷需求，且时间已经较为紧迫，建议取得地方政府支持，尽快落实选址方案，就近在万向一二三厂外单独选址约20亩用地，以便选择最佳的供汽技术路径，确保万向一二三用汽连续稳定，并有条件延伸周边综合供能服务，且项目的建设可做到按国家和浙江省有关规定，合法合规申报并执行相关建设程序。
同时，建议本项目开展多方面合作模式，比如与中石油等气源供应单位开展天然气供用气的直接交易;与管网公司（省网、杭燃、地方城燃等）进行管输模式合作;与电网公司进行就地天然气分布式供电合作;与地方城投等单位进行区域集中供能（冷、热、电）合作;取得地方政府关于用地、用水、电力接入、燃气接入等方面的支持;争取本项目列入省市分布式能源示范，争取更多的优惠政策。
参考文献：
[1]桑爱春.天然气分布式能源站综合价值的研究[J]，低碳世界，2018年01期
[2]刘月勤.楼宇型天然气分布式能源站方案设计[J]，节能，2020年04期
作者简介：潘国仁，1969年11月出生，男，籍贯：浙江绍兴，现任浙江城建煤气热电设计院有限公司高级工程师及副院长职务，学士学位，高级工程师职称，研究方向：供热管网工程技术。