浦东机场新建能源中心冷热源系统选型经济性分析.pdf

SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能SHANGHAI ENERGY SAVING2023年第 08 期SHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能 ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMY节能工程与经济ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMYSHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能No.082018浦东机场新建能源中心冷热源系统选型经济性分析王保光1.上海机场（集团）有限公司建设开发公司2.上海机场建设指挥部摘要：按照浦东机场总体规划，拟新建T3航站区，工程包括航站楼、交通中心、旅客过夜用房等。由于T3航站区存在较大能源供给需求，需配套新建能源中心。经分析确定了供能范围及负荷，对三种冷热源系统技术方案进行了经济性对比，从初投资、运行成本及天然气补贴方面进行了研究，建议采用离心式冷水机组、水蓄冷和燃气热水锅炉组合方案为T3航站区新建能源中心的方案。关键词：机场；能源；冷热源；经济性DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2023.08.022Economic Analysis on Selection of Cold and Heat SourceSystems for New Energy Center at Pudong AirportWANG Baoguang1.Shanghai Airport(Group)Co.,Ltd.Construction and Development Company2.Shanghai Airport Construction HeadquartersAbstract:According to the overall plan of pudong airport,it is planned to build a new T3 terminal area,which includes a terminal building,a transportation center,and overnight accommodation for passen-gers.Due to the significant energy supply demand in the T3 terminal area,it is necessary to build anew energy center as a supporting facility.After analysis,the energy supply range and load were deter-mined,and three technical schemes of cold and heat source systems were compared in terms of eco-nomic efficiency.Research was conducted on initial investment,operating costs,and natural gas subsi-dies.It is recommended to adopt a combination scheme of centrifugal chillers,water storage chillers,and gas hot water boilers for the construction of a new energy center in the T3 terminal area.Key words:Airport;Energy;Cold and Heat Sources;Economy收稿日期：2023-02-15作者简介：王保光（1989-09-），男，硕士，工程师，主要从事机场工程建设项目前期及设计研究工作1209SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMYSHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能No.0820180 引言浦东综合交通枢纽是上海重要的战略性节点、国际航运中心的重要支撑、国铁和城际线的重要锚固点，汇集区域发展和城市交通各类要素，综合交通枢纽片区的规划发展对提升浦东机场国际航空枢纽功能、增强对长三角地区的辐射、完善市域综合交通体系、优化浦东地区空间功能布局具有重要的意义1。浦东机场总体规划局部调整（2019版）已取得国家民航局批复，预计2030年旅客量1.3亿人次、货邮量590万t、飞机起降架次80.5万架次。以T3航站楼为核心规划建设T3航站区（见图1）、飞行区、货运区、市政配套、旅客捷运系统等2。图1 拟新建T3航站区地理位置示意图为匹配浦东机场航站区旅客量的增长，需新建能源保障设施以满足T3航站楼后续运营和发展的需求。1 浦东机场能源中心现状目前浦东机场有3个能源中心，地理位置分布见图2。图2 浦东机场目前能源中心地理位置示意图#1能源中心主要服务于T1航站楼及其配套用房、宾馆、办公用房等,#2能源中心主要服务于T2航站楼以及交通中心,#3能源中心主要服务于S1/S2卫星厅。3个能源中心采用的冷热源系统、负荷情况见表13-4。随着以新建T3航站楼为核心的浦东国际机场表1 浦东机场能源中心冷热源系统及负荷现状能源中心#1#2#3冷源形式离心式冷水机组+燃气轮机+余热溴化锂机组离心式冷水机组+水蓄冷离心式冷水机组+水蓄冷供冷负荷85 800 kW66 809 kW+28 000 RTh84 420 KW+142 900 RTh热源形式燃气蒸汽锅炉+燃气轮机+余热锅炉燃气蒸汽锅炉燃气蒸汽锅炉供热负荷77 000 kW42 000 kW56 000 kW工程建设的推进，对现有的能源利用效率、节能、环保及冷热源形式进行研究后发现，既有的3个能源中心在容量、管线、路由及输送合理性方面都无法满足新建航站区的供冷、供热需求，因此需新建能源中心。本文从初投资、维保费、能源成本和碳交易等方面对比分析了新建能源中心冷热源系统的选型，为冷热源系统方案设计提供参考。新建能源中心地理位置见图3。图3 拟新建能源中心地理位置示意图1210SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能SHANGHAI ENERGY SAVING2023年第 08 期SHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能 ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMY节能工程与经济ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMYSHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能No.0820182 T3航站区供能范围分析根据2019版浦东机场总体规划局部调整，以T3航站楼为核心的T3航站区工程主要包括国际航站楼、国内航站楼、楼前高架、交通中心、旅客过夜用房、停车库等。由于T3航站楼子项较多，功能复杂，因此新建能源中心的供能范围以航站楼、交通中心的主体建筑为主，再与开发主体的进度、建设周期等匹配，从而确定合适的供能范围，见表2。由表2可知，较为合理的供能范围为T3航站楼、北交通中心和南交通中心。表3 国内机场旅客过夜用房冷、热源案例表机场名称北京新机场青岛新机场成都天府机场乌鲁木齐机场杭州萧山机场上海浦东机场南京禄口机场上海虹桥机场成都双流机场星级五星五星五星五星五星（凯悦）五星五星（铂尔曼）五星（泊悦）五星（空港）冷源独立独立独立独立独立能源中心，独立风冷热泵机组备用独立能源中心独立热源独立独立独立能源中心独立能源中心，独立风冷热泵机组备用能源中心，独立生活热水锅炉备用能源中心，独立生活热水锅炉备用独立表2 供能需求分析表区 域T3航站楼北交通中心南交通中心旅客过夜用房服务主体建筑与开发建设匹配与使用需求匹配适宜的供能路由经对国内外机场旅客过夜用房冷热源分析，国际化酒店偏向能源中心辅以备用冷热源供能方式或设置独立的冷热源。近年来，国内大型国际机场新建旅客过夜用房标准较高，采用独立冷热源方式较多，详见表3。综合国内经验、发展趋势及国际化酒店管理的招商，建议采用独立冷热源方式。3 供能负荷预测根据供能范围及T3航站楼年旅客量5 000万人次，冷、热负荷预测见表4。表4 新建能源中心功能复合预测表子项T3航站楼北交通中心南交通中心合计总冷负荷 kW166 58020 7201 600188 900总热负荷 kW91 65013 3001 025105 9754 冷热源对比方案方案对比初判原则为：负荷特性需适应航站楼客观存在的日波动和季节波动特性；冷热源系统应管理便捷、运营成本节省；经济可行性不仅需考虑初始投资，也应兼顾后续的运行维护费用；应满足绿色三星建筑及更高的节能要求；应考虑峰谷电价和燃气价格，选择经济适用型方案。基于上述原则，通过初判，本文提出了三种冷热源解决方案，详见表5。浦东机场新建能源中心冷热源系统选型经济性分析1211SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMYSHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能No.082018方案3可具体深化为方案3-1和方案3-2两个子方案：方案3-1设6台2 000 kW的内燃机及配套设备，分别对接至外围配套新建的3座35 kV变电站；方案3-2设9台2 000 kW内燃机及配套设备，分别对接至外围配套新建的3座35 kV变电站。5 冷热源系统方案经济性分析1)初投资各方案投资差异主要存在于两大方面，一是冷热源设备投资差异，二是系统不同导致对机房需求不同而引起的土建投资差异。各方案土建机房需求及其初投资差异见表6。2)年运行费用年运行费用主要由能源成本、维保成本、碳排放交易费三部分组成，详见表710。综合上述三方面因素，各方案年运行成本汇总情况见表11。3)各方案经济分析汇总表5 冷热源初方案形式特点方案1离心式冷水机组；燃气热水锅炉常规系统，作为基准方案方案2离心式冷水机组+水蓄冷；燃气热水锅炉运营简单，与现有的#2、#3能源中心模式一致方案3离心式冷水机组+水蓄冷；燃气内燃机+溴化锂冷热水机组；燃气热水锅炉运营较复杂，是现有的#1与#2能源中心形式的结合表6 土建机房需求及初投资差异项比较机房面积（m2)土建投资（万元）冷冻机房锅炉房、原动机房及配套用房方案110 0829 81416 364方案29 6589 81416 086方案3-19 01512 65717 447方案3-29 01514 19618 103表7 能源成本对比项总耗电量锅炉天然气耗量内燃机天然气耗量内燃机开机小时数总发电量年运行成本万kWh万m3万m3h万kWh万元方案1（常规系统）6 645905-7 454.92（100%）方案2（水蓄冷）6 487905-5 556.21（75%）方案3-1（水蓄冷+三联供）6 41272890218 4043 6814 414.14（59%）方案3-2（水蓄冷+三联供）6 4097411 32126 9525 3904 275.06（57%）表8 维保成本项目常规设备维保（万元）内燃机设备维保（万元）人工成本（万元）合计（万元）方案1678.2705001 178.27（100%）方案2626.5005001 126.50（95.6%）方案3-1704.943685601 632.94（138.6%）方案3-2772.205395601 871.2（158.8%）表9 全年运行碳排放全年碳排放量（万t/年）电力碳排放因子取值4.20 t CO2/104kWh方案1（常规系统）4.85方案2（水蓄冷）4.78方案3-1（水蓄冷+三联供）4.74方案3-2（水蓄冷+三联供）4.941212SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.082023SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能SHANGHAI ENERGY SAVING2023年第 08 期SHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能 ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMY节能工程与经济ENERGY SAVING ENGINEERING AND ECONOMYSHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能No.082018根据 上海市天然气分布式供能系统发展专项扶持办法（沪发改规范 2020 14号），可对投产后合理运行的天然气分布式供能系统进行一次性补贴 5。综合上述初投资、年运行费用、政策补贴，各方案技术经济性对比见表12。6 结论及建议根据适宜性、经济性、技术性等综合比较和分析，三种冷热源方案对比结果汇总见表13。经与后续运行单位的沟通，考虑到经济性、运维管理等方面的要求，本文建议采用方案2为新建表10 碳排放交易费来抵扣运行成本碳排放交易抵扣成本（万元/年）电力碳排放因子取值4.20 t CO2/104kWh方案1（常规系统）0方案2（水蓄冷）-2.74方案3-1（水蓄冷+三联供）-4.36方案3-2（水蓄冷+三联供）3.81表11 各方案年运行成本年运行成本（万元/年）能源成本维保成本碳排放交易抵扣运行成本合计方案1（常规系统）7 454.921 178.2708 633.19方案2（水蓄冷）5 556.211 126.50-2.746 679.97方案3-1（水蓄冷+三联供）4 414.141 632.94-4.366 042.72方案3-2（水蓄冷+三联供）4 275.061 871.23.816 150.07表12 各方案技术经济性对比分析表类别初投资（差异项）政策补贴抵扣年运行费用内部收益率动态投资回收期机电土建合计万元万元万元万元万元/年%年方案147 53616 36463 90008 633.19方案256 41216 08672 49806 679.9717.636.02方案3-166 85817 44784 305-2 4006 042.7210.1611.45方案3-270 72518 10388 828-3 2406 150.077.2316.68表13 各方案对比汇总表动态投资回收期CO2排放量一次能源消耗量机房需求运维管理年t/年%tce/年%方案148 47810032 460100小简单方案26.0247 7949931 94598小一般方案3-111.4547 3889828 43188大复杂方案3-216.6849 43210228 05386大复杂能源中心冷热源方案。参考文献1上海浦东综合交通枢纽专项规划 Z.沪府 2020 43号.2浦东国际机场总体规划（局部调整）Z.民航函 2020 44号.3史杰,郭恒超,等.浦东机场能源中心水蓄冷系统设计与性能分析J.流体机械,2020,48(9):71-76.4张敏,王晨晓,等.浦东机场能源中心水蓄冷运行方式改进方案 J.电力与能源,2014,35(6):772-775.5上海市天然气分布式供能系统发展专项扶持办法Z.沪发改规范2020 14号.浦东机场新建能源中心冷热源系统选型经济性分析1213