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    太陽能熱水系統工業熱力系統項目案例介紹與回收期計算
信息來源:www.jvtvcd.icu  文章作者:鎂雙蓮太陽能 
太陽能熱水系統工業熱力系統項目案例介紹與回收期計算
     對于太陽能熱水系統,我們所了解的用得最多的就是生活用水與洗浴用水。今天,我們來了解下太陽能熱水工程系統在工業上利用的效果與成本投資回收期。
     1項目概況
     山東鑫泰水處理技術有限公司位于棗莊市市中區西王莊鄉中泰化工園,職工120人,其中技術人員32人。年產水處理藥劑4萬噸,2015年開工建設年產10萬噸精細化學品項目,項目建成后可實現年產14萬噸。2014年公司主導產品國內市場占有率3.1%,國際市場占有率0.5%,行業綜合競爭力排名省內第三。公司2014年消耗水2萬噸,電280萬千瓦時,鍋爐用煤1.2萬噸。
2 擬建太陽能集熱系統情況
2.1 安裝位置、集熱面積
    系統安裝在鍋爐房周圍空地及草坪、屋面,集熱面積6037.05m2,集熱器傾角為15°,集熱循環方式為溫差循環方式,水箱容量為3臺緩沖水箱。
2.2 設備參數
    蛇設備參數如下:集熱真空管的長度1800mm,直徑φ58mm,數量41750支,排列方式橫插式,串、并聯組合;真空管悶曬輻照量參數4.1MJ/m2。安裝太陽能集熱器的規格YGBS5818-50型;每塊集熱模塊含50支真空管(真空管為銅、鋼、鋁磁控濺射三靶鍍膜真空管Ф58-1800mm)、聯集水箱(內膽為SUS304食品級不銹鋼雙氬氣保護電腦自動焊接),集熱面積為7.23m2/塊;附屬設備,水箱、控制系統、電磁閥、管道、管道保溫及附件。
2.3 太陽能工業熱力系統圖(如圖1所示)
太陽能熱水工業系統
圖1 太陽能工業熱力系統
2.4 計量網絡圖(如圖2 所示)
太陽能計量圖
圖2 計量網絡圖
3 節能量預評估報告、投資回收期測算
3.1 太陽熱水系統節能效益的預評估
3.1.1 壽命期內太陽熱水系統總節省費用的預評估
太陽熱水系統的年節能量預評估是針對已設計完成的太陽能熱水系統,根據已確定的太陽能熱水系統形式,確定的太陽能集熱器面積及集熱器性能參數設計的集熱器傾角及當地的氣象條件下計算得出的年節能量。
年節能量的計算公式見式(1)、(2)。
直接系統    DQsave=AcJA(1-ηccd (1)
    該太陽能工業熱力系統項目擬安裝YGBS5818-50型集熱模塊835組,合計集熱面積Ac為6037.05㎡,莒縣地區JA=5149.3 MJ/㎡,煙臺地區JA=5137.75 MJ/㎡,濟南地區JA=4407.37 MJ/㎡,本項目以濟南地區輻照量為準,帶入公式計算:
DQsave= 12932018 MJ (2)
3.1.2 太陽能熱水系統的年節能量
1)以電為輔助熱源
    因為電力不是一次能源,則應將節能量先換算為kW·h,再按系統建設當年我國的單位電煤耗(參考2012年我國的單位供電煤耗為324g/kW·h)直接折算成標準煤后,即為太陽能熱水系統的節能量。計算公式如(3)
△ QS=
29.308Ce△ Qsave
3600ηs
(3)
帶入公式計算:
如果用電(90%):△QS = 35906360MJ
2)以其他一次能源為輔助熱,如果是使用天然氣等其他形式的一次能源作為輔助熱源,太陽能熱水系統所節能量的計算公式見式(4)
△ QS=
 △ Qsave
ηs
(4)
如果使用煤炭(60%):△ QS=21553363MJ;
如果使用燃油(70%):△QS= 18474311MJ;
如果使用天然氣(80%):△QS=16165022MJ。
3.2 太陽能熱水系統節能費用的預評估
由于我國目前的電費計價體系已將全部發電成本包括在內,所以在進行節能費用預評估時,年節能量的確定圴應使用式(4)計算。
簡單年節能費用的計算見式(5)。
        Wj=CC△Q   (5)
式中:△QS -以電及其他一次能源為輔助熱源時,均按照
△QS=
△Qsave
計算
ηc
       其中:CC= C,C/q   (6)
(電0.83元/度,原煤0.6元/kg,柴油6.2元/kg,天然氣4.3元/m3
q-常規能源的熱值,MJ/kg或MJ/m3。
(電0.83元/kW·h,原煤0.6元/㎏,燃油6.2元/㎏,天然氣4.3元/m3
電:3600 kJ/ kW·h;工業煤:20900 kJ/㎏燃油:41310 kJ/kg;天然氣:35530 kJ/Nm3;
帶入公式計算:
如果用電:Wj=3312832元;  
如果使用煤炭:Wj= 617752元;
如果使用燃油:Wj=2772712元;
如果使用天然氣:Wj=1956364元。
(2)壽命期內總節省費用的計算見式(7)
SAV=PI(△QS-AdDJ)-Ad        (7)
式中: △ QS -以電及其他一次能源為輔助熱源時,均按照
△QS=
△Qsave
計算
ηc
    PI-折現系數;
    CC-系統評估當年的常規能源熱價,0.23元/MJ;
Ad-太陽能熱水系統總增投資,3870250 元;
DJ-每年用于與太陽能熱水系統有關的維修費用占總增投資的百分率,一般取1%。
其中 :
帶入公式計算:
PI=10.35296423
壽命期內燃煤總節省費用:SAV=9266278元
3.3 太陽能熱水系統增加投資回收期的預評估
太陽熱水系統的投資組成見圖3。
太陽能熱水系統投資圖
圖3 太陽熱水系統初投資組成
圖3中的虛線部分,是太陽能熱水系統的增加投資,即太陽能集熱系統的投資部分;太陽集熱系統投資主要包括集熱系統和控制系統兩部分的投資。一個設計合理的太陽能熱水系統,應能在壽命期內用節省的總費用補償回收增加的初投資,完成補償的總累積年份即為增投資的回收年限或增投資的回收期。
增加投資的回收期有兩種算法:一種是靜態回收期計算法;另一種是動態回收期計算法。兩種算法的差別在靜態回收期沒有考慮資金折現系數的影響,但計算簡便;而動態回收年限考慮了折現系數的影響,更加準確。
3.4 靜態回收期計算方法   
    靜態回收期計算不考慮銀行貸款利率、常規能源上漲率等影響因素,常用于概念設計階段,可以迅速了解太陽能系統增投資的大概回收期。靜態投資回收期可用式(8)計算:
   Yt=Wz/Wj     (8)
式中Yt-太陽能熱水系統的簡單投資回收期;
     Wz-太陽能熱水系統與常規熱水系統相比增加的初投資;
Wj-太陽能熱水系統的簡單年節能費用。
代入公式計算:
相對于用電的靜態投資回收期:Yt=1.14;
相對于用煤的靜態投資回收期:Yt=6.09;
相對于用油的靜態投資回收期:Yt=1.36;
相對于用氣的靜態投資回收期:Yt1.92。
3.5 動態回收期計算方法
    當太陽能熱水系統運行n年后節省的總資金與系統的增加初投資相等時,式(7)成立,即SAV=0
     PI(△QSCS -AdDJ)=Ad     (9)
則此時的總累積年份n定義為系統的動態回收期Ne
  (10)
           (11)
其中PI=Ad/(△QSC-AdDJ) 
式中△QS以電及其他一次能源為輔助熱源時,均按照計計算。
相對于用電的動態回收期:PI=1.15   Ne=1.22;
相對于用煤的動態回收期:PI=6.49  Ne=8.09;
相對于用油的動態回收期:PI=1.38  Ne=1.47;
相對于用氣的動態回收期:PI=1.96  Ne=2.13;
根據要求投資回收年限宜在10年以內,所以本設計合理,滿足要求。
太陽能熱水系統的費效比是指太陽能熱水系統在壽命期內的節能量與系統增加投資的比值。該值反映了太陽能熱水系統每節。ㄌ娲1kW·h熱水終端用能所需要的投資成本;其計算公式為(12)。
               (12)
式中   RCE-太陽能熱水系統費效比,元/kW·h;
        n-系統壽命期,年;
△ QS以電及其他一次能源為輔助熱源時,圴按照計算。

太陽能熱水系統的費效比:RCE=0.063  

從這篇文章中,大家可以看出,太陽能熱水工程在生活用熱水與洗浴用熱水中廣泛使用外,在工業上的利用,所得收益才是真正的收益最大。

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