以“麒麟特區”為例談燃氣分布式能源的發展前景及工程應用

鄒力

（南京市麒麟生態城建設有限公司）

以“麒麟特區”為例談燃氣分布式能源的發展前景及工程應用

鄒力

（南京市麒麟生態城建設有限公司）

隨著現代社會經濟的快速發展，社會經濟活動對能源的需求愈發強烈，而能源供應卻愈發緊張，在這種研究形式下能源應用的可持續發展成為社會各界關注的重要內容，如何提供能源的利用效率，降低能源在應用環節的無形浪費成為能源安全鄰域研究的重點問題。本文將立足于燃氣分布式能源應用的知識，結合紫金（麒麟）科技創業特別社區（以下簡稱“麒麟特區”）的工程實例，對燃氣分布式能源的發展前景以及工程應用進行簡要分析。

燃氣分布式能源；發展前景；工程應用

前言：分布式能源是指在現代社會經濟條件下，對廣泛分布在各個區域各個領域能源供應主體剩余能源的集中應用技術形式，在實際應用中區域能源供應主體的所產生的冷、熱、電等能源形式，主要用于供應用戶的相應需求，而剩余的電力能源會被送入到當地的配電網絡，實現剩余資源的優化配置。現實應用中分布式能源具有建設投資低、能量損耗小、系統可靠性高的優勢特點，是我國能源資源利用多元化和集約化實現的重要手段。因此以“麒麟特區”為例談燃氣分布式能源的發展前景及工程應用的研究具有鮮明的現實意義。

1.燃氣分布式能源發展前景

1.1 總體發展趨勢

燃氣分布式能源作為一種全新的能源應用形式，其本身的技術優越性是極為鮮明的，對能源的優化配置效果也是極為突出的。但是我國在燃氣分布式能源領域的起步較晚，總體的技術水平和應用規模還是與國外存在一定的差距。在科研領域以中科院為首的高等院校都開始關注這一技術領域，并分別開展了分布式嫩遠模型研究、分布式能源并網研究等專題研究項目。但是在實際應用領域因為我國現行的能源資源利用法律體系還不完善，現代輸電網絡技術和硬件基礎設施水平不高等現實因素限制，我國分布式能源應用一直沒有取得實質性的進步。但是在我國可持續發展的經濟建設指導思想影響下，現代社會經濟活動對能源資源的優化配置需求不斷增長，能源資源優化配置的意識不斷完善，分布式能源逐漸被越來越多的政府職能部門和企業主體所接受，主觀發展環境比較優秀。同時在客觀技術領域，國際上也已經積累了不少成熟的分布式能源發展經驗，值得我國借鑒。從整體上看燃氣分布式能源的科研工作正在緊羅密布的進行，其應用推廣的主觀和客觀環境也是一片大好。

1.2 面臨問題

1.2.1 政策、體制問題

燃氣分布式能源不僅僅是一種能源利用形式，同時還是一種從區域能源利用整體角度出發對能源資源優化配置水平的調整機制，在其具體應用活動中會涉及到能源資源、電力、經濟、技術等眾多領域因素。但是當前我國的能源資源利用政策、法律體系還是存在一定的缺陷，尤其是缺乏從能源資源優化配置整體出發的資源、電力、經濟和技術的統籌法律體系，當前政策法律的缺失已經成為燃氣分布式能源發展應用的重要瓶頸[1]。

1.2.2 氣源供應問題

當前我國大部分區域的燃氣基礎設施發展水平低，限制了燃氣分布式能源的應用，燃氣三聯供是燃氣分布式能源實現的主要技術形式，但是當前我國絕大部分適用燃氣三聯供技術應用的區域，其燃氣管道基礎設施都存在不足，較為突出的問題是燃氣管道的密度不夠，無法形成燃氣三聯供的管道網絡回路；壓力等級不匹配，在傳統的燃氣管道設計思想指導下，為了控制燃氣管道設施建設的成本，往往會根據燃氣應用目標的需求設計和燃氣供應主體的供應實際采取不同的供應壓力制度，這種差異供應壓力為統一連通的三聯供網絡建設制造了不小的麻煩。同時燃氣價格也是燃氣分布式能源應用的一種重要限制因素，當前的燃氣價格是在燃氣傳統使用形式基礎上形成的，并不能夠有效的反應出燃氣分布式能源應用以后的應用價值，同時燃氣分布式能源應用以后，燃氣的使用會與電力的應用出現極大的關聯，燃氣的季節價格和市電的峰平谷價會對燃氣價格產生較大影響。

1.2.3 電力并網問題

燃氣分布式能源是一種對燃氣資源的利用，是一種綜合利用在實際應用中會涉及到燃氣能源和電力等能源供應主體的實際利益，資源的綜合利用背后隱藏的是利益關系的復雜化，當前我國對這一關系的梳理工作還在進行，實質性的應用操作標準和利益分配標準還沒有落實，造成了天然氣分布式能源三聯供系統的發電并網的實際困難[2]。

1.2.4 技術因素

燃氣三聯供系統是對能源資源和能源表現形式的一種綜合轉化系統，工程應用對其實際應用效果的要求極高，我國在實現燃氣三聯供系統功能領域還存在不少的技術屏障，這種技術屏障在工程應用中的具象表現為系統能力與熱電冷需求之間的不匹配。我國在燃氣三聯供系統的設計和實現活動中還存在著較大的技術問題，主要表現為專業化的系統集成能力、指導觀念、負荷分析、能量平衡、方案優化和自動控制領域[3]。

1.2.5 市場因素

從市場和供需角度來看，由于燃氣三聯供系統 本身集成了燃氣、機械、電力、暖通、能源轉換等多種前沿技術形式，國內能夠對這些技術進行專業研究并有效集成的企業主體比較少，真正落實這一技術復雜的系統存在一定的市場困難；設備方面，我國在燃氣內燃機領域的技術水平始終不高，尤其是在燃氣分布式能源應用的中小型燃氣輪機領域，技術水平還相對落后，實現燃氣三聯供存在技術困難；從運營管理的角度看，我國缺乏專業的運營公司，沒有形成規模足夠的、專業性也夠強的基層運營管理網絡，在燃氣分布式能源的推廣應用過程中會存在不小的運營管理主體問題。

1.3 最新發展形勢

2010年4 月國家能源局下發了《國家能源局關于對“發展天然氣分布式能源指導意見”征求意見函》（以下簡稱《意見》），《意見》中對燃氣分布式能源的優越性和資源優化配置能力給予了高度肯定，并提出在2011年建設1000個燃氣分布式能源項目的期望。同時國家能源局針對燃氣分布式能源推廣應用中存在的政策法規缺席問題，專門設置了《分布式發電管理辦法》針對燃氣分布式能源實際應用中的政策法規問題、氣源供應問題、并網發點問題，提出了建設資金補貼、多余電力由國家電網回收、賦予投資方電網設施產權等解決措施，為燃氣分布式能源的發展應用鋪平道路，大力刺激燃氣分布式能源的發展，《意見》和《分布式發電管理辦法》的頒布標志著我國燃氣分布式能源的發展應用進入到一個全新的階段[4]。

針對燃氣分布式能源應用中的電力并網和電力應用問題，國家電網公司結合燃氣分布式能源技術實際進行了深入的研究，制定并發布了燃氣分布式能源接入電網的細化技術規定，作為國家標準上報國家能源局。為燃氣分布式能源的并網發電問題奠定了堅實的技術基礎。2011年10月，國家發改委、財政部、住建部和國家能源局聯合發布了《關于發展天然氣分布式能源的指導意見》（以下簡稱《指導意見》）進一步對國家能源局發布的解決燃氣分布式能源發展應用問題的措施進行了落實，至此燃氣分布式能源發展應用的政策法規問題已經不復存在，同時針對燃氣分布式能源推廣的技術和市場問題，《指導意見》也給出了相應的刺激與激勵措施[5]。

2.“麒麟特區”燃氣分布式能源應用實例分析

紫金（麒麟）科技創業特別社區（以下簡稱“麒麟特區”）位于南京麒麟科技創新園內，規劃建筑面積約48萬平方米，主要以建設科技企業孵化器、加速器、中試基地、人才公寓及相關配套設施等。項目采用了燃氣分布式能源系統，充分展示了該工程“綠色、低碳、節能”的特點。

2.1 供熱供冷能力分析

為保證對社區內企業主體和住宅區的熱電冷供應，社區燃氣分布式能源系統采用了兩臺GE公司生產的PG6111FA燃機，并配置兩臺余熱鍋爐和兩臺汽輪機。兩臺背壓式汽輪機排汽參數為 0.8MPa、2500C蒸汽，冬季用于汽水換熱器產生1200C熱水，夏季直接送出制冷。標準工況條件下每年能夠實現 216t/h的蒸汽產量，這些蒸汽產量主要供應給蒸汽需求、熱水需求，其中直接蒸汽供應85t/h，剩余蒸汽按照1200C的標準可以制造熱水約1588t/h，借助余熱鍋爐對系統運行熱量進行收集可以再制造熱水約 740t/h，使標準熱水的總產量達到2328t/h。系統蒸汽和余熱鍋爐的尾部熱水直接送出，在熱網末端配備蒸汽型和熱水型溴化鋰制冷機組，用于制冷。按照 CJJ34-2002《城市熱力網設計規范》綜合考慮“麒麟特區”的實際情況，燃氣分布式能源系統冬季可保證采暖面積187萬m2，夏季可實現制冷141萬m2滿足“麒麟特區”對冷熱供應的需求[6]。

2.2 技術、經濟指標分析

按照天然氣價格每立方米2.28元、每年利用5500小時供熱價格79元/GJ的計算模型進行計算，燃氣分布式能源系統的平均價達到 528元/（MW?h）遠遠低于集中供電的計算電價644元/（MW?h），但是在燃氣分布式能源系統的實際運行中，為了保證其運行管理主體對系統運行管理的積極性，需要為運行和管理主體預留足夠的利潤空間，以“麒麟特區”的燃氣分布式能源系統為例，扣除各種稅負和政策補貼的影響，其平均價格保持在555.28元/（MW?h），同樣低于集中供電的計算電價[7]。

2.3 燃氣分布式能源應用的注意事項

如前文所述燃氣分布式能源是一種集合了多種能源形式的能源優化配置系統，其本身囊括的內容眾多導致去運行中的影響因素眾多，反向應用燃氣分布式能源系統的平均價格計算模型，對燃氣分布式能源系統各個主要因素的影響權重和影響比例進行計算。結果顯示，燃氣價格對系統發電成本的影響最大，燃氣價格每上漲10%，系統發電成本就會增加11.86%；其次是系統供熱價格，供熱價格上漲 10%，系統發電成本可以降低 5.79%；再次是系統增投額，總投資額沒上漲10%，系統的發電成本會增加3.17%。總體來看，在燃氣分布式能源系統的實際應用活動中燃氣價格、供熱價格和總投資額都會對系統的發電成本造成影響，但是影響最大的是燃氣價格，在燃氣分布式能源系統的實際應用中燃氣價格因素影響巨大[8]。

3.結論及建議

（1）雖然我國在燃氣分布式能源領域的起步較晚，但是我國政府部門和社會經濟主體對燃氣分布式能源系統優越性的認識是極為充分的，在社會主義建設的新時期，政府機構為燃氣分布式能源的發展應用設置了一系列的法律法規，以及刺激推進政策，燃氣分布式能源的整體發展前景看好。

（2）燃氣冷熱電三聯產是現代燃氣分布式能源實現的主要技術形式，在自然環境和社會環境適宜的地方構建燃氣三聯產分布式能源項目具有鮮明的經濟效益和社會效益。

（3）在燃氣分布式能源系統的實際運營過程中，燃氣價格、供熱價格和總投資額都會對系統發電成本產生直接影響，因此在保證燃氣價格穩定不變的前提下，應該盡量提高供熱、供冷的價格，減少系統工程的總投資額，以控制系統運行過程中的發電成本。

[1]林世平. 分布式能源系統中能源與環境耦合特性及優化集成模型研究[D].武漢理工大學,2011.

[2]馬琴. 區域型聯合循環分布式聯供系統優化設計的研究[D].華北電力大學,2013.

[3]吳恩琦. 燃氣分布式能源發電對電網企業的影響分析模型研究[D].華北電力大學,2013.

[4]劉宏志. 我國分布式電源商業化投資機制及效益分析模型研究[D].華北電力大學,2013.

[5]羅健,余學海,張占鎖,廖海燕,趙華. 燃氣分布式能源發展前景及經濟性分析[J]. 燃氣輪機技術,2012,11（01）：17-19.

[6]許勤華,彭博. “APEC分布式能源論壇”綜述——兼論中國天然氣分布式能源的發展[J]. 國際石油經濟,2013,11（Z1）：96-101.

[7]單付. 天然氣分布式冷熱電聯產系統項目的建設控制要點分析[D].華北電力大學,2012.

[8]王艷. 黑龍江省分布式能源發展對策及方案研究[D].華北電力大學（北京）,2011.

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1007-6344（2015）08-0058-02