LNG發電在微電網中的應用分析

楊承志

摘 要：液化天然氣（LNG）作為一種新型的發電能源，以分布式電源的形式應用于微電網中，不僅有助于降低微電網的控制難度，節省設備投資，還有利于充分發揮LNG發電環保性能好、削峰填谷能力強的特點，符合社會電力發展的需求，在微電網中的應用前景十分廣闊。結合中國的實際情況，推廣LNG發電在微電網中的應用，對我國清潔能源的發展有重要意義。該文結合LNG發電的特點，對LNG發電在微電網的應用前景和發展面臨的問題進行了分析研究。

關鍵詞：微電網LNG應用配電系統

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0041-01

微電網作為一個小型的發配電系統，可以有效的將系統內各個分布式電源、儲能設備、控制保護裝置以及用電負荷整合在一起加以利用。近年來，微電網技術作為一種新型環保的發電和能源利用技術，在工業生產及生活中越來越被廣泛接受并大力發展。微電網作為大電網系統和分布式電源之間的連接平臺，其系統內包含了大量不同種類、分散接入的分布式電源，因此如何對分布式電源進行有效控制以及如何協調其與大電網系統的配合是目前微電網發展的重點與難點。如果在微電網系統內能大量應用LNG發電，則不僅有利于微電網系統的統一協調管理，而且LNG發電量的可控性也有助于降低微電網的控制難度，節省設備投資。

1 LNG發電的概念及特點

LNG是將常溫的天然氣經過凈化處理后，利用冷凍技術液化而成的液態天然氣。LNG是最干凈的化石能源，由于其在冷凍、壓縮過程中已吸收大量的功，因此LNG除了常見的化學能量外還具備冷能。同時在冷凍液化的過程中，天然氣中含有的硫成分會變為固體并析出，所以LNG也為不含硫的清潔能源，從源頭根除了燃燒時產生的可能性。同時，LNG燃燒時排放的氮氧化物不到煤的1/5，CO2僅為煤的一半。因此LNG具有低污染，環保性能高的特點。

2 LNG發電在微電網的應用優勢

目前已知的分布式電源主要為環保能源發電設備，如太陽能光伏發電、風力發電、微型燃氣輪機等。其中太陽能光伏發電和風力發電的優勢在于規模化，很多地方由于地理位置和生產特性的影響，例如城市中心商圈、港口、科技園區等，電量需求量巨大，但可利用面積有限，大規模推廣應用太陽能光伏發電和風力發電略有難度。因此可考慮建設一批LNG發電的電站，通過組建微電網向各個負荷供電。例如假設微電網中投入建設兩臺1.2MW的LNG燃氣發電機組（包含供配電設備），其占地面積僅僅只需大約3 000mm2，其用地規模基本不會超過一個擴建變電站的面積，占用空間遠遠小于同規模的太陽能光伏發電和風力發電。

太陽能光伏發電和風力發電等分布式電源，其能量的來源具有強烈的隨機性和不穩定性，受天氣和環境影響很大。因此太陽能光伏發電和風力發電在輸出電能時，無法保證穩定的輸出無功功率和有功功率，也無法調節無功和有功的輸出比例，難以結合當地的負荷需求情況協調運行，進一步增大了微電網的控制難度與成本。LNG發電則主要利用熱機、燃氣輪機-蒸汽輪機等聯合循環供電，在發電量方面具有很高的可控性，可有效控制本身產生有功和無功數量。微電網可根據當地的負荷用電情況，實時的調控LNG的發電機組投入數量，實現用電高峰增投，用電低峰減投，從而抑制系統電壓的波動，有效改善電能質量，節省設備投資。

相比于太陽能光伏發電和風力發電，LNG由于在液化過程中吸收了不少功，因此當將它重新氣化時，會產生大量可利用的冷能。當微電網內采用LNG發電的分布式電源時，還可為微電網系統供電范圍內的企業及用戶提供大量的冷能用于空調、倉庫冷藏等，既提高能量利用率，還具有良好的經濟效益。

3 LNG發電面臨的問題分析

3.1 LNG發電的經濟性

LNG的發電成本中，LNG的原料成本約占55%～65%，LNG電站的運行維護成本約占15%，設備的損耗成本約占20%～30%，由此可知天然氣的價格對LNG發電的經濟效益的影響最大，能夠長期穩定的天然氣價格，有助于提高LNG電站的整體競爭力。目前國內經濟發展前景良好，可考慮加強與其它國家LNG從生產貿易商的合作，加大LNG引入力度，同時壓縮投資，確保低成本出發，并保證有穩定可靠的氣源。

3.2 燃氣輪機的選擇

近年來，隨著燃氣輪機技術的發展，目前LNG發電大多采用的燃氣-蒸汽聯合循環的發電方案，其發電效率已能達到55%，今后隨著燃氣輪機技術的進步，效率還可能進一步提高，從而增強LNG發電的經濟性。在機組功率的選擇上，雖然傳統電力工業觀點認為大型機組熱效率更高，經濟性更好，但考慮到我國實行的是兩部制電價，而微電網系統內的LNG電站主要是對微電網供電地區的電力需求起調峰和補充作用，發電時間長短不定，因此有可能選用小型機組時的經濟性會更好。所以，微電網內LNG電站機組的選擇還需根據微電網系統內的用電負荷特性和實際環境要求綜合考慮后確定。

3.3 LNG電站和LNG接收站整體化建設

輸送LNG的管道，對材料的溫度性能有較高的要求，因此，選用遠距離輸送LNG時，建設成本會大大增加，經濟上并不劃算。此外，利用管道輸送氣化后的LNG時，管道上的阻力會導致LNG的溫度升高，壓力降低，影響LNG的冷能利用效果。所以微電網內如果建設多處LNG發電的電站或機組時，需要考慮配套建設部分LNG接收站，以保證對LNG冷能的充分利用，提高能量利用效率。通過以上分析可以看出，LNG電廠和LNG接收站合成一個統一的能源系統才是LNG能源最為有效的利用方式，才能實現經濟效益的最大化。

4 結語

液化天然氣（LNG）作為一種新型的清潔能源，具有建設成本低、環保性能好、運行靈活等優點，在微電網中的應用前景十分廣闊。因此，結合中國的實際情況，推廣LNG發電在微電網中的應用，對我國清潔能源的發展有重要意義。

參考文獻

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