天然氣分布式能源優(yōu)劣勢(shì)分析及行業(yè)發(fā)展對(duì)策

汪從列

摘要：在目前的天然氣供應(yīng)中分布式能源項(xiàng)目在我國(guó)得到了較快的發(fā)展，但是在這之中還存在著一定的問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際論述了天然氣分布式能源的優(yōu)劣勢(shì)以及如何不但推進(jìn)行業(yè)發(fā)展的措施。

關(guān)鍵詞：天然氣分布式能源;優(yōu)劣勢(shì);措施

引言

天然氣分布式能源是高效利用天然氣并實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要方式，與傳統(tǒng)的集中供能方式相比，天然氣分布式能源的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在能效高、清潔環(huán)保、安全性高、削峰填谷、經(jīng)濟(jì)性好等多個(gè)方面。

近年來(lái)，隨著燃煤供應(yīng)環(huán)保壓力的逐年提升，天然氣作為一種清潔能源，其推廣具有重要的國(guó)家戰(zhàn)略意義，另一方面，隨著電力結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，積極進(jìn)行天然氣分布式能源的研究和構(gòu)建，對(duì)于建設(shè)國(guó)家清潔能源戰(zhàn)略具有重要意義

1、天然氣分布能源系統(tǒng)

天然氣分布式能源是以清潔能源天然氣為一次能源建立在用戶(hù)側(cè)的可以實(shí)現(xiàn)電力、冷能和熱能的三聯(lián)供系統(tǒng)，它由天然氣發(fā)電機(jī)組、溴化鋰吸收式制冷機(jī)組、煙氣換熱器和蓄冷熱水罐組成。

天然氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?000℃以上）首先在天然氣內(nèi)燃?xì)鈾C(jī)做功將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，排除的高溫?zé)煔猓?00～600℃）供溴化鋰制冷劑機(jī)組吸收熱量制冷輸出，或者通過(guò)煙氣換熱器產(chǎn)生熱水，發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫缸套水（80～90℃）也通過(guò)溴化鋰機(jī)組吸收熱量制冷輸出或通過(guò)換熱器產(chǎn)生熱水，達(dá)到天然氣梯級(jí)利用的目的。

天然氣分布式能源系統(tǒng)如中環(huán)境溫度T0=30℃，輸出冷量工質(zhì)溫度Tc=7℃，輸出熱水工質(zhì)溫度Th=30℃。

三聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)同時(shí)產(chǎn)生用戶(hù)需要的電力、冷能和熱能。而用戶(hù)對(duì)電力、冷能和熱能的需求又具有分時(shí)性且熱（包含冷能）電比又在不斷的變化。

因此，目前大多數(shù)天然氣分布式能源系統(tǒng)都配備中央控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行熱（包含冷能）電比的調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)的結(jié)果就是犧牲天然氣發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，使之在部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，同時(shí)可利用的余熱也會(huì)隨之做相應(yīng)的變化。

2、天然氣分布式能源的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

相比較于傳統(tǒng)能源，天然氣分布式能源有著明顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

2.1、有效減少環(huán)境排放

天然氣分布式能源系統(tǒng)采用天然氣作為燃料，天然氣分布式能源與燃煤、燃油相比，二氧化硫（SO2）和粉塵、固體廢棄物排放幾乎為零，二氧化碳（CO2）和氮氧化物（NOX）排放也能夠降低50%以上。

2.2、能源實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用，提升能源綜合利用效率

天然氣分布式能源利用發(fā)電后的余熱供熱、制冷，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，能源綜合利用率達(dá)到70%～90%。項(xiàng)目建設(shè)往往靠近用戶(hù)端，減少了能源遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膿p耗。可再生能源密度較低、穩(wěn)定性差、資源分布不均，難以作為大型的集中供能手段。建設(shè)分布式系統(tǒng)，就地生產(chǎn)、就地消納是其較為理想的選擇。

2.3、提高了能源供應(yīng)的安全性

分布式能源與大電網(wǎng)互為備用，可提高供電可靠性。在大電網(wǎng)故障和意外災(zāi)害情況下，分布式能源可維持重要用戶(hù)的供電，保障能源供應(yīng)的可靠性。

3、天然氣行業(yè)發(fā)展對(duì)策

3.1、加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益分析

由于部分國(guó)內(nèi)的天然氣內(nèi)燃?xì)鈾C(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制以及混合氣體的形成上均與國(guó)外的天然氣內(nèi)燃機(jī)還存在一定的差距，表現(xiàn)在發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率上有所降低。但進(jìn)口天然氣發(fā)電機(jī)組的成本比國(guó)產(chǎn)天然氣發(fā)電機(jī)組要高，并且其后期的維護(hù)成本也較高。而實(shí)際應(yīng)用的發(fā)電效率還同天然氣的熱值有關(guān)。所以，在選型時(shí)要綜合考慮。

天然氣的價(jià)格隨產(chǎn)地的不同而變化較大，但國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的電價(jià)基本穩(wěn)定（煤電占總電量的70%以上），因此，當(dāng)天然氣價(jià)格過(guò)高將使天然氣分布式能源系統(tǒng)失去經(jīng)濟(jì)性。

若以高峰時(shí)段電價(jià)0.9元/kWh，天然氣發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率為40%（額定發(fā)電量為500kW），天然氣的低位熱值為33.5MJ，則1m3天然氣發(fā)電量為2.97kWh（產(chǎn)生電力可替代市電的費(fèi)用為2.97×09=2.67元），由此可見(jiàn)天然氣價(jià)格一旦與電價(jià)關(guān)系失衡，分布式能源將失去其基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性。

3.2、加強(qiáng)余熱系統(tǒng)利用

余熱系統(tǒng)可根據(jù)原動(dòng)機(jī)的類(lèi)型進(jìn)行配置，通常燃?xì)廨啓C(jī)配置余熱鍋爐系統(tǒng)制取蒸汽或熱水，用以滿(mǎn)足區(qū)域內(nèi)用戶(hù)的工業(yè)蒸汽需求、采暖及生活熱水等;內(nèi)燃機(jī)配置煙氣熱水溴化鋰機(jī)組或者煙氣板換制取熱水、冷水，用以滿(mǎn)足區(qū)域用戶(hù)采暖、制冷及生活熱水等需求。

3.2.1、余熱鍋爐系統(tǒng)

余熱鍋爐多用于燃?xì)廨啓C(jī)的尾部煙氣余熱利用，燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣溫度高，可在余熱鍋爐中進(jìn)行熱量回收產(chǎn)生蒸汽，用于工業(yè)蒸汽供熱和生產(chǎn)熱水，即單循環(huán)系統(tǒng);也可將蒸汽接入汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電組成聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，是能源高效利用的一種形式。

單循環(huán)機(jī)組相較于聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)勢(shì)在于占地小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資低，不足在于發(fā)電效率低，機(jī)組調(diào)節(jié)不靈活。

單循環(huán)系統(tǒng)和聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體的選擇需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況分析，一般來(lái)說(shuō)，蒸汽售價(jià)高、電量消納能力不足、上網(wǎng)電價(jià)低的區(qū)域宜采用單循環(huán)系統(tǒng)。反之，蒸汽價(jià)格低、電量供應(yīng)不足、上網(wǎng)電價(jià)高的區(qū)域宜采用聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。

3.2.2、內(nèi)燃機(jī)余熱系統(tǒng)

內(nèi)燃機(jī)的余熱系統(tǒng)主要采用煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組，將內(nèi)燃機(jī)發(fā)電后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂透邷馗滋姿挠酂嵛罩暗臒崴屠渌?，用于居民、商業(yè)供冷供熱。

3.3、推進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略部署盡快落地，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

加強(qiáng)國(guó)家層面全國(guó)天然氣管網(wǎng)統(tǒng)一滾動(dòng)規(guī)劃，對(duì)管道建設(shè)形成法規(guī)效力，統(tǒng)籌考慮干線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)線(xiàn)組成的各級(jí)管網(wǎng)，放開(kāi)支線(xiàn)，提升管網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和合理性。加強(qiáng)管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)監(jiān)督機(jī)制，有效防止壟斷阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展。按社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施定位，形成管輸費(fèi)滾動(dòng)定價(jià)機(jī)制，定期對(duì)經(jīng)營(yíng)成本調(diào)查、核算和審計(jì)，使管道投資回報(bào)率保持在合理水平，減少用氣成本。

結(jié)語(yǔ)

天然氣分布式能源是保障未來(lái)能源供應(yīng)的有效措施。為了加快天然氣分布式能源的推廣和應(yīng)用，需要充分發(fā)揮政府職能，制定相應(yīng)的法律法規(guī)，降低市場(chǎng)準(zhǔn)入，為項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)及落地保駕護(hù)航;需要完善合理的政策補(bǔ)貼，制定清潔能源價(jià)格機(jī)制，吸引產(chǎn)業(yè)資本進(jìn)入，促進(jìn)行業(yè)有序健康發(fā)展;需要加快核心技術(shù)及裝備的研發(fā)、制造、推廣和應(yīng)用，真正發(fā)揮分布式能源的突出優(yōu)勢(shì)，提供高效、高品質(zhì)的清潔能源。

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