新疆地區天然氣分布式能源發展前景

文洪江（新疆生產力促進中心，新疆烏魯木齊 830011）

新疆地區天然氣分布式能源發展前景

文洪江
（新疆生產力促進中心，新疆烏魯木齊 830011）

隨著燃煤供能方式導致的城市大氣污染日益加重，我國致力于發展分布式能源，天然氣分布式能源以分布用戶側的能源梯級利用為原則，實現能源按質梯級利用。通過比對國內外天然氣分布式能源的發展現狀，論述了天然氣分布式能源在新疆發展的可行性和必要性，在一定程度上對新疆發展天然氣分布式能源有借鑒意義，發展前景良好。

分布式能源；能源結構；可行性；必要性

分布式能源（distributed Generation，簡稱DG）是分布在用戶側的能源梯級利用的綜合利用設施，通過對能源實現溫度梯級利用，減少中間輸送環節的能量損失，實現資源利用最大化和投資結構優化［1］。單獨供冷供熱存在如大氣污染超標，投資分散且巨大，燃氣管網利用率僅30%，且電空調的投資大利用率低等特點。分布式能源相比單獨的供電、供熱、供冷系統而言更為高效、節能、靈活、經濟。各地區還可結合自身的資源稟賦，發展諸如天然氣分布式能源，可再生分布式能源等等形式節能減排。以下通過簡述國內外天然氣分布式能源現狀及發展進程，結合新疆資源優勢，預測了新疆分布式能源在新疆發展的前景。

1　國內外天然氣分布式能源的現狀

天然氣分布式能源以天然氣為燃料，將天然氣燃燒釋放的能量逐級耦合、梯級利用，實現了能量的有效、綜合利用，一定條件下能源綜合利用效率可超過70%。分布式能源在發達國家比較成熟，但中國分布式能源還處于發展初期。據Navigant Research研究機構報道，2014年，全球分布式能源裝機容量將達到8 730萬kW，預計到2023年，實現翻番，達到16 500 萬kW以上［2］。

1.1國外天然氣分布式能源

國外天然氣分布式能源發展較快，尤其是美國、歐盟、日本。通過在負荷中心建立天然氣分布式能源站，向用戶提供電能的同時將發電后產生的低品級能源如煙氣余熱供給建筑物采暖或制冷、除濕和干燥等方面，形成熱電冷多聯產的能源集成利用模式，如圖1所示。

圖1　分布式能源溫度梯級利用

美國天然氣分布式能源利用主要集中在天然氣熱電聯產方面。政府規定電力公司必須收購熱電聯產的電力產品，并以長期合同形式固定電價和收購電量，給予熱電聯產系統一定稅收減免和簡化審批等優惠政策。2010年熱電聯產裝機容量達到9 200萬kW，預計到2020年新增熱電聯產9 500萬kW，屆時，熱電聯產裝機容量將占全國發電總裝機容量的29%，天然氣分布式能源系統將占據主要地位。

歐盟1997年就擁有9 000多臺分布式熱電聯產機組，占歐洲總裝機容量的13%，其中工業系統中的裝機容量超過33萬kW，約占熱電聯產總裝機容量的45%。歐盟決定到2010年將其熱電聯產的比例增加1倍，提高到總發電比例的18%。

日本是世界上最早發展熱電聯產的國家之一。日本的分布式能源以熱電聯產和太陽能光伏發電為主，總裝機容量約占全國發電裝機容量的13%。2011年，日本熱電聯產系統共計8 783個，裝機容量950萬kW。預計2030年日本分布式發電占發電總裝機容量的比重將達到20%。

1.2我國天然氣分布式能源發展的現狀

我國能源結構以燃煤為主，37.5%的集中供熱由熱電廠供給，集中采暖面積中約有45%為燃煤采暖鍋爐。為節能減排，我國2012年逐漸開展“煤改氣”供熱工程。我國集中供熱方式主要有熱電聯產系統，區域鍋爐房和工業余熱供熱系統。我國熱電聯產裝機容量每年以11.6%速度增長。截止到2009年底，我國燃機容量僅為240萬kW，占火電裝機容量的3.69%，其中僅小部分（6%）為熱電聯產機組。我國部分大中城市相繼啟動分布式能源發展計劃，先后建成了廣州大學城、上海浦東機場、北京中關村國際商城、北京燃氣集團生產指揮調度中心大樓等冷熱電三聯供項目。由于各種原因，已建成的40 多個天然氣分布式能源項目僅有約半數在運行，半數因電力并網、效益或技術等問題處于停頓狀態，我國天然氣分布式能源仍處于起步階段。“十二五”提出2020年完成建設1 000分布式能源試點項目，10個分布式能源示范區域并達到5 000萬kW裝機容量，但天然氣分布式能源裝機總量僅占到全國發電裝機總量的5%［3］。

2　新疆地區天然氣分布式能源發展的必要性和可能性

新疆地緣優勢明顯，天然氣儲配豐富，但是能源結構不合理，節能減排方面壓力較大。為保證新疆經濟社會的可持續發展，應立足現有天然氣資源，調整能源結構，提高天然氣利用效率。

2.1天然氣資源稟賦優勢

截2014年底，新疆已累計探明石油儲量56億t，天然氣儲量1.4萬億m3，位居全國首位。同時，新疆能源資源豐富，煤炭、石油、天然氣、風能、太陽能等資源均位居全國前列。新疆天然氣資源優勢明顯，在節能減排的大趨勢下，理應積極發展天然氣分布式能源。天然氣分布式能源分為區域式分布式能源和樓宇式分布式能源，可逐步在新建大學城、大型商場、工業園區和旅游集中服務區嘗試建設分布式能源項目，逐步實現燃氣冷熱電三聯供系統。

2.2環保形勢嚴峻

新疆大氣污染整體呈現沙塵-煤煙混合型污染特點，冬季采暖污染主要以煤煙為主，而非采暖期以沙塵為主，存在懸浮顆粒，二氧化硫和氮氧化物等，這是燃煤燃燒不充分造成的。2015年環境狀況公報顯示：全疆開展空氣質量新標準監測的19個城市中，有4個城市空氣質量高于國家二級標準，占21.1%；烏魯木齊等15個城市空氣質量未達到二級標準，占78.9%。全區城市環境空氣質量優良天數比例為70.2%。與上年相比，可吸入顆粒物、二氧化氮年均濃度分別下降10.4%和22.2%，二氧化硫年均濃度與上年持平。此外，全疆發生區域性沙塵天氣18次，局地性沙塵天氣27次。總體來說，新疆整體的環境污染嚴重，環保壓力較大。要想徹底改變全區大氣質量，必須對現有能源結構進行調整，提高清潔能源使用占比。

2.3能源供應安全保障

截至2014年底，新疆全口徑總裝機容量4 311.5萬kW，其中火電3 057.5萬kW，水電502萬kW，風電495萬kW，光伏257萬kW。新疆主電網已形成以烏魯木齊為中心，沿天山北坡東西展開。新疆夏季炎熱，尤其是近年來極端高溫天氣，偶爾氣溫高達45℃，使用電空調導致的夏季“電荒”日益明顯，截至2015年7月，新疆電網最大負荷為2 573萬kW，較去年同期增長11.7%，創下歷史最高紀錄。另外，新疆冬季極寒天氣對于供暖的需求日益高漲，而冬季雪災導致電網大范圍癱瘓等一系列事故也時有發生。冬季和夏季用電高峰或輸配電事故發生時，天然氣分布式能源對電網和天然氣管網的削峰填谷作用表現突出，增加能源供應的安全性。

2.4天然氣分布式能源技術成熟

天然氣分布式能源系統按原動機形式主要分為內燃機驅動、燃氣輪機驅動、微燃機驅動和燃料電池驅動冷熱電聯供系統。典型設備為燃氣內燃機和燃氣輪機。

內燃機驅動冷熱電聯供系統通過內燃機燃燒天然氣，生產電力的同時得到不同品級的余熱合理利用，從而實現能源的梯級利用。燃氣內燃機發電機組裝機容量范圍20kW～10MW，投資低，適用于小型樓宇式冷熱電聯供［4］。燃燒產生的高溫煙氣可通過煙氣型吸收式冷溫水機產生冷水和熱水；或通過余熱鍋爐或煙氣余熱換熱器直接產生熱水，而缸套水因溫度不是很高，利用換熱器換熱后給用戶提供生活熱水。內燃機驅動天然氣分布式能源系統在采暖季和非采暖季，應根據用戶需求熱電比恰當選擇“以熱定電”還是“以電定熱”方式。

燃氣輪機是燃燒形成高溫高壓燃氣后進入渦輪膨脹做功，將熱能轉化為機械工發電。發電的余熱只有煙氣一種形式，溫度介于250～550℃之間。可經余熱鍋爐產生熱水或蒸汽，也可直接通過吸收式冷溫水機組生產冷水和熱水。分為燃氣輪機蒸汽系統和燃氣輪機燃氣-蒸汽系統。燃氣輪機驅動冷熱電聯供適用于規模較大的公共建筑，工業企業等。

3　新疆天然氣分布式能源項目建設建議

天然氣分布式能源因其在能源供應中處于輔助地位，缺乏關注和認識。天然氣分布式能源大力發展面臨許多問題和阻礙，主要包括政策、技術、市場等方面。

3.1政府政策方面

天然氣分布式能源項目能效利用高達75%以上，且排放物，SO2和固體廢棄物排放幾乎為零，溫室氣體（CO2）減少50%以上，NOx減少80%，TSP減少95%，占地面積與耗水量減少60%以上。隨著大氣環境污染加重，政府逐步調整能源消費結構和能源發展規劃，多數地區推行壓煤上氣（電），提前規劃推廣天然氣分布式能源建設項目，強制天然氣分布式能源的多余電力能上網銷售；各級政府電力、供熱、環保等部門應制定電力并網及科學申辦程序；因天然氣分布式能源項目集冷、熱、電于一體，其組成具有設備多、系統復雜、首次投資大等特點，政府應予以優惠補貼政策，比如減免征地費、稅率調減、節能補貼、貸款免息或無息等等。只有通過政府的政策導向作用，才能更快推進天然氣分布式能源在一個地區的迅速發展。

3.2項目建設方面

新疆天然氣分布式能源項目可在能源品質要求較高的經濟區或者大學城建立冷熱電聯供，通過示范工程，逐步積累經驗擴大規模。在規模選擇上，綜合比較聯供總效率、熱電比、發電效率、冷效率、熱效率及能源節約率等指標，從節能和經濟性角度出發時選取“以熱定電”還是“以電定熱”的模式。分布式能源系統適合穩定冷熱負荷和電負荷的場所，這樣在配置機組時，可根據其冷熱電負荷特性選擇適宜流程，進而分析效率和經濟性選擇設備和運行模式，如此才能發揮分布式能源系統的優勢。

4　結束語

新疆作為天然氣資源優勢大省，但能源消費結構不合理，環保形勢嚴峻，新疆輸配線路雖形成網絡覆蓋，但在某些突發事故時出現電力供應安全。天然氣分布式能源作為電網有益補充，節能減排的主力軍，應充分發揮天然氣分布式能源冷熱電聯供系統的優勢，在負荷中心逐步建立天然氣分布式能源項目，就近實現冷熱電聯供能源的梯級利用，緩解夏季電荒壓力，保障冬季采暖穩定。

［1］ 王新雷，田雪沁，徐彤.美國天然氣分布式能源發展及對我國的啟示［J］.中國能源，2013，（10）：25-28.

［2］ 侯健敏，周德群.分布式能源研究綜述［J］.沈陽工程學院學報（自然科學版），2008，（4）：289-293.

［3］ 俞利鋒，王偉.天然氣分布式能源在浙江的發展前景分析［J］.中外能源，2014，（1）：99-103.

［4］ 李壯.兩種典型天然氣分布式能源系統的應用研究［D］.山東建筑大學，2013.

Xinjiang Natural Gas Distributed Energy Development Prospects

Wen Hong-jiang

With the urban air pollution caused by coal-fired energy supply is increasing，our commitment to the development of distributed energy，natural gas distributed energy to distributed energy cascade utilization of user-side principle，according to the quality to achieve energy cascade utilization.By comparing the current situation of the development of natural gas distributed energy at home and abroad，it discusses the feasibility and necessity of natural gas distributed energy development in Xinjiang，to a certain extent on the development of natural gas distributed energy resources in Xinjiang is worth learning，good prospects for development.

distributed energy；energy structure；feasibility；necessity

F426.2

A

1003-6490（2016）05-0202-02