分布式能源系統(tǒng)對天然氣下游市場開拓的重要性

王　坤（廣西廣投天然氣管網(wǎng)有限公司，廣西南寧530028）

分布式能源系統(tǒng)對天然氣下游市場開拓的重要性

王坤（廣西廣投天然氣管網(wǎng)有限公司，廣西南寧530028）

天然氣分布式能源系統(tǒng)作為一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟、可靠性高的能源系統(tǒng)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[1]。伴隨著國民經(jīng)濟的不斷增長和國民生活水平的快速提高，對于天然氣能源的需求量也在不斷增大，這也在很大程度上推動了天然氣能源的市場格局，要求天然氣市場的運作和開拓要朝著高效和經(jīng)濟這兩個方面來發(fā)展。

分布式能源系統(tǒng)；市場格局；下游市場開拓；消費需求

1　中國和世界天然氣市場下游市場格局的分別比較

天然氣具有潔凈，高效，儲量豐富，價格穩(wěn)定等特點，在人們的日常生活中和社會生活中的重要性是不言而喻的。從居家過日子的做飯，取暖，到作為汽車燃料，到作為發(fā)電能源，到工商業(yè)用途可以說是包羅萬象地分布在我們生活中的方方面面。

1.1世界天然氣能源的日產(chǎn)量走勢和消量費走勢

由于近年來，世界能源壓力的不斷增大，再加上人們環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展意識的不斷提高，在這種形勢下，清潔、優(yōu)質(zhì)、高效的天然氣能源正日益受到重視，大力發(fā)展天然氣已成為世界各國改善環(huán)境和保持經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。為了適應(yīng)國家推動能源革命的迫切要求，建立現(xiàn)代天然氣能源產(chǎn)業(yè)體系，應(yīng)對天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展所遇到的挑戰(zhàn)已勢在必行[2]。據(jù)統(tǒng)計，2015年世界天然氣產(chǎn)量3538.649969十億m3，同比增長2.18%。2015年世界天然氣消費量達(dá)到3468.648852十億m3，同比增長1.7%。關(guān)于具體的2012～2015年度天然氣日產(chǎn)量走勢情況和天然氣消費走勢情況分別見表1～2。

1.2國內(nèi)天然氣下游市場的相關(guān)情況

在我國，長期以煤炭作為最主要的能源，而天然氣在能源市場中并不占主流，這也導(dǎo)致了我國的天然氣消費需求比與世界平均水平相比有著較大差距。據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年我國天然氣消費比不到6.3%，而同期的世界天然氣消費比達(dá)到了24%。作為世界第三大天然氣消費國，我國人均天然氣消費量僅為123m3/人，遠(yuǎn)低于全球平均452m3/人的水平，更不及OECD國家的1265m3/人。這主要與我國長期以來的能源結(jié)構(gòu)和能源消費觀念有關(guān)。從長遠(yuǎn)來看，這顯然是亟待改觀的。我國的2012～2014的天然氣消費結(jié)構(gòu)天然氣分區(qū)域用氣情況見表3。

表1　2012～2015世界天然氣能源日產(chǎn)量走勢情況

表2　2012～2015年度天然氣能源消費量走勢情況

從天然氣的消費量來看一直在持續(xù)穩(wěn)定增長。此外，我國的天然氣分區(qū)域用氣情況在持續(xù)增長。并且，北方地區(qū)的用氣量總體大于南方地區(qū)，西部地區(qū)的用氣量總體大于東部地區(qū)。其中用氣量最大是東北地區(qū)，其次是西北地區(qū)和中西部地區(qū)。用氣量最小的是長三角地區(qū)。這主要與西部地區(qū)，尤其是東北地區(qū)的天然氣資源較豐富有關(guān)。

表3　我國的2012～2014天然氣消費結(jié)構(gòu)（以億m3為單位）

2　分布性能源是天然氣高效利用的最佳途徑

2.1分布性能源系統(tǒng)簡介

分布式能源系統(tǒng)（Dist ributed Energy System）簡稱DES，是在有限區(qū)域內(nèi)冷熱電三聯(lián)供（CCHP）技術(shù)，通過管網(wǎng)和電纜向用戶同時提供電力，蒸汽，熱水和空調(diào)用冷凍水服務(wù)的綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)，所以總稱“冷熱電聯(lián)供”（DES/CCHP）。其原理在于，對一次能源通過各種轉(zhuǎn)換方式的組合，最大程度地提高其效率性和經(jīng)濟性，給用戶的生活及工商業(yè)等方面提供終端能源服務(wù)。它最大的優(yōu)勢是：

（1）能源轉(zhuǎn)化過程中的不可逆損失較小，能源使用效率較高。尤其是在一些工商業(yè)密集區(qū)或居民密集區(qū)，這方面的優(yōu)勢更為明顯，其能源使用效率可以由原先的70%提高到90%，更進(jìn)一步地實現(xiàn)了能源的充分利用，減少了能源的浪費，滿足了節(jié)能的需要。

（2）DES/CCHP發(fā)電是在10kV電壓下就地直供的，有效地避免了不必要的損失，有效地減少了運營方面的費用。此外，它依靠大電網(wǎng)的巨大能量來保證供電的負(fù)荷，電壓和頻率相對較穩(wěn)定，可作為事故備用電源。

（3）分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)周期相對較短，全年運行時間可達(dá)5000～6000h。可以說是在很大程度上提高了性價比，充分實現(xiàn)了天然氣的高效使用。

2.2國外分布性能源系統(tǒng)的應(yīng)用狀況

在國外，分布性能源系統(tǒng)已經(jīng)得到了較廣泛的使用。從美國于1978年開始研發(fā)這一系統(tǒng)起，世界各國對于分布性能源系統(tǒng)的開拓都相繼起步。目前，在歐美國家和一些亞洲國家都已經(jīng)在分布性能源系統(tǒng)的使用上至臻成熟。以美國為例，截止去年，美國在公共建筑中使用分布性能源系統(tǒng)的數(shù)量已經(jīng)超過1000座，總裝機容量超過4.9GW；在工業(yè)系統(tǒng)使用布性能源系統(tǒng)的數(shù)量已經(jīng)超過1000座，總裝機容量超過45.5GW。在歐洲也已經(jīng)達(dá)到十分可觀的比例。現(xiàn)在，歐洲國家由于分布性能源系統(tǒng)的大量普及，在能源使用效率上也提高了1/4左右。

2.3我國應(yīng)當(dāng)如何正確開發(fā)和使用分布式能源系統(tǒng)

國外應(yīng)用分布性能源系統(tǒng)的經(jīng)驗，自然對于我國而言也有著重要的借鑒意義。但是，由于在具體國情上的不同，所以我國在開發(fā)和使用分布性能源系統(tǒng)上，也要充分結(jié)合我國的國情，不能照搬國外的經(jīng)驗。以建筑用能為例，我國建筑用能的特點是：

（1）我國的城市建筑相對較密集，城市人口大多居住在市中心區(qū)，不像國外很多市民選擇在郊區(qū)居住。

（2）由于我國人口基數(shù)大的特點，對建筑用能的總體需求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國外。尤其是對熱水，對空調(diào)等方面的需求。

（3）我國的居民區(qū)常常與其他區(qū)域如工業(yè)區(qū)，商業(yè)區(qū)混雜。不像國外，居民區(qū)通常與其他區(qū)域涇渭分明。

尤其是近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，更是導(dǎo)致了城市內(nèi)的能源使用壓力暴增。這對于分布性能源系統(tǒng)的開發(fā)和使用，是個得天獨厚的機遇。

2.4以某大學(xué)城能源站為例，兼談應(yīng)用分布性能源系統(tǒng)在我國的開發(fā)和使用

基于分布式能源系統(tǒng)的主要設(shè)備建立不同能源系統(tǒng)，根據(jù)冷熱電負(fù)荷需求、能源價格和設(shè)備技術(shù)信息等，運用非線性整數(shù)規(guī)劃方法，建立分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)化模型。這是分布式能源系統(tǒng)開發(fā)和使用的初始原則[3]。以某大學(xué)城為例，這是一片面積達(dá)到18km2的區(qū)域，總?cè)丝谶_(dá)30萬，其中大學(xué)生20萬，居民10萬。其中學(xué)生每天需求60℃的熱水共40L，居民每天需求60℃的熱水共60L。如此龐大的人口基數(shù)和需求量，決定了一方面能源的供應(yīng)要確保連續(xù)性；另一方面又要盡可能地做到節(jié)能，減少能源的浪費。

目前，該能源站選用2臺FT8 Twin燃?xì)廨啓C，單臺發(fā)電輸出為51.35MW，一次發(fā)電效率為38.4%。由于2臺FT8 Twin燃?xì)廨啓C的并聯(lián)組合，帶一臺發(fā)電機，一臺余熱鍋爐和一臺汽輪機，所以在實際的運行中，基本能滿足整個大學(xué)城的需要。最大程度上實現(xiàn)了資源的充分利用，減少了資源浪費。這對于我國的布性能源系統(tǒng)的開發(fā)和使用，是一個具有推廣價值的范例。最大程度上實現(xiàn)了資源的充分利用，減少資源浪費，這無疑是十分符合我國的國情的。

3　天然氣市場開拓分布式能源的作用

即使是對于經(jīng)營天然氣的城市煤氣公司而言，DES也是它們擴展天然氣市場的重要方向之一。以廣州煤氣公司為例，它和大鵬企業(yè)簽訂的一期合同達(dá)到了410000m3/d，遠(yuǎn)期目標(biāo)為1200000m3/d。但到了2006年，只能供應(yīng)128000m3/d，僅僅能夠滿足不到二十萬人口的日常使用。

已具有天然氣項目的該地區(qū)，通過發(fā)展DES項目，能夠得到更多開拓市場的機會，而還沒有開發(fā)天然氣項目的地區(qū)，如果選擇在一開始就規(guī)劃DES/CCHP項目，就不需要面對聯(lián)合循環(huán)電站和城市煤氣的兩難局面。對于沿海有LNG項目的地區(qū)而言，采用罐箱運輸和管網(wǎng)輸送相互配合的送氣方法，可以保證在節(jié)省運輸成本的同時，也不會受制于管道覆蓋范圍的影響，這也是目前開發(fā)天然氣市場最高效的方式。

目前利用天然氣發(fā)電是最主要的領(lǐng)域，利用天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的方法，其發(fā)電效率可以達(dá)到一半以上。主要的發(fā)電方式有兩種：第一種是建造大型的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，將發(fā)電項目集中入網(wǎng)；第二種是建立DES/CCHP，在某些冷、熱、電的負(fù)荷中心或單獨的建筑工廠采用分布式發(fā)電系統(tǒng)。

4　結(jié)語

對于電網(wǎng)企業(yè)來說，采用DES/CCHP并不會對整個電網(wǎng)形成沖擊，也能夠保障電力企業(yè)的利益。對于目前我國缺電嚴(yán)重的現(xiàn)象來說，一味地采用遠(yuǎn)距離輸電會徒增損耗。DES/ CCHP能夠直接供應(yīng)電力和熱能，在很大程度上減輕遠(yuǎn)距高壓電網(wǎng)的工作負(fù)擔(dān)，并為電網(wǎng)起到錯峰填谷的作用，另外，DES/CCHP需要電網(wǎng)對頻率和安全性的保障，因此電網(wǎng)企業(yè)還可以適當(dāng)收取一些費用，協(xié)調(diào)兩者之間的利益，共同發(fā)展。

[1]李 娜.天然氣分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展[J].電力科技與環(huán)保，2013，4（6）：56～60.

[2]姜子昂，馮 勐，張 宏，李 雋.關(guān)于推動中國天然氣能源革命的思考[J].天然氣工業(yè)，2015，3（2）：152～155.

[3]張 濤，朱 彤，高乃平，吳 竺.分布式冷熱電能源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及多指標(biāo)綜合評價方法的研究[J].中國電機工程學(xué)報，2015，14（6）：252～255.

F426.22

A

2095-2066（2016）31-0134-02

2016-10-13

王 坤（1979-），男，漢族，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，本科，主要從事企業(yè)管理工作。