天然氣分布式能源系統在廣西的發展及應用探討

豆鵬亮 黃孝軍 梁增勇 彭懷玉

摘要：本文結合分布式能源系統的特點和廣西的實際條件，對其在廣西應用的適應性和可行性進行定性和定量分析。通過文獻調查和現場調研對天然氣分布式能源系統在廣西的實際應用情況進行了深入了解，并總結了在發展過程中存在的問題。針對廣西的實際情況，提出了一系列發展建議，為進一步發展分布式能源系統提供了新的思路。

關鍵詞：天然氣分布式能源系統；冷熱電聯供；廣西天然氣利用

中圖分類號：X37 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0247-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.153

Development and application of natural gas distributed energy system in Guangxi

Dou Pengliang1，Huang Xiaojun2，Liang Zengyong2，Peng Huaiyu2

（1 Nanning Exploration﹠Survey Institute，Nanning Guangxi 530001，China；2 Hualan Design﹠Consulting Group. Nanning Guangxi 530011，China）

Abstract：This paper combines the characteristics of the distributed energy system and the actual conditions in Guangxi， makes a qualitative and quantitative analysis of its adaptability and feasibility in Guangxi.Through literature surveys and on-site investigations， an in-depth understanding of the actual development of natural gas distributed energy systems in Guangxi was made， and the problems in the development process were summarized. Aiming at the actual situation in Guangxi， a series of development proposals have been put forward to provide ideas for the further development of distributed energy systems.

Keywords： Natural gas distributed energy system；Combined cooling heating and power；Guangxi Natural Gas Utilization

在我國過去幾十年經濟層面取得巨大成就的同時，以煤炭為主的能源結構所造成的環境污染問題也日益嚴重，解決環境問題已經成了我國未來發展的重大課題。廣西空氣質量雖然整體較好，但近年來也呈惡化趨勢，同樣也面臨著改善能源結構，建立多元化能源供應體系，解決日益惡化的污染問題。

天然氣作為一種優質、高效、清潔的能源，已經越來越被人們所接受，加大天然氣利用規模是我國優化能源結構、提高能源利用效率、降低碳排放強度、改善環境污染的有效途徑之一。我國政府積極推動能源戰略重大調整，先后做出了西氣東輸，加快引進天然氣的決定。廣西作為西氣東輸二線工程的重要一環，具備了獲得充足天然氣供應的條件，為天然氣在廣西的廣泛應用打下了堅實的基礎[1]。

天然氣分布式能源系統是大電網集中供電系統的重要補充，是天然氣高效利用的最佳途徑。近年來，我國的天然氣分布式能源系統獲得了一定發展，為國家節能減排做出了很大貢獻。但是，限于政策導向、技術裝備、氣源供應、認識角度、市場管理等問題，我國的分布式系統發展比較緩慢，總體上還處于起步階段，目前在北京、上海、廣東等大型城市已經有一些項目投入運行[1]，取得了明顯的經濟、環境和社會效益。廣西作為西南地區較為偏遠的省份，雖有幾個已建成并投入使用的天然氣分布式能源項目，但總體來說還是落后于發達地區，本文將從廣西地區的實際情況出發，從廣西現狀條件、政策、技術等各個層面來探討分布式能源系統在廣西地區的發展和應用問題。

1 天然氣分布式能源系統簡介

天然氣分布式能源系統也稱為燃氣冷熱電三聯供系統（CCHP），屬于分布式能源，是傳統熱電聯產的一種進化和發展。它是指布置在用戶附近，以燃氣為一次能源用于發電，并利用發電余熱制冷、供熱，為用戶提供冷、熱電的各種負荷需求的分布式供能系統。

按照供應范圍，天然氣分布式能源系統可以分為區域型（DCHP）和樓宇型（BCHP）兩種。區域型系統主要是針對各種工業、商業、科技園區、大學城等較大的區域所建設的冷熱電能源供應中心，設備一般采用容量較大的機組，往往需要建設獨立的能源供應中心，還要考慮冷熱電供應的外網設備。樓宇型系統是針對具有特定功能的建筑物，如寫字樓、商廈、醫院及某些綜合性建筑所建設的冷熱電供應系統，一般僅需容量較小的機組，機房往往布置在建筑物內部，不需考慮外網建設[2]。

根據燃料不同，可分為燃用化石能源、燃用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等幾種。燃用化石能源的動力裝置有：微型燃氣輪機、內燃機、常規的柴油發電機、燃料電池；利用可再生能源發電技術有太陽能發電、風力發電、小水力發電、生物質發電等；利用二次能源的有氫能發電技術。而根據用戶需求不同，則可分為電力單供、熱電聯產方式（CHP）和熱電冷三聯產（CCHP）等方式[3]。

2 天然氣分布式能源系統的特點和在廣西的適用性

2.1 優化能源結構

天然氣分布式能源系統以天然氣為一次能源，符合國家“十三五”能源規劃和節能減排政策，有利于改善和優化我國以煤炭為主的能源結構，同時天然氣在分布式能源系統中的應用還具有提高輸氣管線利用率，平衡夏季天然氣冗余、冬季天然氣供應短缺的季節消耗不平衡，削峰填谷緩解電力緊張等優勢。

廣西電源結構主要為水電和火電，比例約為 50：49。水電比重大，“靠天吃飯” 的現象較為嚴重。在來水偏枯或者特枯的年份，電網就可能出現拉閘限電的情況；而火電受到煤價、運輸條件和存儲能力等多方面的限制，造成了目前廣西電力供應抗風險能力較差，對負面影響的響應速度快。

隨著中石油西氣東輸二線廣州至南寧支線、中緬油氣管線、欽州LNG和廣西中石化北海LNG液化天然氣輸氣管道的陸續建成，廣西天然氣供應能力大力改善，這些都為天然氣在廣西大規模應用打下了堅實的基礎。天然氣分布式能源系統作為應用天然氣的超級大戶，其大力發展必將為廣西的能源結構改善做出巨大的貢獻。

2.2 提高能源綜合利用效率

從理論上講，大電網的集中式能源模式效率是高的，然而這僅僅是考慮了轉換和輸送環節，從整個能源系統分析可能會得出不一樣的結論。大火電機組發電雖然效率高，但是由于供熱規模和供熱半徑的局限，發電余熱無法有效利用，故其綜合能源利用效率無法與天然氣冷熱電分布式相比較[4]。冷熱電三聯供由于建設在用戶附近，不但可以獲得40%左右的發電效率，還能將溫廢熱回收利用供冷、供熱，實現了能源的綜合梯級利用，其能源利用率可達80%以上，比一般的凝汽式發電廠和燃氣-蒸汽聯合循環機組高得多。另外，與傳統長距離輸電相比，它還能減少4%的線損。實際比較數據見表1[2]。

2.3 輸配電損小

天然氣分布式能源系統一般靠近用戶側安裝供電、供冷及供熱，不僅省去了長途輸電設施、多層變電、配電系統的電網建設，還提高了供電可靠性，降低輸變電損耗，從而優化了電力系統。

廣西現有主要水電分布在中部的來賓網區及北部的河池網區，火電主要分布在南部沿海的欽防北網區和中部的來賓網區。來賓和沿海欽防北網區電源較為集中，但負荷總量不大，需外送電力多，造成局部送出網架送電壓力較大。而百色、梧州和玉林等網區則缺乏主力電源支撐，大部分用電需遠距離輸送，電網抗風險能力較差，輸送損耗大。分布式能源的應用可以有效地減少電力的輸送損耗。

2.4 排放低、環境效益高

天然氣分布式能源系統采用天然氣做燃料，環境性能好，能有效減少有害物的排放總量，SO2和固體廢棄物排放量幾乎為零，溫室氣體、CO2減少量50%以上，NOx減少80%，總懸浮顆粒物減少95%，減排效果非常明顯。根據相關研究，與煤電相比，天然氣發電的環境價值為8.964min/kWh?？紤]了環境價值后，三聯供系統將具有更好的經濟性，其大力推廣將促使經濟發展與生態環境更加平衡協調，為建設“美麗廣西”奠定堅實基礎。

2.5 增強建筑物能源供應的安全性

天然氣分布式能源系統是布置在用戶端的能源系統，在供能可靠性及安全性方面具有較高的靈活性。當所在地的用戶出現故障時，可主動與公用電網斷開，可減小對其他用戶的影響；當公用電網故障時，可自動與公用電網斷開，獨立向用戶供電，提高了用戶的用電可靠性；尤其對于工廠、醫院等本來就需要備用電源，采用三聯供可以兼做備用電源。

2.6 具有較好的經濟性

分布式能源系統和燃氣鍋爐、燃氣-蒸汽聯合循環機組每消耗1m3 天然氣所能得到的經濟效益如表2所示。

從上表可知，相同燃料消耗量下分布式能源系統所得到的經濟效益最高[2]。從以上特點可以看出，天然氣分布式能源與傳統集中式供能方式相比，具有優化能源結構、能效高、清潔環保、安全性好、經濟效益好、不需要遠距離輸送等優點，有利于促進廣西供電電源“多元化”發展，積極消納廣西富裕的天然氣。因此，天然氣分布式能源項目非常適合在廣西大力推廣，其發展潛力巨大。

3 分布式能源系統在廣西應用的現狀及存在的問題

3.1 應用現狀

華電南寧華南城分布式能源項目是廣西首個以天然氣為燃料的冷熱電聯供項目，于2014年10月建成并投入運行，規模為2×60MW，年發量6億kW，是目前國內最大的分布式能源站。

華能第一個分布式能源示范項目—華能桂林燃氣分布式能源項目于2014年12月開工建設，總投資約14億元，年用天然氣2.5億m3，年發電量10. 02億kW，年供熱量338萬吉焦，年產值約11億元[5]。

近幾年，在遠大公司的推動下，樓宇式分布式能源系統在廣西也得到了一定的發展。桂林羅山湖樓宇分布式能源系統采用冷凝熱回收、高效煙氣板交、一體化輸配系統等節能技術，僅節能性技術每年可為客戶節省近368萬元，同時在系統設計上充分利用一切可利用余熱，使能源綜合利用率高達90%以上，大大節省能源費用，提高系統經濟性，為客戶創造獨特的價值。

3.2 存在問題

（1）無油少氣，管網發展滯后。廣西沒有自產天然氣，這段自建區以來沒有長輸管道燃氣的歷史，直到2012年12月30日西氣東輸二線工程廣西段建成通氣后才宣告結束。無論是天然氣主干管網還是城市燃氣管網，廣西的基礎設施建設都是相對滯后的。全區天然氣輸配管網互助保障新機制未形成，中石化與中石油兩大管網各自為政，互不相通。燃氣管網規劃落地難，建設成本攀升。城鄉用氣發展水平不均衡，部分郊區輸配管網覆蓋率較低，服務設施少。以華南城項目為例，由于中石油燃氣管線規劃變更，延遲建設通氣，耽誤了項目投產時間，無法如期給企業供熱，導致最大的熱用戶富士康和華南城自建鍋爐供熱，項目利用小時數低，致使項目的經濟性嚴重下降。

（2）缺乏冷熱價格制定機制。由于目前的配套價格機制，分布式能源系統總體效益情況一般。目前天然氣分布式能源的氣電價格無法按照能源用途進行細致分類。在現階段，天然氣分布式能源的余電只向電網企業出售，沒有進行氣電價格的分類制度，無法建立統一的分布式能源系統指導價格以及電價、熱價、冷價與氣價連動機制。這在很大程度上增加了天然氣分布式能源系統的經濟造價，降低其經濟效益。廣西地區天然氣價格機制不完善，缺乏燃氣發電、分布式供能、燃煤（重油）鍋爐替代以及可中斷用戶等分類氣價和季節性峰谷氣價政策。

（3）設備國產化較低，設備的造價和維護等費用較高。天然氣分布式能源設備對國外生產廠家的依存度較高，設備國產化較低，設備的造價和維護等費用較高，在廣西當地缺少天然氣分布式能源主機設備、余熱利用等設備制造廠家，這些因素在很大程度上影響了天然氣分布式能源的經濟效益。

（4）社會認知度不高。政府部門、能源企業、投資方以及用能用戶對天然氣分布式能源認識不足，對其優越性認識不清、對國家要求優化天然氣使用結構和利用方式的政策認識不足、對其產業發展的認識和定位各不相同、對其產業發展的基本原則和應用條件認識不足等，這些均不利于天然氣分布式能源產業的推廣。

4 分布式能源系統在廣西的發展建議

（1）提高分布式能源社會認知度，并依托政府做好分布式能源的推廣，拓展用能用戶，引導企業主動使用分布式能源站余熱利用產生的冷熱量，提高項目的熱電比和熱經濟性。（2）在規劃選址階段和可行性研究階段應進行嚴格把關，成立天然氣分布式能源技術把關小組，對項目的廠址、負荷、氣源、氣價、周邊環境、反算上網電價等各項關鍵建設條件把關，并充分論證；各項主要建設條件得到論證并通過后，應迅速加快項目的立項和建設進度，避免用戶流失，防止出現華南城項目建成后運行效果差的情況。（3）地方政府針對分布式特點制定相應的電價、電量機制，完善市場秩序，引導行業健康發展。鼓勵體制創新，在電力體制改革背景下，賦予了企業更多靈活性，鼓勵各合作方之間創新合作模式，嘗試多種冷、熱、電價格制定機制，比如電力直供、生命周期成本定價等。（4）分布式能源是節能減排項目，在分布式能源的建設運營中，政府應從財稅、補貼、法律法規等方面給予更多扶持。（5）建議在經濟發達、天然氣資源豐富、能源需求量多的城市，如南寧、柳州等，加快建設一批天然氣分布式能源試點項目，探索制約天然氣分布式能源項目推廣的因素，形成促進天然氣分布式能源項目規?；?、規范化發展的管理辦法、標準體系以及政策措施，為未來天然氣分布式能源項目的發展提供示范效應。（6）示范項目引領行業發展。針對典型性項目，地方政府從宏觀政策、發展引導、機制協調等方面加大扶持力度，建設示范項目，各合作企業從商業模式上進行多途徑探索，帶動天然氣分布式能源行業健康有序發展。（7）鼓勵技術創新。天然氣分布式能源是城市供能系統一部分，是大網的補充，也是未來城市微能源網的重要源點，鼓勵建設天然氣分布式能源微網系統、區域智能供能項目、其他微能源系統，構建基于微網和多能互補分布式能源的能源互聯網。（8）地方政府加大招商引資力度，引進天然氣分布式能源主要設備廠商入駐廣西建廠，為廣西天然氣分布式能源發展提供良好的供貨渠道和售后條件，促進行業人才培養；探索發展總承包、能源合同管理等新型模式，助推行業發展。

5 結語

天然氣分布式能源系統具有其獨特的優勢，結合廣西的實際條件進行定性和定量分析，得出其在廣西的發展具有廣闊前景的結論。通過文獻調查和現場調研對天然氣分布式能源系統在廣西的實際發展情況進行了深入了解，其發展雖然落后于發達省市，但也呈迅猛發展之勢，當然發展的過程中也存在著種種問題，這些問題正是在發展中急需解決的。針對廣西的實際情況，提出了一系列發展建議，為分布式能源系統在廣西的進一步發展提供了思路。

參考文獻

[1]陳紅盛.天然氣分布式能源系統發展面臨的問題及建議[J].煤氣與電力，2013，33（07）：A15-A17.

[2]何忠.天然氣分布式能源系統的應用及探討[J].能源與節能，2011（4）：11-18.

[3]羅凌睿，何潤民.天然氣在分布式能源系統中的應用[J].西南石油大學學報，2010，3（4）：19-21.

[4]林世平，李先瑞，陳斌.燃氣冷熱電分布式能源技術應用手冊[M].北京：中國電力出版社，2000.12.

[5]梁金祿，李巖，方麗萍，鐘瑩瑩，周雄.廣西工商業用氣及天然氣分布式能源發展狀況[J].欽州學院學報，2016，31（10）：13-17.

收稿日期：2018-05-04

作者簡介：豆鵬亮（1986-），男，碩士，工程師，研究方向為能源方面。