燃氣冷熱電三聯供發展現狀及前景展望

余競

摘要：近年來，我國的現代化發展迅速，燃氣冷熱電三聯供系統，是指以天然氣為主要燃料帶動燃氣輪機或內燃機等燃氣發電設備而產生電力以滿足用戶的電力需求，系統排出的廢熱通過驅動吸收式制冷機供冷，同時還可提供生活熱水，充分利用了排氣的熱量。經過能源的梯級利用使一次能源利用效率從常規發電系統的40%左右提高到80%左右。在過去的數年中，我國數據中心產業實現了蓬勃發展，新基建提速，更是為數據中心產業實現新一輪騰飛注入強勁動力。而數據中心用電和用冷負荷波動小，常年需要供冷，符合三聯供系統的功能特點。文中針對三聯供系統在數據中心的應用進行了探討。

關鍵詞：燃氣冷熱電三聯供;發展現狀;前景展望

引言

燃氣冷熱電三聯供技術的核心組件是小型燃氣發電機組，利用吸收式制冷機回收余熱。它的做功原理是利用燃氣燃燒的高位熱能在發電機組中發揮作用，燃氣冷熱電三聯供技術能夠達成高品位電能的轉換，并利用發電后的余熱和余熱繼續供冷、供熱。三聯供系統的使用效率極高，可以滿足建筑區域的電力、供熱、供冷等不同需求，其能源有效利用率高達80%以上，且該技術可以很大程度上減少二氧化硫、固體廢棄物的排放，限制溫室氣體和NOx的排放，由于燃氣冷熱電三聯供技術的占地面積不大、耗水量較低，還可以應對突發性的安全供電事件，在國際上擁有廣泛的應用市場。我國北京、上海等一線城市開始少量嘗試使用天然氣冷熱電三聯供項目，以求合理的開發天然氣資源，有效利用人類能源。

1數據中心的用能特點

數據中心是由計算機場地（機房）、其他基礎設施、信息系統軟硬件、信息資源（數據）和人員以及相應的管理制度組成的實體。是為集中放置的電子信息設備提供運行環境的建筑場所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機區、輔助區、支持區和行政管理區等。其核心功能是保證服務器、存儲設備、網絡設備等各類信息設備穩定可靠工作，實現數據的存儲與管理，完成對信息資源的處理，為數字經濟的業務運營提供支撐。中國數字經濟總量2017年為27.2萬億元人民幣，2018年即達到31.3萬億元人民幣。預計到2025年，中國被創建、采集或是復制的數據總量將增長到48.6ZB，在全球數據總量中占比達到27.8%。作為海量數據的主要儲存與運算處理實體，中國數據中心行業近年來一直處于高速發展的階段。據相關統計，截至2017年底，在用數據中心的機架總規模已達166萬架，至2018年底，服務器在線裝機量已居世界第二位，中國IDC業務市場總規模達1228億元，同比增長29.8%。預計到2020年，具備一定規模的數據中心保有量將超過8萬個。中國數據中心行業規模的快速擴大，也引起了電力消耗量的快速增長。據相關報告估算，中國數據中心的耗電量約為1200億千瓦時，這一數據約占中國全國全社會用電量的2%。尋找一個能連續可靠運行、能源利用率高、污染小、經濟性比較好的能源系統，滿足數據中心對電能的需要，成為數據中心發展進程中面臨的問題。

2優化措施分析

2.1主要投資主體優劣勢分析

目前，燃氣冷熱電三聯供的投資主體主要為油氣公司、能源企業、投資公司和供電企業（南方電網綜合能源服務公司）等。對于油氣公司，由于其具有一定的天然氣壟斷優勢，因此可降低燃氣冷熱電三聯供項目燃料成本，但是在相關人才儲備和運維管理方面存在不足。油氣公司投資燃氣冷熱電三聯供項目，一方面是為擴大天然氣消耗，增加企業的收入;另一方面，在電力體制改革、能源發展形勢變化機遇下，投資燃氣冷熱電三聯供項目在未來還可以通過供電、供冷、供熱等服務獲得可觀利潤。對于能源企業，投資燃氣冷熱電三聯供項目拓展了已有業務，由發電企業逐步轉變為向客戶直接提供多種用能服務的能源服務商，搶占未來的能源服務市場。能源企業具有一定的相關專業人才優勢和運行管理經驗，但在燃氣供應及并網方面則處于劣勢，但對于同時擁有天然氣和發電業務的部分能源企業，在投資此類項目時具有較大優勢。對于一些投資公司，特別是私人企業，在激烈的能源服務競爭中看好燃氣冷熱電三聯供發展前景，業務開展較早，具有一定項目投資經驗和技術積累，在燃料供應和售電并網上處于劣勢。對于供電企業，投資此類項目時首先是在燃氣冷熱電三聯供并網及網源協調方面具有優勢，同時也可為能源站提供應急和備用服務，減少能源站冗余電力設施投入，降低能源站投資成本，但供電企業在相關專業的人才儲備以及燃料供應方面處于相對劣勢。此外，供電企業在全國各市縣具有下屬公司，掌握著當地用戶詳細的用能信息，便于優質服務客戶的快速篩選，從而可以快速布局燃氣三聯供項目。

2.2帶動智能冷熱氣網技術發展

燃氣冷熱電三聯供的發展，還將帶動天然氣管網、供冷/熱管網的智能控制及蓄能技術的發展，形成以天然氣分布式能源為基礎的智能供能區域。通過智能熱（冷）網，連接分布式能源站、換熱站和用戶，形成三位一體的集成智能供熱（冷）系統，實現少人值守、遠程監控，降低運行成本;采用氣候補償技術，根據室外溫度變化情況及時調整熱（冷）網調度順序;對換熱站二次側實施動態監控，實時掌控能耗狀況，對能耗數據進行統計、分析，優化控制策略，通過調節閥調整一次側流量、溫度，合理調節各用戶供熱（冷）溫度，避免供熱溫度過高或過低;結合熱計量推廣，采用大數據和全智能控制策略，根據監控數據、用能時段及用能區域的不同，提高熱源和熱網全系統對單個用戶的需求響應和分級控制，實現獨立控制、分時分區供能。

2.3區域一體化綜合能源服務

大多數燃氣冷熱電三聯供項目服務于新建的工業園區和公共建筑，具有開展增量配電和售電業務的有利條件。通過開展配售電業務，成立區域售電、售熱、售冷一體化能源服務公司，實現發、配、售一體化，實現區域綜合能源服務，進而更好地滿足用戶多樣化和定制化的需求，是燃氣冷熱電三聯供項目未來的重要發展方向。例如上海園區天然氣分布式供能，能源中心向樂園提供冷、熱、電、生活熱水等多種能量，實現園區一體化綜合能源服務。

結語

建議緊抓國家能源發展機遇期，積極爭取冷、熱、電需求旺盛的優質客戶，主動迎合能源技術發展趨勢，加快對燃氣冷熱電三聯供項目的市場及政策研究，采取多種形式，積極布局燃氣冷熱電三聯供發展，加快推進投資示范項目落地，以積累人才、技術、管理經驗，探索發展道路。鑒于目前燃氣冷熱電三聯供存在問題和發展趨勢，建議重點加強相關關鍵技術的科研攻堅投入，鼓勵研究燃氣三聯供與微電網、多種新能源（風、光、生物質、地熱等）、儲能的融合互補以及區域源網荷協調優化關鍵技術，開發自主新技術，引領該領域技術發展。由于我國燃氣冷熱電領域起步較晚，建議各投資主體積極結合自身優勢，加強相互間的交流合作，實現互利共贏。政府完善相應法規標準，給予一定補貼及相關優惠政策，共同推動燃氣冷熱電三聯供走上良性發展的道路。

參考文獻

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