上海市節(jié)能協(xié)會(huì)工業(yè)領(lǐng)域分布式供能發(fā)展研究課題組 施明融 吳 亮 畢毓良

隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染防治壓力不斷加大。以可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問(wèn)題日益突出，損害人民群眾身體健康。工業(yè)企業(yè)燃煤鍋爐的使用是大氣污染的重要成因之一。

針對(duì)日益惡化的大氣環(huán)境，國(guó)務(wù)院于2013年9月印發(fā)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，指出要加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理：全面整治燃煤小鍋爐，加快推進(jìn)集中供熱、“煤改氣”和“煤改電”工程建設(shè)。上海市政府于11月出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步加大力度推進(jìn)燃煤(重油)鍋爐和窯爐清潔能源替代工作的實(shí)施意見(jiàn)》[以下簡(jiǎn)稱：66號(hào)文]，明確到2015年底全市將通過(guò)“煤改電”和“煤改氣”等技術(shù)完成2898臺(tái)燃煤(重油)鍋爐和窯爐的清潔能源替代。到2017年底，完成集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐的清潔能源替代。

天然氣分布式供能系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱：DES－Distributed Energy System）通過(guò)熱（冷）電聯(lián)產(chǎn)，提高能源綜合利用效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本的最低化，非常適合部分工業(yè)企業(yè)用戶替代燃煤鍋爐使用，特別是4蒸噸/時(shí)以上、年利用時(shí)間在4000小時(shí)以上的燃煤鍋爐替代首選方案。

DES是一種新型的供能系統(tǒng)（圖1），其基本特點(diǎn)是：系統(tǒng)構(gòu)建的基本原則是“以熱定電、熱電聯(lián)供、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”，系統(tǒng)能源綜合利用效率高；一次能源是天然氣等清潔能源；產(chǎn)品是復(fù)合能源，包括電能和熱（冷）能。分布式供能系統(tǒng)必須建設(shè)在用戶側(cè)，與低壓配電網(wǎng)連接，其生產(chǎn)的電能和熱能（包括冷能）就地消費(fèi)，不占用高壓電網(wǎng)資源和基本不發(fā)生電能輸送損失。

圖1 天然氣分布式供能系統(tǒng)典型架構(gòu)圖

DES比較傳統(tǒng)供能有如下優(yōu)勢(shì)：能源梯級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)能源綜合利用效率大于70%；節(jié)能減排，相比傳統(tǒng)供能可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能20%以上，減排溫室氣體40%以上；調(diào)峰削谷，一般隨用戶上下班起停，對(duì)電網(wǎng)具有調(diào)峰作用，能夠減小電網(wǎng)峰谷差；布置靈活，可以布置在建筑物的地下室和屋頂，有利于節(jié)約城市土地資源；提高能源安全系數(shù)，在大電網(wǎng)停電時(shí)，可以提供備用電力，提高用戶的供電可靠性；優(yōu)化能源系統(tǒng)，夏季能夠協(xié)調(diào)天然氣和電力的平衡供應(yīng)，優(yōu)化能源系統(tǒng)的運(yùn)行。由此，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)具有較大規(guī)模，我國(guó)政府也同樣予以大力提倡和支持。

DES按其用戶分類，可以分為民用性（下簡(jiǎn)稱CDES：Civil Distributed Energy System）和工業(yè)性（下簡(jiǎn)稱IDES：Industry Distributed Energy System）兩類。兩者的基本含義相同，而用能場(chǎng)所和特性有較大差別。迄今為止，本市的分布式供能項(xiàng)目多屬于民用性項(xiàng)目，以商業(yè)或者醫(yī)療機(jī)構(gòu)為主要服務(wù)對(duì)象，以調(diào)節(jié)空氣溫度為主要目標(biāo)。由于本市處于亞熱帶地區(qū)，空調(diào)在春秋季的負(fù)荷甚低，CDES系統(tǒng)容量配置受到很大限制。工業(yè)企業(yè)熱負(fù)荷一般比商業(yè)建筑大得多，IDES以滿足生產(chǎn)用熱（蒸汽或者熱水，少數(shù)有冷負(fù)荷）為主，負(fù)荷與氣候變化沒(méi)有密切關(guān)系，完全取決于產(chǎn)品生產(chǎn)是否飽滿，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的工廠，一般裝機(jī)需求規(guī)模大，可以帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排效果。

IDES是DES發(fā)展的新階段，相比CDES，IDES的機(jī)組容量更大、系統(tǒng)效率更高、節(jié)能減排的社會(huì)效益和能源成本降低的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益更好，供能率（系統(tǒng)供給企業(yè)的能量占企業(yè)總用能量的份額）更高。迄今，本市CDES項(xiàng)目的供能率均為20%左右，而IDES項(xiàng)目的供能率將在80%以上。

在工業(yè)領(lǐng)域推廣DES項(xiàng)目建設(shè)有利于促進(jìn)DES從政府推進(jìn)為主的示范性發(fā)展到政府政策指導(dǎo)、企業(yè)推進(jìn)為主的市場(chǎng)化發(fā)展；從社會(huì)節(jié)能減排效益為主到社會(huì)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益共贏；項(xiàng)目裝機(jī)容量從民用型的千瓦級(jí)到工業(yè)型的兆瓦級(jí)發(fā)展。

IDES具有嚴(yán)格的建設(shè)條件，并非所有工業(yè)企業(yè)全部適宜建設(shè)。主要有以下幾點(diǎn)：

（1）前提條件——企業(yè)不違背本市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)展方向。不符合本市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向的企業(yè)未來(lái)將面臨日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排等壓力，面臨關(guān)?；蛘咄膺w，因此不建議這類企業(yè)發(fā)展分布式供能。

（2）必要條件——有連續(xù)穩(wěn)定的用熱（冷）需求。一般要求年供熱利用小時(shí)超過(guò)4000小時(shí)（一般為二班制或者三班制），熱負(fù)荷平穩(wěn)連續(xù)；

（3）充分條件——具備燃?xì)夂碗娋W(wǎng)接入條件，廠區(qū)內(nèi)具有安裝場(chǎng)地。

IDES的發(fā)展可分為兩個(gè)階段：一是工廠型項(xiàng)目，2015年前為集中建設(shè)階段；二是園區(qū)型項(xiàng)目，2017年前為集中建設(shè)階段。

本市建設(shè)IDES潛力甚大：預(yù)計(jì)工廠型的裝機(jī)容量可達(dá)300MW，園區(qū)型的裝機(jī)容量可達(dá)1300MW，到2017年底，合計(jì)裝機(jī)容量可達(dá)1600MW，占全市DES總量的90%，占上海市發(fā)電裝機(jī)容量比重將從目前的0.07%提升至5.9%。

IDES項(xiàng)目的能源綜合利用效率，可達(dá)75%以上。與傳統(tǒng)供能系統(tǒng)比較，節(jié)能率和二氧化碳減排率均大于25%，二氧化硫和顆粒污染物的排放接近于零。

IDES項(xiàng)目滿足能源綜合利用率75%且年利用時(shí)間大于4000小時(shí)等條件時(shí)，將具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。相比用天然氣鍋爐供熱，其單位蒸汽成本將降低40%以上，投資回報(bào)年限將縮短至6年左右。

IDES對(duì)可靠性要求遠(yuǎn)高于CDES?？煽啃院徒?jīng)濟(jì)性是IDES的兩條腿，缺一不可。須按照企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和生產(chǎn)特點(diǎn)，制定系統(tǒng)可用系數(shù)和非計(jì)劃停用次數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。以全生命周期可靠性評(píng)估方法，推薦全生命周期可用率不小于84%。建議加強(qiáng)可靠性管理，當(dāng)前特別要重視明確系統(tǒng)優(yōu)化模式和對(duì)設(shè)備售后服務(wù)質(zhì)量的要求。

IDES從工廠型到園區(qū)型發(fā)展的每個(gè)階段，都應(yīng)按照自身特點(diǎn)選擇適合自身需求的自主型、介入型或者結(jié)合型等的運(yùn)營(yíng)模式，以達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

原動(dòng)機(jī)組國(guó)產(chǎn)化是IDES發(fā)展的必要前提。建議采取先本土化，后自主化，或自主化和本土化同步推進(jìn)的國(guó)產(chǎn)化實(shí)施策略。國(guó)產(chǎn)化啟動(dòng)已有長(zhǎng)足進(jìn)步，但是目前多頭布局，互不通氣，阻礙了國(guó)產(chǎn)化健康發(fā)展，建議政府有關(guān)部門研究引導(dǎo)，以求不失去歷史機(jī)遇。