胡俊強 姜福長

摘 要：為分析分布式能源供熱方式和傳統(tǒng)的中小型鍋爐集中供熱方式的成本，建立了適用于不同供熱方式的成本分析方法，并結合傳統(tǒng)的中小型鍋爐集中供熱調查情況及典型分布式能源供熱參數(shù)，詳細分析了中小型燃煤鍋爐、中小型燃氣鍋爐、分布式能源的供熱成本。分布式能源供熱平均成本約為46.71元/GJ，是中小型燃煤鍋爐的57.28%，是中小型燃氣鍋爐的33.79%。

關鍵詞：鍋爐；分布式能源；供熱成本

1 引言

分布式能源系統(tǒng)（Distributed Energy System）利用一次能源轉換技術，對產(chǎn)生的能量進行綜合運用，在一個區(qū)域內提供電、熱、冷等多種終端能源產(chǎn)品。

中國承諾“到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年減少40%～45%”[1]?！笆濉逼陂g我國擬建設1000個左右天然氣分布式能源項目，并擬建設10個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。設定目標到2020年，在全國規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機規(guī)模達到5000萬千瓦，初步實現(xiàn)分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)化[2]。

與傳統(tǒng)的中小型鍋爐集中供熱方式相比，天然氣分布式能源NOx排放量可以控制在100mg/Nm3，CO排放量可以控制在100mg/Nm3，排放降低了約80%；傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)機組的能源利用效率一般在50%左右，而天然氣分布式能源系統(tǒng)，實現(xiàn)了能源梯級利用，利用效率可達80%-90%。

發(fā)展天然氣分布式能源雖然有良好的政策支持、技術基礎和環(huán)境條件，但對于天然氣分布式能源系統(tǒng)設備而言，氣價/電價比的迅速攀升極大地影響了分布式熱電聯(lián)產(chǎn)技術的推廣[3]。盡管如此，天然氣分布式能源在供熱成本上相對于傳統(tǒng)的中小型供熱方式仍然具有優(yōu)勢。

2 供熱成本研究與分析

2.1 分析方法

中小型鍋爐集中供熱采用燃煤或者燃氣的方式將一次能源的能量轉化為水蒸汽攜帶的熱能，運行過程中主要的成本來自采購燃料的費用。

天然氣分布式能源采用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電、供熱、供冷，天然氣燃燒主要用于推動燃氣輪發(fā)電機組做功和發(fā)電。燃氣輪機排放的煙氣則用于產(chǎn)生蒸汽，并最終用于蒸汽輪發(fā)電機組發(fā)電和供熱，屬于余熱利用。天然氣分布式能源供熱的主要影響是減少了蒸汽輪機的發(fā)電量。

綜合上述特點，針對分布式能源與中小型鍋爐供熱的特點，為利于對比分析，將供熱成本分為供熱燃料成本和供熱影響發(fā)電折算成本兩個組成部分。

2.2 中小型燃煤鍋爐供熱成本分析

令Wc為燃煤鍋爐蒸發(fā)量（t/h），mc為消耗標煤（t/h），rc為標煤價（元/t），Hc為蒸汽焓值（kJ/kg），A1c為供熱燃料成本（元/GJ），A2c為供熱影響發(fā)電折算成本（元/GJ），Ac為供熱合計成本（元/GJ），則：

在計算供熱影響發(fā)電折算成本時，假定供熱蒸汽用于推動汽輪發(fā)電機組做功并發(fā)電，令？濁c為蒸汽輪發(fā)電機組發(fā)電效率，Sc為上網(wǎng)電價（元/kWh），則：

結合式（1）（3）（4）并綜合中小型燃煤鍋爐調查情況，得到中小型燃煤鍋爐供熱成本如表1所示。

2.3 中小型燃氣鍋爐供熱成本分析

令Wg為燃煤鍋爐蒸發(fā)量（t/h），mg為消耗標煤（t/m3），rg為標煤價（元/m3），Hg為蒸汽焓值（kJ/kg），A1g為供熱燃料成本（元/GJ），A2g為供熱影響發(fā)電折算成本（元/GJ），Ag為供熱合計成本（元/GJ），？濁g為假定蒸汽輪發(fā)電機組發(fā)電效率，Sg為上網(wǎng)電價（元/kWh），依據(jù)公式（1）（3）（4）得：

綜合中小型燃氣鍋爐調查情況，得到中小型燃氣鍋爐供熱成本如下表2所示：

2.4 分布式能源供熱成本分析

令Bd為分布式能源的蒸汽輪發(fā)電機組熱耗（kJ/kWh），Sd為燃氣發(fā)電上網(wǎng)電價（元/kWh），A1d為供熱燃料成本（元/GJ），A2d為供熱影響發(fā)電折算成本（元/GJ），Ad為供熱合計成本（元/GJ），則：

綜合典型分布式能源參數(shù)，得到分布式能源供熱成本如表3所示：

3 供熱成本對比分析

圖1所示為中小型燃煤鍋爐、中小型燃氣鍋爐和分布式能源供熱成本曲線。

圖2所示為中小型燃煤鍋爐、中小型燃氣鍋爐和分布式能源供熱成本中燃料成本占用的比例曲線。

從圖1中可分析得到，中小型燃煤鍋爐供熱平均成本為81.55元/GJ，中小型燃氣鍋爐供熱平均成本為138.23元/GJ，分布式能源供熱平均成本為46.71元/GJ，分布式能源供熱平均成本是中小型燃煤鍋爐的57.28%，是中小型燃氣鍋爐的33.79%，分布式能源供熱具有非常明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

從圖2中可分析得到，中小型燃煤鍋爐供熱成本中，燃料成本占的平均比例為35.86%；中小型燃氣鍋爐供熱成本中，燃料成本占的平均比例為55.51%；分布式能源進行余熱利用，沒有燃料成本。天然氣燃料價格的昂貴直接增加了燃氣鍋爐的供熱成本，而分布式能源供熱，由于合理地利用廢熱，減少了對燃料的依賴，從而極大地降低了供熱成本。

4 結論

分布式能源供熱平均成本約為46.71元/GJ，是中小型燃煤鍋爐的57.28%，是中小型燃氣鍋爐的33.79%。

分布式能源供熱，利用了燃氣輪機排氣攜帶的廢熱能，沒有對燃料的依賴性，從而相對于傳統(tǒng)的供熱方式具有非常明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

參考文獻

[1]馬悅，董舟.分布式能源系統(tǒng)的研究及配置方案分析[J].節(jié)能，2011，345（4）：15～19.

[2]關于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見.發(fā)改能源[2011]2196號.

[3]黃東風.分布式能源發(fā)展的影響因素分析[J].能源工程，2005：7～10.