鄢宇鑫

(遼寧電力勘測設計院,遼寧沈陽 110179)

遼寧省天然氣分布式能源發(fā)展的研究

鄢宇鑫

(遼寧電力勘測設計院,遼寧沈陽 110179)

本文所要研究的是遼寧省天然氣分布式能源發(fā)展等方面問題,對于我國北方嚴寒地區(qū)城市節(jié)約能源和保護環(huán)境具有重要的指導意義。通過從遼寧省經濟發(fā)展狀況、能源利用情況、采用天然氣分布式能源設備的技術特點等方面的分析,從而得出了天然氣分布式能源在節(jié)能、環(huán)保、發(fā)電、供熱、供冷、系統(tǒng)簡單等方面具有明顯優(yōu)勢,并建議采用燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組作為今后投資重點。

天然氣 分布式能源 遼寧省

天然氣分布式能源在國際上已經迅速發(fā)展，但是我國天然氣分布式能源尚處于起步階段。目前，我國天然氣供應日益增加，智能電網建設步伐逐步加快，專業(yè)化服務公司逐漸興起，天然氣分布式能源在我國已經具備大規(guī)模發(fā)展條件。當前大力推進天然氣分布式能源，具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義[1]。

1 遼寧省經濟發(fā)展狀況

遼寧省坐落于我國東北的南部，是工業(yè)基礎比較雄厚的工業(yè)大省。省內區(qū)域面積14.7萬平方公里。

全省14個地級市主城區(qū)戶籍總人口1417萬，省內經濟發(fā)展及能源消耗主要在14個地級市管轄區(qū)域。另外，遼寧省還有44個縣級市及縣城，總人口約1300萬人。

遼寧是新中國建設起來的最大的重工業(yè)基地。遼寧自然資源豐富，工業(yè)基礎雄厚，產業(yè)布局比較合理，區(qū)位上遼寧既是東北經濟區(qū)的中心，又是環(huán)渤海經濟圈的重要組成部分，同時也處于東北亞經濟區(qū)的中心。

遼寧省的優(yōu)勢工業(yè)產業(yè)主要集中在以下三方面：一是以石油天然氣為代表的原材料開采加工業(yè);二是以黑色金屬采礦、冶煉、鋼材壓延加工為代表的鋼鐵業(yè);三是以通用設備制造、交通運輸設備制造為代表的裝備制造業(yè)。裝備制造業(yè)目前成為遼寧第一大支柱產業(yè)。

2 遼寧省能源利用情況

“十一五”期間的2010年，遼寧省社會生產總值(GDP)為18278億元，增長率為14%;2010年遼寧省社會總用電量1660億千瓦時，增長率為11.5%。遼寧省“十二五”規(guī)劃將全省社會生產總值(GDP)目標定為2.2萬億元，所需能源總量還要增加。

3 氣體能源的展望

國家為改善能源結構，降低溫室氣體排放，在積極尋求新的一次能源的來源，氣體能源是倍受人們青睞的新能源。氣體能源指：石油天然氣、煤層氣、沼氣(生物質天然氣)、合成氣、和氫氣。因為氣體能源具有低碳、綠色、清潔、環(huán)保等特點[2]。

因此“，十二五”規(guī)劃綱要指出，要加大石油、天然氣資源勘探開發(fā)力度，促進天然氣快速增長，推動頁巖氣、煤層氣非常規(guī)油氣資源開發(fā)利用[3]。

2011年11月9日，國務院通過了《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，明確要求到2015年單位GDP二氧化碳排放較2010年下降17%。在此前的哥本哈根會議上，中國政府承諾，到2020年單位GDP二氧化碳排放強度比2005年下降40%～45%[4]。

2011年11月16日，中石油大連液化天然氣(LNG)接收站，已經接收第一艘液化天然氣運輸船伊克斯號，靠泊大連LNG接收站專用碼頭，開始系統(tǒng)預冷，這標志著大連LNG接收站試運行正式開始。

表1 阜新大唐合成天然氣成分表

大連LNG接收站主要接收來自卡塔爾、澳大利亞和伊朗等國家的LNG，經接收站汽化后的天然氣，通過大連至沈陽輸氣管道與東北和華北輸氣管網相連，供氣范圍可以覆蓋整個東北和部分華北地區(qū)“。十一五”期間，中石油建設的油氣管道長度為2.7萬公里，”十二五”期間，中石油集團建設的油氣管道里程將是“十一五”期間的兩倍，達到5.4萬公里，其中天然氣管道占到3萬公里。

大連LNG項目于2008年2月通過國家發(fā)展和改革委員會批準，同年4月正式開工建設，2011年4月機械安裝完工。一期建設規(guī)模為年300萬噸，設計供氣能力為年42億立方米;二期建設規(guī)模為年600萬噸，設計供氣能力為年84億立方米;遠期可以擴建到年1000萬噸，設計供氣能力為年135億立方米。

我國煤層氣資源豐富，埋深2000米的淺煤層氣地質資源量約36.81萬億立方米，居世界第三位“。十一五”期間，煤層氣開發(fā)從零起步，施工煤層氣井5400余口，形成產能31億立方米。2010年，煤層氣產量15億立方米，商品量12億立方米“。十二五”以來新增煤層氣探明地質儲量1980億立方米。

“十一五”期間，國內煤層氣開發(fā)主要集中在山西東南部沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣兩大產業(yè)化示范基地，擁有煤層氣對外合作經營權的中聯(lián)煤層氣及中石油、中石化等均已深耕這些區(qū)域。據(jù)了解，截至2010年底，這兩個地區(qū)的煤層氣產能已合計達31億立方米，且初步形成勘探、開發(fā)、生產、輸送、銷售和利用一體化產業(yè)基地。

“十二五”期間，這兩個產業(yè)化基地仍是國內煤層氣開發(fā)的重點。國家發(fā)改委印發(fā)的《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)提出，到2015年，兩個基地的產量目標分別為104億和50億立方米，占《規(guī)劃》所擬定的煤層氣地面開采160億立方米的96%，而五年內這兩個區(qū)域的煤層氣開發(fā)投資將達581億元，占到《規(guī)劃》擬定的“十二五”煤層氣開發(fā)利用總投資1200億元的近一半。

遼寧省曾經也是化石燃料的生產基地，為了深入挖掘化石燃料的潛力，現(xiàn)在阜新大唐合成天然氣項目也在緊鑼密鼓的進行，將為我們每年提供43×108Nm3/a，折合小時供天然氣氣量500000Nm3/h。其組分如表1。

合成天然氣低熱值34612kJ/Nm3(即8267kcal/Nm3)，天然氣質量符合GB17820-1999標準。

目前阜新首站到沈陽分輸站距離約120公里。沈陽分輸站壓力約4.0MPa(G)。

4 天然氣分布式能源采用設備的技術特點

天然氣分布式能源是以氣體燃料為主的熱力設備，只要將氣體燃料通過管道送到應去的地方，我們就可以在氣體管道能到達的地方建設能源輸出項目。以氣體燃料為主的分布式能源設備組成，主要是指燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。

首先，我們以天然氣為“燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)”的燃料為例，分析聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的熱效率。

我們過去設計的燃煤電站，采用熱力系統(tǒng)是“朗肯循環(huán)”系統(tǒng)。煤在鍋爐燃燒室內燃燒，中心溫度可達1400～1500℃左右，可超臨界機組的主蒸汽輸出溫度為566℃，超臨界機組熱力系統(tǒng)的熱效率基本可達到41%左右。由于金屬材料的技術性能制約，采用“朗肯循環(huán)”的熱力系統(tǒng)，就目前而言已經無法再提高熱力系統(tǒng)效率了，這就促使我們必須尋找一條能夠提高熱力循環(huán)系統(tǒng)效率的新思路。利用燃氣輪機“白雷登循環(huán)”加蒸汽輪機“朗肯循環(huán)”，兩個系統(tǒng)疊置在一起，使得熱力循環(huán)系統(tǒng)效率得到充分提高。

5 天然氣分布式能源設施布置在城區(qū)的優(yōu)勢

遼寧省地處我國北方地區(qū)，國家認定采暖時間151天，據(jù)全省熱電規(guī)劃統(tǒng)計，到2020年全省地級市總采暖面積達到10×108m2。

如果熱源采用煤炭為燃料，按采暖熱指標50w/m2;每GJ熱量用0.39t標煤;為基礎數(shù)據(jù)計算;總采暖面積達到10×108m2，年用標煤2.5×108t/a，年排放二氧化碳6×108t/a，這將嚴重的污染城市環(huán)境。

如果熱源采用天然氣為燃料，按采暖熱指標50w/m2;每GJ熱量用0.30km3天然氣(熱值為9000kcal/m3);為基礎數(shù)據(jù)計算;總采暖面積達到10×108m2，年用天然氣1.97×108km3/a，年排放二氧化碳3.87×108t/a，這就大大的改善了城市大氣質量。

分布式能源設備主要采用燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，天然氣用管道引入熱源后，管道可以源源不斷輸送氣體燃料，設備布置占地也非常少，只有一座燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)主廠房和蒸汽熱力系統(tǒng)主廠房，外加一根煙囪。輔助系統(tǒng)占地主要是埋入地下的燃氣管道和高溫水管道。分布式能源設備非常適合靠近熱、冷負荷中心。

6 結語

燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在節(jié)能、環(huán)保、發(fā)電、供熱、供冷、系統(tǒng)簡單等方面具有優(yōu)勢，可以成為遼寧省的支撐能源，從戰(zhàn)略高度認識，有了它可以抵御人為的和自然災害侵襲，為戰(zhàn)勝災害提供基本能源保證。

[1]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.

[2]張玉潔.我國天然氣分布式能源發(fā)展能源思考.2010,07第43期P21.

[3]汪慶恒,康奇蘭,王鑫特.深入認識天然氣分布式能源的總體價值[J].城市燃氣,2012,1：31-38.

[4]嚴俊杰,黃錦濤,何茂剛.冷熱電聯(lián)產技術[M].北京：化工工業(yè)出版社,2006.

鄢宇鑫,(1981—7—10),男,遼寧新民人,學歷：碩士研究生;研究方向：電力工程經濟。