吳 茜

(重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司， 重慶 400020)

1 引言

分布式能源系統(tǒng)是在傳統(tǒng)集中供電的方式下發(fā)展起來(lái)的，主要用于滿足小區(qū)域內(nèi)的供電，通過(guò)將冷熱電系統(tǒng)以小規(guī)模、小容量、模塊化、分散式的方式進(jìn)行布置，不僅可以提供電能的輸出，還具有供熱和供冷的作用。隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式電源系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，其主要利用的能源技術(shù)有太陽(yáng)能技術(shù)、風(fēng)能供電技術(shù)、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供技術(shù)。該技術(shù)由于成熟度較高，且功能強(qiáng)大，設(shè)備的投資相對(duì)較低，在實(shí)際應(yīng)用中的推廣速度很快。天然氣分布式能源系統(tǒng)又稱為燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)，屬于分布式能源的范疇，是直接利用燃?xì)鈦?lái)進(jìn)行發(fā)電，并利用發(fā)電的余熱來(lái)制冷、供熱[1，2]。

2 天然氣分布式能源系統(tǒng)的分類

通常對(duì)天然氣分布式能源系統(tǒng)的分類，是按照實(shí)際的應(yīng)用范圍來(lái)進(jìn)行分類的，一般可以劃分為區(qū)域型和樓宇型兩種。區(qū)域型主要是指各種小區(qū)、大學(xué)、體育場(chǎng)等區(qū)域所建設(shè)的能源供應(yīng)中心，這些天然氣機(jī)組的容量往往會(huì)比較大，需要采用獨(dú)立的能源供應(yīng)中心，還需要布置配電的電網(wǎng)。樓宇型的系統(tǒng)，主要針對(duì)各種特點(diǎn)功能的建筑物，來(lái)進(jìn)行冷熱電的供應(yīng)，在建筑物內(nèi)有專門(mén)的房間來(lái)作為機(jī)房，通常不同專門(mén)搭設(shè)電網(wǎng)。其廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、飛機(jī)場(chǎng)等大型公共場(chǎng)所的供電。

目前天然氣分布式能源發(fā)電技術(shù)，雖然其數(shù)量相對(duì)較少，但容量卻完全可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，一個(gè)系統(tǒng)可以負(fù)責(zé)很大一片區(qū)域的供能，起到很好的節(jié)能和降低成本的作用。我國(guó)是一個(gè)人口分布比較廣泛的國(guó)家，大部分的城市居民都居住在公寓之中，這對(duì)天然氣分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，提供了一個(gè)非常好的基礎(chǔ)。

3 天然氣分布式能源系統(tǒng)工程應(yīng)用的常見(jiàn)模式+

在該電源分布式系統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)和燃?xì)馕⑷紮C(jī)等是天然氣分布式電源系統(tǒng)的常用發(fā)電設(shè)備，為了更好對(duì)這些設(shè)備產(chǎn)生的余熱進(jìn)行利用，會(huì)采用余熱鍋爐和蒸汽型吸收制冷機(jī)、熱水型吸收制冷劑和煙氣型吸收制冷機(jī)等。該系統(tǒng)根據(jù)采用的發(fā)電機(jī)組類型的不同，其通常主要可以分成3種主要的類型[3]。

3.1 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組+余熱鍋爐+汽輪發(fā)電機(jī)組

該系統(tǒng)主要采用蒸汽—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，該機(jī)組對(duì)能源的利用率高，可以有效提高對(duì)能源的轉(zhuǎn)化率，能夠得到良好的經(jīng)濟(jì)效益。該機(jī)組由于發(fā)電能力強(qiáng)可以適用于區(qū)域性的供電，燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率一般在6～60 MW，其熱供應(yīng)的范圍可以囊括10 km的范圍，供冷半徑可以達(dá)到2 km。

3.2 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組+煙氣型溴化鋰制冷機(jī)組

該機(jī)組采用單一的汽輪機(jī)發(fā)電方式，系統(tǒng)的制冷和制熱量往往輸出比較大，這個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，比較方便后期的維護(hù)工作，這樣可以大量節(jié)省對(duì)系統(tǒng)的硬件投資。由于采用單一的發(fā)電方式，因此發(fā)電量較少，一般都控制在6 MW以下，這同時(shí)也大大限制了其供熱和供冷的范圍。在我國(guó)某些大型的機(jī)場(chǎng)，就采用的該種分布式能源系統(tǒng)。

3.3 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組+煙氣或熱水型溴化鋰制冷機(jī)組

其主要采用的是內(nèi)燃機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)發(fā)電的，因此其發(fā)電量并不高，該燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的功率可以涵蓋200～3000 kW的區(qū)間，在這個(gè)發(fā)電區(qū)間，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電效率可以維持在35%左右，要比同級(jí)別的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率高。該系統(tǒng)主要用于樓宇性的建筑進(jìn)行供電。

4 天然氣分布式能源系統(tǒng)的特點(diǎn)

系統(tǒng)對(duì)天然氣資源的利用率高。傳統(tǒng)的集中供電，其發(fā)電效率雖然可以維持在50%左右，但由于在整個(gè)電力輸送的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的電網(wǎng)才能到用戶家中，因此會(huì)損耗掉大量的電能。如果采用冷熱電三聯(lián)供，由于其屬于短距離功供能，能夠獲得4成以上的發(fā)電效率，還可以有效將其中的溫廢熱用于供冷、供熱，這樣大大增加了對(duì)能源的利用率，其對(duì)能源的綜合利用可以達(dá)到80%以上，比發(fā)電廠的供電效率還高，此外由于使用的是清潔的天然氣，因此可以大大降低對(duì)環(huán)境的污染。

對(duì)該能源系統(tǒng)進(jìn)行利用，可以起到削峰填谷的作用，能夠明顯提升供電的質(zhì)量。由于我國(guó)北方大部分的地區(qū)，都需要在冬天進(jìn)行取暖，在夏天需要制冷[4]。往往在這兩個(gè)季節(jié)的供電負(fù)荷會(huì)非常大，增加電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，而其余的兩個(gè)季節(jié)，相對(duì)能源需求就會(huì)較低，這樣會(huì)造成大量發(fā)電設(shè)備的閑置或低功率運(yùn)行。采用燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)，在夏天可以利用發(fā)電的余熱進(jìn)行制冷，在冬天可以直接利用余熱進(jìn)行供暖，不但可以進(jìn)一步提高對(duì)能源的利用率，還能有效緩解電網(wǎng)的壓力。

天然氣分布式能源系統(tǒng)具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究顯示，在相同的燃料消耗量下分布式能源系統(tǒng)所得到的經(jīng)濟(jì)效益最高。乳溝采用冷熱電三聯(lián)供的系統(tǒng)，寫(xiě)字樓的運(yùn)營(yíng)成本可以降低12%，商場(chǎng)類的運(yùn)營(yíng)成本可以降低11%，醫(yī)院類的運(yùn)營(yíng)成本可以降低20%，體育館類建筑的運(yùn)營(yíng)成本可以降低30%，酒店類的運(yùn)行成本可以降低23%。

可以起到很好的環(huán)保作用。由于天然氣在使用過(guò)程中污染物排放量低，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率也較高，可以有效降低對(duì)各種污染物的排放。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究顯示，采用天然氣發(fā)電的環(huán)境價(jià)值為8.964分/kW，將其環(huán)保作用考慮在內(nèi)后，該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性變得更加突出。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，采用分布式電源系統(tǒng)，寫(xiě)字樓等建筑的二氧化碳那排放量可以降低1/4，商場(chǎng)建筑對(duì)二氧化碳的排放量可以降低3成，醫(yī)院對(duì)于二氧化碳的排放量可以降低六成，各類體育場(chǎng)館二氧化碳的排放量可以降低2成，酒店類建筑可以有效降低溫室氣體的排放30%。

使用天然氣分布式能源系統(tǒng)可以有效提高能源供應(yīng)的安全性。由于當(dāng)前工業(yè)和社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)電力的需求越來(lái)越旺盛，電網(wǎng)的供電負(fù)荷很高，各種供電事故越來(lái)越多，這些事故的發(fā)生，將直接造成區(qū)域性的停電，如果停電發(fā)生在對(duì)持續(xù)供電要求高的場(chǎng)合，例如醫(yī)院等，會(huì)帶來(lái)各種事故。如果采用天然氣分布式能源系統(tǒng)，就可以很好的避免這些問(wèn)題，由于其電網(wǎng)屬于區(qū)域性的，因此電網(wǎng)的故障率可以有效降低，此外，如果需要進(jìn)一步提高供電的安全性，可以多備用一臺(tái)機(jī)組，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以立即進(jìn)行另一臺(tái)機(jī)組的切換，保證供電的持續(xù)性。

5 天然氣分布式能源系統(tǒng)的適用項(xiàng)目

在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)了20年，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的技術(shù)研究，技術(shù)的成熟度已經(jīng)比較高，技術(shù)體系也相對(duì)比較成熟，設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)也比較成熟。不論是發(fā)電機(jī)組還是余熱利用設(shè)備，在市場(chǎng)上已經(jīng)有了比較成熟的產(chǎn)品。我國(guó)通過(guò)近幾年的技術(shù)發(fā)展和引進(jìn)，也出現(xiàn)了同種類型的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)的很多區(qū)域已經(jīng)有成功應(yīng)用的案例。

天然氣分布式能源系統(tǒng)應(yīng)該在滿足以下條件的場(chǎng)所中進(jìn)行應(yīng)用：一是應(yīng)該具有比較穩(wěn)定的熱負(fù)荷或者熱水負(fù)荷。二是適用于電價(jià)較高但天然氣價(jià)格較低的場(chǎng)合。三是當(dāng)?shù)貙?duì)環(huán)境保護(hù)的力度比較強(qiáng)。四是該區(qū)域?qū)╇姷某掷m(xù)性較高，例如醫(yī)院等。五是具有較強(qiáng)的天然氣供應(yīng)能力。

隨著我國(guó)政策支持力度的不斷加強(qiáng)，和電價(jià)不斷增高的背景下，天然氣分布式能源系統(tǒng)適用于賓館、醫(yī)院、大型綜合商業(yè)和辦公區(qū)域、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、學(xué)校和各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)。由于相同熱值的天然氣價(jià)格是煤炭?jī)r(jià)格的兩倍，且分布式能源系統(tǒng)的單位造價(jià)并不低，如果單純衡量其經(jīng)濟(jì)效益并不明顯，一般都會(huì)高于燃煤電廠的上網(wǎng)電價(jià)，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力并不強(qiáng)。但由于目前環(huán)境污染的不斷增加，該技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中，具有較大的發(fā)展?jié)摿Γ菄?guó)家進(jìn)行能源戰(zhàn)略的重要組成部分，但該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，還需要國(guó)家進(jìn)一步的政策支持。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)電能的需要量越來(lái)越大，能源問(wèn)題已經(jīng)威脅到了我國(guó)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。天然氣作為一種環(huán)保性較高的能源，具有較大的應(yīng)用潛力。天然氣分布式能源系統(tǒng)，在城市發(fā)展過(guò)程中，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到市場(chǎng)的廣泛的關(guān)注，國(guó)家應(yīng)該加大對(duì)該技術(shù)的重視度，不但要做好對(duì)該技術(shù)的研發(fā)工作，還應(yīng)該加大對(duì)該技術(shù)的推廣力度，讓該技術(shù)充分發(fā)揮出自己的優(yōu)勢(shì)。