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天然气分布式能源系统及其应用探讨

文档作者：赵奎文档来源：中国石化天然气分公司		点击数：	更新时间： 2024年06月16日
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上一篇：天然气分布式能源系统节能分析

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2012年第9期(总第177期) 应用能源技术
doi：lO．3969／j．issn．1009—3230．2012．09．003
天然气分布式能源系统及其应用探讨
赵奎
(中国石化天然气分公司，北京100029)
摘要：天然气分布式能源系统近年来日益得到广泛应用，特别是随着国家相关政策的出
台，进一步规范和刺激了其应用，开拓了天然气应用的新模式。文中根据天然气分布式能源系
统的概念和特点，阐述了工作原理和其应用领域，分析了国内外天然气分布式能源系统的发展
现状，针对分布式能源系统的典型应用做了简单介绍，对现阶段发展中需解决的问题也进行了
分析，这对于推广扣发展分布式能源系统具有重要意义。
关键词：分布式能源；天然气；应用
中图分类号：FEl7 文献标志码：B 文章编号：1009—3230(2012)09一0011—04
A Distributed Energy System of Natural Gas and its AppIication
ZHAO Kui
(SiIIopec G嬲CompaIly，Beijing 100029，Clli】舱)
Abstract：The distributed energy system of natural gas is used widely in recent yea瑙，especially稍tll
the issue of山e national relevant policy．It has s胁damized耻d stimulated its application mmler，出e
new usage mode has been opened up．Accoming to tlle c∞cept姐d chamcteIistic of t|Ie system，tllis
paper explains出e operational pdnciple and its application，蚰d“蚰alyses tlle development of t11e
system，and it intI_0duces tlle帅ical application． Cun℃nt probleIIls have been蛐alyzed． It is
important for p叩ul疵zing and devel叩ing t11e distributed energy system．
Key words：Distributed energy system；Natural gas；Application
0 引言
目前，国内天然气应用逐步进入了快速发展
的阶段，这一方面是由于国内外天然气资源供给
逐步增加，另一方面是由于市场需求逐步被培育
和释放，天然气消费主要集中在城市燃气、工业用
气、燃气发电和化工用气等方面，并逐步向新的领
域拓展，天然气分布式能源系统就属于近期天然
气应用中的一个热点，预计经过前期的市场培育
和推广，在我国将得到大规模的应用和发展。从
政策上看，2011年10月国家四部委发布《关于发
展天然气分布式能源的指导意见》，提出要发展
收稿日期：2012一06—10 修订日期：2012一06—21
作者简介：赵奎，工学硕士，主要从事天然气市场营销研究
与管理工作。
建立1 000个示范工程，2020年全国装机容量达
到5 000万kW，对试点项目将给予财政补贴等。
这必将刺激天然气分布式能源系统的大力发展，
预计未来5—10年分布式能源系统将成为我国转
换供能方式、改变能源消费结构的重要选择，同时
也是落实节能减排、发展循环经济的有效手段。
1 系统概念及特点
1．1概念与主要特点
分布式能源系统是相对于传统的集中供电方
式而言，是指将冷热电系统以小规模、小容量、模
块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输
出冷、热、电能的系统。根据国际分布式能源联盟
定义，“分布式能源”由下列发电系统组成，这些
系统能够在消费地点或附近的地方发电：高效利
万方数据
12 应用能源技术2012年第9期(总第177期)
用发电产生的废能来生产热和电的系统；具有现
场端的可再生能源发电系统；包括利用现场废气、
废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。
相对于传统集中式能源供应系统，分布式能
源系统主要特点是将小规模的发电系统以分散的
形式在用户端建设，按照用户对能源产品的不同
需求，贴近用户进行能源转换并梯级利用，实现独
立运行和输出冷、热、电等能源产品。一般包括动
力系统和发电机(供电)、余热回收装置(供热)
和制冷系统(供冷)等。其燃料可分为化石能源
和可再生能源；其动力装置可分为蒸汽轮机、内燃
机和燃气轮机；其用户需求可分为简单供能方式、
热电联产方式和冷热电联产方式。由于燃气冷热
电三联供其技术成熟、建设简单、投资相对较低和
经济上有竞争力，已经在国际上得到了迅速推广。
1．2与传统发电方式比较
(1)能源综合利用率比较
大型电厂发电效率40％一50％，50％的能源
以废热形式排放，冷热传输受距离限制。而分布
式能源分散在用户附近，获得40％的发电效率的
同时可将废热就近用于供冷供热，能源效率提高
40％一50％。
从表l能源综合利用率比较表可以看出，与
传统动力系统相比，分布式能源系统在能源利用
率上高出25％以上，而C0：排放量比凝汽式发
电厂减少了大约三分之二，输配电过程中的能量
损耗也降低了一半寿右。
表1 能源综合利用率比较表
(2)经济性比较
分布式能源系统和燃气锅炉、燃气一蒸汽联
合循环机组等相比，具有较好的经济性，每消耗
l m3天然气所能得到的经济效益如表2所示。
表2 l m3天然气不同利用方式经济性比较裹
2分布式能源工作原理
2．1概述
目前，国际上分布式能源系统中一次能源首
选气体燃料，在气体燃料中，以天然气为主，先
利用天然气发电，将发电后的余热用于供热制
冷，再将更低温度的废热供应生活热水。分布式
能源可把城市电和气两个系统的峰和谷拉平，起
到削峰填谷的作用，从而合理利用天然气。
万方数据
2012年第9期(总第177期) 应用能源技术13
2．2工作原理
天然气进入燃气轮机，燃烧做功带动发电机
发电，产生高温烟气，进入余热锅炉，将水加热
成为高压蒸汽。在工作过程中，由于采用燃气一
蒸汽联合循环，可以同时发电、供热、制冷，分别
形成电负荷、热负荷、冷负荷，从而实现热电冷联
产，而天然气的热能被逐级梯次利用，热能利用
率可达80％左右，远高于凝汽式发电，且向外界
排放的烟气不含硫等有害物。
3 分布式能源系统应用情况
3．1应用领域
分布式能源系统的主要应用于城区商业休闲
中心、公用事业部门或单位，或对城区燃煤热电联
产机组进行改造，并能取代小型柴油机电站或对
原有的燃气轮机电站升级，对现有商业住宅和新
建商业住宅小区可规划建设，在中小型离散工业
园区或新建过程工业园区也可得到应用。
3．2国外应用情况
全球气候变暖的严峻形势促使世界各国积极
寻求减少温室气体排放的各种途径。发达国家在
20世纪就开始研究和使用分布式能源系统。美
国在1978年颁布公共事业管理政策法后，正式
开始推广建设分布式能源系统。目前，美国已有
6 000多座分布式能源站，美国计划50％的新建
商用建筑使用CCHP(Combined c001ing Heating
and Power)系统，将15％的现有商用建筑改用
ccHP。根据美国的调查数据，采用冷热电三联供
系统分布式能源，写字楼类建筑、商场类建筑、医
院类建筑、体育场馆类建筑、酒店类建筑分别可减
少运营成本12％、11％、2l％、32％和23％。
2009年日本CCHP总数达8199个项目，总装机
已达938万Kw，并提出2万m2以上新建筑设
计，应论证采用CCHP可能性。另外，分布式能源
系统在英国、丹麦、德国等欧洲各国的应用也比较
普遍。
3．3国内应用情况
随着我国天然气在能源利用中比重的不断增
加，目前我国以天然气为燃料的分布式能源系统
建设已进入实质性开发实施阶段。在北京、上海、
广州等城市的居民小区、商城楼宇、大学城都有一
批电、热、冷联产示范工程投运。在上海已建成8
项6 528 kw分布式能源，连同计划建设的共13
项16 808 kw，建成100项容量为150万kw的分
布式能源，2020年前再翻一倍达300万kw。北
京市已建成3项5467 kW的分布式能源，连同拟
建的共14项66 285 kw。近年来几大城市相继实
施的大型CcHP项目，取得了明显的经济效益、
环保效益和社会效益，CCHP系统的应用越来越
受到关注和重视。同时，华电集团、北京燃气、上
海申能、新奥燃气、国家电网、南方电网、中广核、
杭州燃气等一批公司纷纷布局发展分布式能源
项目。
3．4应用典型案例
案例一：北京燃气集团调度指挥中心项目：国
内首个燃气内燃机(1．2 Mw)与余热直燃机对接
项目，为3．2万m2提供全部冷热。
案例二：广州大学城ccHP项目：装机容量：
2 x78 Mw，属于燃气一蒸汽联合循环机组。这一
项目由中国华电集团实施，第二套机组顺利通过
了“72+24”小时试运行后已正式投入商业运营。
案例三：长沙黄花国际机场能源中心：新建
田航站楼地上11．04万m2，地下4．39万m2，
2015年旅客吞吐量1 560万人次。系统配置为：2
台836 kw燃气内燃发电机，2台400万kcaL／h余
热直燃机，2台8∥h燃气锅炉，3台4 571 kw电
空调，1套32800 kw水蓄冷。该机场内设分布式
能源站，以燃气冷热电分布式能源技术为核心，主
要为新建航站楼提供全年冷、热，并以“并网不上
万方数据
14 应用能源技术2012年第9期(总第177期)
网”的方式提供部分电力供应，项目主要由新奥
集团和远大集团实施。
4 发展中需解决的问题
分布式能源系统在我国有了较大的发展，而
且应用前景广阔，在提高我国能源利用率、降低发
电供热能源方面将承担十分重要的角色，但是天
然气在分布式能源系统的推广应用，还需解决以
下几个问题：一是应制定出台有利于分布式能源
系统发展的环保政策措施；二是应鼓励分布式能
源新技术发展和应用，合理高效利用天然气；三
是建立合理的天然气发电上网电价机制，并对天
然气发电实行调峰电价政策。
5 结束语
天然气分布式能源系统由于运用能源梯级利
用原理，有效提高能源利用率，因此具有传统发电
所不具备的优势，在国家相关鼓励政策的推动下，
作为天然气消费的一种新方式，在我国将逐步得
到推广和应用。同时随着新型分布式发电技术的
日渐成熟以及智能电网工程的全面推进，分布式
能源系统将实现规模性并网，并以其低能耗、低排
放、高能效、高节能潜力等优点逐渐在发展低碳经
济过程中发挥重要作用，对我国未来能源的可持
续发展有着重要意义。因此，应根据我国的能耗
特点把分布式能源应用提到能源发展的战略高
度，一方面努力提高资源的利用效率，另一方面最
大限度地减少环境污染，合理解决制约我国经济
持续快速发展的能源资源短缺问题。
参考文献
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