分布式能源与中小型锅炉供热成本研究与对比分析

胡俊强 姜福长

摘 要：为分析分布式能源供热方式和传统的中小型锅炉集中供热方式的成本，建立了适用于不同供热方式的成本分析方法，并结合传统的中小型锅炉集中供热调查情况及典型分布式能源供热参数，详细分析了中小型燃煤锅炉、中小型燃气锅炉、分布式能源的供热成本。分布式能源供热平均成本约为46.71元/GJ，是中小型燃煤锅炉的57.28%，是中小型燃气锅炉的33.79%。

关键词：锅炉；分布式能源；供热成本

1 引言

分布式能源系统（Distributed Energy System）利用一次能源转换技术，对产生的能量进行综合运用，在一个区域内提供电、热、冷等多种终端能源产品。

中国承诺“到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年减少40%～45%”[1]。“十二五”期间我国拟建设1000个左右天然气分布式能源项目，并拟建设10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。设定目标到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模达到5000万千瓦，初步实现分布式能源装备产业化[2]。

与传统的中小型锅炉集中供热方式相比，天然气分布式能源NOx排放量可以控制在100mg/Nm3，CO排放量可以控制在100mg/Nm3，排放降低了约80%；传统的热电联产机组的能源利用效率一般在50%左右，而天然气分布式能源系统，实现了能源梯级利用，利用效率可达80%-90%。

发展天然气分布式能源虽然有良好的政策支持、技术基础和环境条件，但对于天然气分布式能源系统设备而言，气价/电价比的迅速攀升极大地影响了分布式热电联产技术的推广[3]。尽管如此，天然气分布式能源在供热成本上相对于传统的中小型供热方式仍然具有优势。

2 供热成本研究与分析

2.1 分析方法

中小型锅炉集中供热采用燃煤或者燃气的方式将一次能源的能量转化为水蒸汽携带的热能，运行过程中主要的成本来自采购燃料的费用。

天然气分布式能源采用燃气-蒸汽联合循环系统发电、供热、供冷，天然气燃烧主要用于推动燃气轮发电机组做功和发电。燃气轮机排放的烟气则用于产生蒸汽，并最终用于蒸汽轮发电机组发电和供热，属于余热利用。天然气分布式能源供热的主要影响是减少了蒸汽轮机的发电量。

综合上述特点，针对分布式能源与中小型锅炉供热的特点，为利于对比分析，将供热成本分为供热燃料成本和供热影响发电折算成本两个组成部分。

2.2 中小型燃煤锅炉供热成本分析

令Wc为燃煤锅炉蒸发量（t/h），mc为消耗标煤（t/h），rc为标煤价（元/t），Hc为蒸汽焓值（kJ/kg），A1c为供热燃料成本（元/GJ），A2c为供热影响发电折算成本（元/GJ），Ac为供热合计成本（元/GJ），则：

在计算供热影响发电折算成本时，假定供热蒸汽用于推动汽轮发电机组做功并发电，令？浊c为蒸汽轮发电机组发电效率，Sc为上网电价（元/kWh），则：

结合式（1）（3）（4）并综合中小型燃煤锅炉调查情况，得到中小型燃煤锅炉供热成本如表1所示。

2.3 中小型燃气锅炉供热成本分析

令Wg为燃煤锅炉蒸发量（t/h），mg为消耗标煤（t/m3），rg为标煤价（元/m3），Hg为蒸汽焓值（kJ/kg），A1g为供热燃料成本（元/GJ），A2g为供热影响发电折算成本（元/GJ），Ag为供热合计成本（元/GJ），？浊g为假定蒸汽轮发电机组发电效率，Sg为上网电价（元/kWh），依据公式（1）（3）（4）得：

综合中小型燃气锅炉调查情况，得到中小型燃气锅炉供热成本如下表2所示：

2.4 分布式能源供热成本分析

令Bd为分布式能源的蒸汽轮发电机组热耗（kJ/kWh），Sd为燃气发电上网电价（元/kWh），A1d为供热燃料成本（元/GJ），A2d为供热影响发电折算成本（元/GJ），Ad为供热合计成本（元/GJ），则：

综合典型分布式能源参数，得到分布式能源供热成本如表3所示：

3 供热成本对比分析

图1所示为中小型燃煤锅炉、中小型燃气锅炉和分布式能源供热成本曲线。

图2所示为中小型燃煤锅炉、中小型燃气锅炉和分布式能源供热成本中燃料成本占用的比例曲线。

从图1中可分析得到，中小型燃煤锅炉供热平均成本为81.55元/GJ，中小型燃气锅炉供热平均成本为138.23元/GJ，分布式能源供热平均成本为46.71元/GJ，分布式能源供热平均成本是中小型燃煤锅炉的57.28%，是中小型燃气锅炉的33.79%，分布式能源供热具有非常明显的经济优势。

从图2中可分析得到，中小型燃煤锅炉供热成本中，燃料成本占的平均比例为35.86%；中小型燃气锅炉供热成本中，燃料成本占的平均比例为55.51%；分布式能源进行余热利用，没有燃料成本。天然气燃料价格的昂贵直接增加了燃气锅炉的供热成本，而分布式能源供热，由于合理地利用废热，减少了对燃料的依赖，从而极大地降低了供热成本。

4 结论

分布式能源供热平均成本约为46.71元/GJ，是中小型燃煤锅炉的57.28%，是中小型燃气锅炉的33.79%。

分布式能源供热，利用了燃气轮机排气携带的废热能，没有对燃料的依赖性，从而相对于传统的供热方式具有非常明显的经济优势。

参考文献

[1]马悦，董舟.分布式能源系统的研究及配置方案分析[J].节能，2011，345（4）：15～19.

[2]关于发展天然气分布式能源的指导意见.发改能源[2011]2196号.

[3]黄东风.分布式能源发展的影响因素分析[J].能源工程，2005：7～10.