关于分布式能源燃气供应的探析

刘伟

【摘 要】基于目前分布式能源的利用，本文作者阐述了分布式能源相关概念，分析了目前国内分布式能源燃气的供应前景，以及一次能源的市场需求，提出了燃气供应设施设计方案。基于对燃气供应设施设计方案案例的分析，对优化分布式能源供应的发展，提出了分布式能源供应的可行性、长管道运输多个方面进行探讨，力争促进国内分布式能源的供气方案。

【关键词】分布式能源;燃气供应;一次能源

Combined  Cooling  Heating and  Power，CCHP是冷热电联产系统，也是分布式能源，分布式能源是能源梯级利用的一种方式，这种方式对能源的利用比较合理，是能源按照品味逐级利用的一整个过程，其中高温、中温蒸汽发电，低温余热可以用来向住宅供暖，提升了整个系统能源的利用效率，有效满足不同用户之间的需求，满足了节能减排的目的。这对于节能减排来说是非常有效的措施。所以目前社会各界对分布式能源的关注都非常高，由于其本身的优势，得到了极大的发展。随着能源需求的增加，燃气企业燃气供应逐渐供不应求，因此探讨分布式能源燃气供应对于当前的燃气发展有很重要的意义。

一、分布式能源燃气供应

1.生产燃气能源系统流程

一次能源为天然气分布式能源系统涉及到的流程有：燃料、原动机、电力、热量、锅炉、热负载、吸收式制冷机、冷量、暖通空调，原动机的燃料是天然气，产生电力之后热量进入回收装置进行回收利用，进行二次制冷、制热利用，一部分原动机利用本身剩余的余热来产生热水。实际的生产过程中，系统可以根据用户对冷热方面的需求确定分布式能源冷热电容量，根据这个要求找到合适的原动机与回收装置，回收的余热进行制冷或者是制热取暖，根据用户的需要进行选择就可以。利用原动机余热产生的冷热量如果不能满足用户的需求，还可以利用补然装置，是余热回收装置的一种，可以在系统生产的过程中直接利用天然气生产冷热量作为其补充。

2.分布式能源的需求特点

根据系统运行流程可以看出，用户对分布式能源的需求一般如下，正常需求下根据冷热量与电容量计算需要使用的天然气供应量，用户需求产生变化的时候，用气的均衡量也被打破，形成不均匀的特点。分布式能源的原动机为燃气轮机，要求入口压力稳定性。

3.国内分布式能源需求特点

从目前各个行业使用的天然气情况来看，天然气的消耗没有淡旺季之说，淡季不淡且旺季更旺。尤其是2016年之后，天然气作为清洁能源，消费不断呈现增长的趋势，2017年总数据为2373，与2016年相比增长15.30%，增速与2016年相比增长6.54%。从天然气的行业需求来看，最主要的消费是城市燃气与工业燃料。传统的发电方式把电力输送到用户的家中能效为30%，天然气为95%，以管道运输为主。而传统电力传输中能源利用效率为为49%，天然气的利用率为比传统电力的更高，为83%。就这样的需求情况来看，国内无论是天然气消费比例还是天然气的发电比重，国内都还有非常明显的增长空间，所以预计在未来有非常好的发展方向。

二、分布式能源供应设计方案探析

1.根据分布式能源天然气消耗量总量的核算，以及长管道运输的大小值，天然气消耗量的最高值与最低值为方案设计中主要考虑的系数，方案设计中机组装机容量要按照最大值和最小值来考虑。

2.分布式能源站燃气轮机进口压力的要求比较高，进口压力确定天然气进入分布式边缘站的最低压力。

3.方案要从多个方面进行选择，如方案设计的可行性，初步方案的确定，技术方案的合格性以及工程投资等等，从多个角度综合分析对比之后确定接气点和接气压力，确定输气量等等。

4.根据接气点和接气压力等因素，确定布站的方式。首先应该确定稳压装置、加压装置是否在燃气轮机前设置。如果进入天燃气的时候，压力比燃气轮机的进口压力低，这个时候需要加压装置，如果进入天然气的压力比燃气轮机的进口压力高，就需要设置加压装置。具体的装置要根据实际的情况确定。如果不设置就应该确保进口压力的稳定性，确保压力处于燃气轮机需求的范围内。由于对管道运输的需求比较大，所以方案设计最好在燃气轮机前设置稳压装置。输气管道的设计压力也要根据计算输气管道的管径来选择管道的型号，再根据选择的型号计算分布式能源进站的压力[1]。

5.根据输气管道管径选择、管道压力选择，对方案综合计划分析，如果路由与规划之间产生冲突的情况下，重新选择路由，重复第三个步骤。同时根据方案和路由因素，选择设备型号、选择配套工程设计。

三、分布式功能的优势

1.提升能源综合利用效率

实际上不管是冷能还是热能，其损耗都随着传输距离的增加而不断增加，目前的集中供电方式可以达到40%到50%，但是由于长距离的运输导致最终的利用效率难以达到40%～50%。分布式能源不仅可以得到40%～50%的发电率，同时可以将低温、中温废热回收实现冷热量需求供应，实现能源的梯级利用，能源的利用效率高达80%以上，同时与传统的输电相比降低了电能的消耗。

2.削峰填谷的作用

冬季取暖和夏季制冷是能源利用的高峰期，夏季天气原因，制冷耗费的能源远远超过冬季，给电网带来极大压力的同时也造成冬季发电设施的限制，降低了发电设备与输配设备的利用率。天然气分布式功能可以在夏天燃烧天然气制冷增加夏季的燃气使用量，减少夏季空调与电负荷量，系统还可以自发电，降低对电网电力的消耗。

3.具备良好的经济效益和环保效益

美国在天然气的使用上做过数据调查报告，报告显示使用天然气分布式功能可以节省大量的能源消耗，并且获得良好的经济效益。使用天然气分布式供能系统，降低写字楼运营成本的12%，商场可降低到11%，体育馆内建筑的运营成本可以降低到32%。具备良好的经济效益。再加上天然气是清洁能源，燃气发电机都使用先进的技术和水平，其排放的气体均在排放指标内，如商场、写字楼与体育馆内，温室气体的排放也随之降低[2]。

四、分布式能源供应方式

1.燃气供应

分布式能源一部分都是由燃气公司直接供应的，燃气公司直接供应存在一定的劣势，首先是分布式能源需求量不断增加，燃气公司本身的保障存在问题，其次是燃气公司的气源压力为4MPA、运行压力为3MPA，管道压降之后很难保证燃气轮机进口压力的要求。一些公司会采取对燃气加臭，加臭之后存在两个缺点，对燃气轮机的燃烧不利、也不利于环境保护。

2.长管道直供

长输管道直供燃气，有保障压力高，敷设管线之后可以减少管径节省一部分投资。分布式能源站一般规划在城内，长输管道直供的主要问题是长输管道规划与城区规划之间的冲突、与区域内燃气企业存在的矛盾问題。长输管道经过城乡的时候要征得城乡部门的同意且取得安全保护措施。但是长管道进入规划区上报城乡主管部门的时候，往往会被拒绝，以无规划或是具备危险性为主要原因。

五、结语

综上，分布式能源在国内的发展有极大的市场。目前分布式能源的技术已经很成熟，其对能源利用的高效性、环保性与低能耗是其本身的优势，同时也拥有良好的市场。在具体的工程案例中，方案的设计分析、综合对比可以为企业带来良好的经济效益与社会效益，促进了社会的环保效益。

【参考文献】

[1]王健. 燃气分布式能源在某医院中的应用分析[J].上海节能， 2018， 357（09）：93-97.

[2]吴巍， 丁胜， 吴凯槟. 燃气分布式能源“以热定电”和“以电定热”运行模式下的能效对比分析研究[J]. 工业加热， 2018， 47（05）：11-17.