天然气分布式能源优劣势分析及行业发展对策

汪从列

摘要：在目前的天然气供应中分布式能源项目在我国得到了较快的发展，但是在这之中还存在着一定的问题，本文结合实际论述了天然气分布式能源的优劣势以及如何不但推进行业发展的措施。

关键词：天然气分布式能源;优劣势;措施

引言

天然气分布式能源是高效利用天然气并实现能源结构优化的重要方式，与传统的集中供能方式相比，天然气分布式能源的主要优势体现在能效高、清洁环保、安全性高、削峰填谷、经济性好等多个方面。

近年来，随着燃煤供应环保压力的逐年提升，天然气作为一种清洁能源，其推广具有重要的国家战略意义，另一方面，随着电力结构调整和能源结构的优化，积极进行天然气分布式能源的研究和构建，对于建设国家清洁能源战略具有重要意义

1、天然气分布能源系统

天然气分布式能源是以清洁能源天然气为一次能源建立在用户侧的可以实现电力、冷能和热能的三联供系统，它由天然气发电机组、溴化锂吸收式制冷机组、烟气换热器和蓄冷热水罐组成。

天然气燃烧时产生的高温烟气（1000℃以上）首先在天然气内燃气机做功将热能转变为机械能带动发电机发电，排除的高温烟气（400～600℃）供溴化锂制冷剂机组吸收热量制冷输出，或者通过烟气换热器产生热水，发动机的高温缸套水（80～90℃）也通过溴化锂机组吸收热量制冷输出或通过换热器产生热水，达到天然气梯级利用的目的。

天然气分布式能源系统如中环境温度T0=30℃，输出冷量工质温度Tc=7℃，输出热水工质温度Th=30℃。

三联供系统运行时同时产生用户需要的电力、冷能和热能。而用户对电力、冷能和热能的需求又具有分时性且热（包含冷能）电比又在不断的变化。

因此，目前大多数天然气分布式能源系统都配备中央控制系统来进行热（包含冷能）电比的调节，但调节的结果就是牺牲天然气发电机组的发电效率，使之在部分负荷状态下运行，同时可利用的余热也会随之做相应的变化。

2、天然气分布式能源的特点与优势

相比较于传统能源，天然气分布式能源有着明显的特点和优势，具体表现在以下4个方面。

2.1、有效减少环境排放

天然气分布式能源系统采用天然气作为燃料，天然气分布式能源与燃煤、燃油相比，二氧化硫（SO2）和粉尘、固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳（CO2）和氮氧化物（NOX）排放也能够降低50%以上。

2.2、能源实现梯级利用，提升能源综合利用效率

天然气分布式能源利用发电后的余热供热、制冷，实现了能源的梯级利用，能源综合利用率达到70%～90%。项目建设往往靠近用户端，减少了能源远距离传输的损耗。可再生能源密度较低、稳定性差、资源分布不均，难以作为大型的集中供能手段。建设分布式系统，就地生产、就地消纳是其较为理想的选择。

2.3、提高了能源供应的安全性

分布式能源与大电网互为备用，可提高供电可靠性。在大电网故障和意外灾害情况下，分布式能源可维持重要用户的供电，保障能源供应的可靠性。

3、天然氣行业发展对策

3.1、加强经济效益分析

由于部分国内的天然气内燃气机在机械结构、电气控制以及混合气体的形成上均与国外的天然气内燃机还存在一定的差距，表现在发电机组的发电效率上有所降低。但进口天然气发电机组的成本比国产天然气发电机组要高，并且其后期的维护成本也较高。而实际应用的发电效率还同天然气的热值有关。所以，在选型时要综合考虑。

天然气的价格随产地的不同而变化较大，但国家电网和南方电网的电价基本稳定（煤电占总电量的70%以上），因此，当天然气价格过高将使天然气分布式能源系统失去经济性。

若以高峰时段电价0.9元/kWh，天然气发电机组的发电效率为40%（额定发电量为500kW），天然气的低位热值为33.5MJ，则1m3天然气发电量为2.97kWh（产生电力可替代市电的费用为2.97×09=2.67元），由此可见天然气价格一旦与电价关系失衡，分布式能源将失去其基础经济性。

3.2、加强余热系统利用

余热系统可根据原动机的类型进行配置，通常燃气轮机配置余热锅炉系统制取蒸汽或热水，用以满足区域内用户的工业蒸汽需求、采暖及生活热水等;内燃机配置烟气热水溴化锂机组或者烟气板换制取热水、冷水，用以满足区域用户采暖、制冷及生活热水等需求。

3.2.1、余热锅炉系统

余热锅炉多用于燃气轮机的尾部烟气余热利用，燃气轮机排出的烟气温度高，可在余热锅炉中进行热量回收产生蒸汽，用于工业蒸汽供热和生产热水，即单循环系统;也可将蒸汽接入汽轮发电机系统进行发电组成联合循环机组，是能源高效利用的一种形式。

单循环机组相较于联合循环的优势在于占地小、系统简单、投资低，不足在于发电效率低，机组调节不灵活。

单循环系统和联合循环系统各有优缺点，具体的选择需要根据项目实际情况分析，一般来说，蒸汽售价高、电量消纳能力不足、上网电价低的区域宜采用单循环系统。反之，蒸汽价格低、电量供应不足、上网电价高的区域宜采用联合循环机组。

3.2.2、内燃机余热系统

内燃机的余热系统主要采用烟气热水型溴化锂机组，将内燃机发电后产生的高温烟气和高温缸套水的余热吸收之前的热水和冷水，用于居民、商业供冷供热。

3.3、推进国家战略部署尽快落地，促进基础设施建设

加强国家层面全国天然气管网统一滚动规划，对管道建设形成法规效力，统筹考虑干线、联络线组成的各级管网，放开支线，提升管网规划的科学性和合理性。加强管道建设和运营监督机制，有效防止垄断阻碍产业发展。按社会基础设施定位，形成管输费滚动定价机制，定期对经营成本调查、核算和审计，使管道投资回报率保持在合理水平，减少用气成本。

结语

天然气分布式能源是保障未来能源供应的有效措施。为了加快天然气分布式能源的推广和应用，需要充分发挥政府职能，制定相应的法律法规，降低市场准入，为项目的开发及落地保驾护航;需要完善合理的政策补贴，制定清洁能源价格机制，吸引产业资本进入，促进行业有序健康发展;需要加快核心技术及装备的研发、制造、推广和应用，真正发挥分布式能源的突出优势，提供高效、高品质的清洁能源。

参考文献

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