燃气冷热电三联供发展现状及前景展望

余竞

摘要：近年来，我国的现代化发展迅速，燃气冷热电三联供系统，是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备而产生电力以满足用户的电力需求，系统排出的废热通过驱动吸收式制冷机供冷，同时还可提供生活热水，充分利用了排气的热量。经过能源的梯级利用使一次能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右。在过去的数年中，我国数据中心产业实现了蓬勃发展，新基建提速，更是为数据中心产业实现新一轮腾飞注入强劲动力。而数据中心用电和用冷负荷波动小，常年需要供冷，符合三联供系统的功能特点。文中针对三联供系统在数据中心的应用进行了探讨。

关键词：燃气冷热电三联供;发展现状;前景展望

引言

燃气冷热电三联供技术的核心组件是小型燃气发电机组，利用吸收式制冷机回收余热。它的做功原理是利用燃气燃烧的高位热能在发电机组中发挥作用，燃气冷热电三联供技术能够达成高品位电能的转换，并利用发电后的余热和余热继续供冷、供热。三联供系统的使用效率极高，可以满足建筑区域的电力、供热、供冷等不同需求，其能源有效利用率高达80%以上，且该技术可以很大程度上减少二氧化硫、固体废弃物的排放，限制温室气体和NOx的排放，由于燃气冷热电三联供技术的占地面积不大、耗水量较低，还可以应对突发性的安全供电事件，在国际上拥有广泛的应用市场。我国北京、上海等一线城市开始少量尝试使用天然气冷热电三联供项目，以求合理的开发天然气资源，有效利用人类能源。

1数据中心的用能特点

数据中心是由计算机场地（机房）、其他基础设施、信息系统软硬件、信息资源（数据）和人员以及相应的管理制度组成的实体。是为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，可以是一栋或几栋建筑物，也可以是一栋建筑物的一部分，包括主机区、辅助区、支持区和行政管理区等。其核心功能是保证服务器、存储设备、网络设备等各类信息设备稳定可靠工作，实现数据的存储与管理，完成对信息资源的处理，为数字经济的业务运营提供支撑。中国数字经济总量2017年为27.2万亿元人民币，2018年即达到31.3万亿元人民币。預计到2025年，中国被创建、采集或是复制的数据总量将增长到48.6ZB，在全球数据总量中占比达到27.8%。作为海量数据的主要储存与运算处理实体，中国数据中心行业近年来一直处于高速发展的阶段。据相关统计，截至2017年底，在用数据中心的机架总规模已达166万架，至2018年底，服务器在线装机量已居世界第二位，中国IDC业务市场总规模达1228亿元，同比增长29.8%。预计到2020年，具备一定规模的数据中心保有量将超过8万个。中国数据中心行业规模的快速扩大，也引起了电力消耗量的快速增长。据相关报告估算，中国数据中心的耗电量约为1200亿千瓦时，这一数据约占中国全国全社会用电量的2%。寻找一个能连续可靠运行、能源利用率高、污染小、经济性比较好的能源系统，满足数据中心对电能的需要，成为数据中心发展进程中面临的问题。

2优化措施分析

2.1主要投资主体优劣势分析

目前，燃气冷热电三联供的投资主体主要为油气公司、能源企业、投资公司和供电企业（南方电网综合能源服务公司）等。对于油气公司，由于其具有一定的天然气垄断优势，因此可降低燃气冷热电三联供项目燃料成本，但是在相关人才储备和运维管理方面存在不足。油气公司投资燃气冷热电三联供项目，一方面是为扩大天然气消耗，增加企业的收入;另一方面，在电力体制改革、能源发展形势变化机遇下，投资燃气冷热电三联供项目在未来还可以通过供电、供冷、供热等服务获得可观利润。对于能源企业，投资燃气冷热电三联供项目拓展了已有业务，由发电企业逐步转变为向客户直接提供多种用能服务的能源服务商，抢占未来的能源服务市场。能源企业具有一定的相关专业人才优势和运行管理经验，但在燃气供应及并网方面则处于劣势，但对于同时拥有天然气和发电业务的部分能源企业，在投资此类项目时具有较大优势。对于一些投资公司，特别是私人企业，在激烈的能源服务竞争中看好燃气冷热电三联供发展前景，业务开展较早，具有一定项目投资经验和技术积累，在燃料供应和售电并网上处于劣势。对于供电企业，投资此类项目时首先是在燃气冷热电三联供并网及网源协调方面具有优势，同时也可为能源站提供应急和备用服务，减少能源站冗余电力设施投入，降低能源站投资成本，但供电企业在相关专业的人才储备以及燃料供应方面处于相对劣势。此外，供电企业在全国各市县具有下属公司，掌握着当地用户详细的用能信息，便于优质服务客户的快速筛选，从而可以快速布局燃气三联供项目。

2.2带动智能冷热气网技术发展

燃气冷热电三联供的发展，还将带动天然气管网、供冷/热管网的智能控制及蓄能技术的发展，形成以天然气分布式能源为基础的智能供能区域。通过智能热（冷）网，连接分布式能源站、换热站和用户，形成三位一体的集成智能供热（冷）系统，实现少人值守、远程监控，降低运行成本;采用气候补偿技术，根据室外温度变化情况及时调整热（冷）网调度顺序;对换热站二次侧实施动态监控，实时掌控能耗状况，对能耗数据进行统计、分析，优化控制策略，通过调节阀调整一次侧流量、温度，合理调节各用户供热（冷）温度，避免供热温度过高或过低;结合热计量推广，采用大数据和全智能控制策略，根据监控数据、用能时段及用能区域的不同，提高热源和热网全系统对单个用户的需求响应和分级控制，实现独立控制、分时分区供能。

2.3区域一体化综合能源服务

大多数燃气冷热电三联供项目服务于新建的工业园区和公共建筑，具有开展增量配电和售电业务的有利条件。通过开展配售电业务，成立区域售电、售热、售冷一体化能源服务公司，实现发、配、售一体化，实现区域综合能源服务，进而更好地满足用户多样化和定制化的需求，是燃气冷热电三联供项目未来的重要发展方向。例如上海园区天然气分布式供能，能源中心向乐园提供冷、热、电、生活热水等多种能量，实现园区一体化综合能源服务。

结语

建议紧抓国家能源发展机遇期，积极争取冷、热、电需求旺盛的优质客户，主动迎合能源技术发展趋势，加快对燃气冷热电三联供项目的市场及政策研究，采取多种形式，积极布局燃气冷热电三联供发展，加快推进投资示范项目落地，以积累人才、技术、管理经验，探索发展道路。鉴于目前燃气冷热电三联供存在问题和发展趋势，建议重点加强相关关键技术的科研攻坚投入，鼓励研究燃气三联供与微电网、多种新能源（风、光、生物质、地热等）、储能的融合互补以及区域源网荷协调优化关键技术，开发自主新技术，引领该领域技术发展。由于我国燃气冷热电领域起步较晚，建议各投资主体积极结合自身优势，加强相互间的交流合作，实现互利共赢。政府完善相应法规标准，给予一定补贴及相关优惠政策，共同推动燃气冷热电三联供走上良性发展的道路。

参考文献

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唐山市规划建筑设计研究院武汉分院 湖北省武汉市