試述天然氣分布式能源經濟可行性

司亮

摘 要：天然氣分布式能源在天然氣能源原有的特點外，更加的清潔、節能、環保，并且可以通過降低傳輸線路損耗等方面來提高經濟效益，因此不僅在我國，在世界范圍內天然氣分布式能源都是廣受喜愛的一種新型能源。

關鍵詞：分布式能源；經濟可行性

天然氣分布式發電技術相對于其他發電技術便捷之處總的來說可以分為以下三點（1）相比其他發電技術天然氣分布式發電技術更加環保、高效、靈活。（2）天然氣分布式發電技術所需土地面積較小，并且一般其設備都是在用戶側安裝，這就為可再生能源發電的應用開辟了新的途徑。（3）由于其清潔的特性，在使用的同時不會對全球氣候產生不利影響。基于以上幾點，現如今全球各地都在大力發展天然氣分布式發電技術。

說回我國，我國目前也因為天然氣分布式發電技術所特有的發電方式靈活、能源利用效率高、環境污染小等優點將其列為了傳統電網的重要補充部分，從而替代一批效率低下、對環境污染嚴重的傳統發電方式。目前，在我國國內，已經有許多學者針對DG（分布式發電，distributed generation，DG）的并網和調度技術等方面做了大量的研究，但在這些研究之中，專門針對DG經濟效益的研究還相對較少。為此下面筆者將會針對天然氣分布式發電所可以帶來的效益進行系統化分析。

1 天然氣分布式能源的概念

天然氣分布式能源指的是以天然氣為主要燃料，從而帶動整個燃氣輪機及內燃機等燃氣發電設備運行的工作。具體就是通過設備所產生的電力能源去滿足用戶的用電需求，后將用戶們通過用電器所產生出來的廢氣廢熱通過余熱鍋爐或者余熱直燃機等余熱回收利用設備向用戶供熱、供冷。因此我們可以說天然氣分布式能源系統是一種集煤氣、電力、供暖、降溫為一體的多功能服務系統。并且燃氣冷熱電多聯供系統在廣泛意義上還有兩層具體含義：一是比較方便快捷，人們所需的電能都是現場產生，現場供人們進行使用。二是冷熱電聯供，通過一種能源的輸入，同時滿足用戶電、熱、冷多種能量形式的需求，極大提高能源的利用效率，同時對人們的生存環境也起到了保護作用。

2 天然氣分布式能源的經濟可行性

2.1 應用范圍

天然氣分布式能源系統在我國發展已經有一段時間，現如今其使用范圍比較廣泛，主要可以分為以下幾類（1）一些大型城市新建筑、一些中小城鎮當中的新房地產（2）政府所在的一些工業園區、高新區以及技術開發區，（3）大中型公建項目：機場、鐵路站、交通樞紐，（4）綜合商業區或商務區，（5）單體或建筑群如醫院、酒店、學校、寫字樓、機關等。

2.2 發展天然氣分布式能源的意義

2.2.1 節能方面

天然氣分布式能源系統作為一種嶄新的能源綜合利用系統，它是在熱電聯產的基礎上配制以熱能為動力的吸收式制冷機。夏季利用多余的蒸汽或熱水來制冷，使熱電廠在生產供應電能和熱能的同時，也生產供給冷水，用于空調及工藝冷卻，充分利用了一次能源，系統綜合能源利用可高達80%以上。節約了低位熱能，更主要的是增加了夏季的熱負荷，這對于燃機來說可增大機組的負荷率，使機組效率提高。在增加發電量的同時，也降低了燃料消耗量。靠近負荷中心，減少電廠的建設規模、輸配電線損及管道熱損。

2.2.2 環保方面

建設分布式能源系統將帶來良好的節能減排效益，天然氣分布式能源系統在實現能源綜合利用的同時，具有良好的節能減排效益，相比傳統的燃煤發電形式，天然氣分布式能源系統可減少50%以上的CO2、幾乎100%的SO2和70%的NOX排放，幾乎沒有固體廢棄物和廢水的排放。同時，由于分布式能源系統靠近用戶側的布置特點，可進一步減少電能在輸送、配置過程中的損耗，提高能源終端利用效率。

2.3 DG的經濟效益分析

分布式發電是指功率在幾十千瓦到幾十兆瓦范圍內、分布在負荷附近的清潔環保發電設施，能夠經濟、高效、可靠地發電。分布式發電是區別于傳統集中發電、遠距離傳輸、大互聯網絡的發電形式。與集中式發電方式相比，分布式發電具有以下優勢：（1）一般DG實行自發自用，電力就地消化，減少運輸成本，降低集中輸配網中的線路耗損。（2）污染物排放較少，部分DG實現零污染。

2.4 分布式能源的經濟效益主要表現

2.4.1 降低線損

傳統集中輸配電模式，由于存在線路電阻等原因，不可避免的會發生線損，系統線損與輸配線路長度與電阻等情況相關。DG分布在負荷端，不需要集中輸配，可以有效降低線損。當負荷需求較大時，DG的運行能夠減少系統線損，而當負荷需求較小時，運行DG反而會增加線損。

2.4.2 環境經濟效益

DG的環境效益主要體現在排污量減少和資源的合理利用上。DG的燃料多為天然氣、輕質油或可再生清潔能源，發電過程中SO2、NO2、CO2、粉塵、廢水廢渣的排放將明顯減少。DG的電壓等級較低，產生的電磁場較低，其電磁污染比傳統的集中式發電要小得多。排污量的減少將大大降低電力企業以及全社會的環保支出，產生間接的經濟效益。

2.5 DG的經濟效益模型

2.5.1 線損效益模型

假設集中負荷端和電源端之間的配電網長度為L，單位為km，線路單位長度電阻為r，單位為Ω/km。令流入集中負荷端的電流為IF，單位為A。假設DG接入點距集中電源端距離為K，DG注入系統的電流為ID，單位為A。集中電源與DG電源接入點之間單相線路流過的電流為IS，IS=IL-IDG。

2.5.2 環境效益模型

系統接入DG之后，會給系統帶來環境效益。計算環境效益主要考慮三種排放污染物：氮氧化合物、SO2和CO2。計算污染物排放量需要考慮兩部分內容：（1）由于DG接入系統中，取代其他污染較為嚴重的機組出力，從而減少這部分機組帶來的環境污染。（2）以天然氣為燃料的DG和生物質發電出力時會產生一部分污染物。

3 分布式能源的發展前景

雖然分布式能源在國內的發展尚未普及，但已有成功的案例，如在北京、上海、廣州、杭州等一線發達城市已有分布式能源應用的成功案例。今年來，國家重視分布式能源的推廣應用，相關政策也在陸續出臺，給發展分布式能源創造了良好的市場環境。發展分布式能源對我國提高能效、節能減排有重大的戰略意義，是我國發展低碳經濟的關鍵，也是未來能源技術發展的重要方向之一。天然氣分布式能源的廣泛應用是未來城市發展的必由之路。

參考文獻

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