分布式能源項目配置方式及前景解析

盧千里

摘要：分布式能源定義是利用小型設備向用戶提供能源供應的新的能源利用方式。與傳統的集中式能源相比，分布式能源接近負荷，不需要建設大電網進行遠距離高壓或超高壓輸送，可大大減少線損，節省輸配電建設投資和運行費用；由于兼備發電、供熱等多種能源服務功能，分布式能源可以有效的實現能源的梯級利用，達到更高的能源綜合利用率。本文對分布式能源項目配置方式及前景進行了探討分析。

關鍵詞：分布式能源；項目配置

引言：

分布式能源系統各用戶的能量需求隨時間變化，而動力設備（ 如燃氣輪機）通常以穩定運行為基本條件。分布式能源系統的設計指導思想就是在負荷需求的可變性和動力設備的穩定性之間尋求平衡點，穩定系統運行，同時實現能的梯級利用，提高一次能源利用效率。

一、確定分布式能源系統的設計目標

根據指導思想確定分布式能源系統的設計目標有：針對不同建筑類型，優化配置冷熱電各個子系統；針對機組運行工況（運行環境條件的變化、機組各種負荷等變工況條件）設法實現系統全工況高效、可靠、經濟運行的途徑與控制方法；針對不同類型的建筑負荷，匹配不同的調節方式，使得各個子系統達到最佳的利用率，實現系統最大限度節能。

二、分布式能源站的典型配置

（一）按照發電機組的不同及系統主要功能分類

天然氣分布式能源系統采用的發電設備主要有燃氣輪機、蒸汽輪機、燃氣內燃機和燃氣微燃機等，所采用的余熱利用設備主要有余熱鍋爐以及蒸汽型吸收制冷機、熱水型吸收制冷機和煙氣型吸收式制冷機等。根據組合不同，大致可分為以下3類。1）燃氣輪機發電機組+余熱鍋爐+汽輪發電機組+蒸汽/熱水型溴化鋰制冷機組。該系統的特點是應用燃氣-蒸汽聯合循環機組，系統的發電效率高，可充分利用和轉換高品位的能源 ，提高系統的經濟效益。2）燃氣輪機發電機組+煙氣型溴化鋰制冷機組。該系統特點是燃機單循環運行，系統的熱冷量輸出比例大，熱（冷）電比高。3）燃氣內燃發動機組+煙氣或熱水型溴化鋰制冷機組。該系統特點是采用燃氣內燃機，燃氣內燃機的單機出力一般在200kW至3000kW之間，在這個功率范圍，內燃機的發電效率可以達到35%左右，要高于同功率等級的燃汽輪機。

（二）按照應用于區域功能分類

一是工業園。在工業園區生產型企業居多，一般都具有穩定的電、蒸汽、熱和冷負荷，各項負荷都比較大，由于穩定的負荷和長時間的穩定運行可以提高分布式能源系統的熱效率和整個系統的熱電比，對投資分析和運行模式都十分有利。工業園區通常會根據“優先滿足冷、熱負荷”的原則配置設備。能源站的熱效率和熱電比高于《熱電聯產項目可行性研究技術規定》中的要求，符合規定要求。所以，具有穩定熱負荷的工業園區建設分布式能源站將有較好的經濟性。

二是辦公樓。由于辦公大樓各種負荷相對較小，而且隨時間變化較大，一般采用微型燃氣輪機或燃氣內燃機。布置方式采用地上或者地下布置。

三是居民社區。居民社區通常選擇燃氣內燃機作為動力設備。作為分布式能源站應用的一種建筑類型，其最大特點就是負荷需求的不定時性。所以，居民社區的分布式能源站需要增加設計蓄能裝置。通常，蓄能裝置是通過冷水、熱水儲存罐來實現，在負荷充足的時候將多余的冷、熱負荷儲存起來，在居民使用高峰或燃機負荷降低或停機的時候釋放儲存的能量 滿足居民需求。

三、存在的主要問題及解決的方法

一是負荷分析難以保證全面、準確、細致。對分布式能源系統的設計，負荷分析是非常必要的，如果對建筑的負荷統計或估算不夠細致，就會對運行產生相當大的影響。

二是對于過渡季節，分布式能源系統利用不充分。對于分布式能源站，冷熱負荷一般是通過利用燃機的余熱獲得，由于夏季和冬季具有穩定的冷、熱負荷，余熱需求量較大，動力設備可以保持比較穩定的運行狀態，而在春季和秋季，無較大的冷熱負荷需求，可能就會使整個系統處于低效運行狀態

三是缺乏權威的評價標準。分布式能源系統是一個多能量的產品輸出的復雜系統，由于冷熱電是不同的產品，很難直接進行定量比較，目前的評價準則主要是效率.節能率.折合發電效率等幾種，但這些評價方法本質上都是對冷熱電根據不同的標準分別進行評價。根據分布式能源系統的能量梯級利用特點建立系統評價標準對分布式能源系統的研究將具有非常重要的意義。

四是需要進一步加強天然氣的價格穩定機制。由于分布式能源系統燃燒的是高品質的清潔能源，其運行成本受燃料價格的影響特別大，穩定的價格機制也是影響分布式能源站推廣的一個主要因素。

五是分布式能源站的并網電價問題。盡管天然氣分布式能源系統具有很高的能源綜合利用率（約為大型凝汽式發電廠的2倍）、良好的環保效益，但由目前相同熱值的天然氣價格約是煤炭的2.2倍，而且分布式能源系統由于規模較小單位造價較高，所以分布式能源系統的單純經濟效益并不顯著。以廣州大學城分布式能源站為例，上網電價高達0.78元/kWh，近期國內一些天然氣分布式能源程的上網電價估算也都在 0.60～0.70元/kWh，遠遠高于燃煤電廠的上網電價，不具有很強的市場競爭力。所以，分布式能源站的大力推廣還需要政府在這方面加大對分布式能源的扶持力度。

四、對我國天然氣分布式能源的建議

首先，不斷完善相關政策，并且做好相應市場開發的工作。完善天然氣冷水、熱水、電能供給規章制度，健全相關配套財務、金融、天然氣價格等方面的扶持政策，確保天然氣項目的經濟收益。其次，制定與天然氣項目相關的優惠政策，完善和調整相應法規，充分考慮不同地域內天然氣成本價格以及當地供熱、供冷等因素，然后制定不同區域不同標準的價格，同時，隨著供給成本的變化，對其價格進行適當調整。再次，全方位、多角度的尋找天然氣項目開發新突破口。再次，提升能源綜合使用率，分布式能源系統能夠提升能源的使用水平，實際利用率可以保證在70%以上。因此就要充分挖掘分布式能源優勢。最后，還要加大對微型燃機的研究力度，逐步適應分布式能源系統供給的實際要求[8]。

結論：目前，我國集中供能系統正在迅速發展，而且將是今后一段時間內的主要發展方向。分布式能 源系統可以在大電網故障和意外災害情況下，維持重要用戶的供電。所以建設一個集中能源與分布，式能源相結合的能源系統將是大的發展趨勢。

參考文獻：

[1]楊旭中，郭曉克，康慧.熱電聯產規劃設計手冊.中國電力出版社，2015

[2]國家能源局，關于發展天然氣分布式能源的指導意見（征求意見稿）國能油氣，2015

[3]楊旭中，郭曉克，康惠，熱電聯產規劃設計手冊.中國電力出版社，2015