淺談天然氣分布式能源供應系統

鄒金洲

摘 要： 在高效利用能源上，天然氣電、熱、冷三聯供系統是目前典型的分布式能源利用方式，在我國的十三五能源規劃中，對天然氣的分布式能源應用都做出了詳盡的規劃，以此為契機，將有效促進我國天然氣的高效利用，本文從天然氣分布式能源供應系統的概念入手，分析了系統的特點和組成，為大家在這方面提供一些思路。

關鍵詞： 天然氣；分布式能源；供應系統

眾所周知，中國是世界重要的工業生產國，這樣我國既是工業生產大國，同時也是世界上名列前茅的能源消耗大國，而且這種能源消耗又是低效的，我國的單位GDP能源使用率一直處于世界的平均線以下，這就造成了國家能源的浪費。同時由于能源利用率較低，而高速增長的經濟又促使我們使用更多的能源，這就造成了嚴重的環境污染，近些年來，大家都非常關心的PM2.5指標居高不下，就是能源污染的直接后果。

黨的十九大報告中，提出“加快建立綠色生產和消費的法律制度和政策導向，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。構建市場導向的綠色技術創新體系，發展綠色金融，壯大節能環保產業、清潔生產產業、清潔能源產業。推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。推進資源全面節約和循環利用，實施國家節水行動，降低能耗、物耗，實現生產系統和生活系統循環鏈接。”在高效利用能源上，天然氣電、熱、冷三聯供系統是目前典型的分布式能源利用方式，在我國的十三五能源規劃中，對天然氣的分布式能源應用都做出了詳盡的規劃，以此為契機，將有效促進我國天然氣的高效利用，對于推動能源生產和消費革命，促進資源節約、節能降耗，緩解大氣環境壓力，有著十分重大的實際意義。

1 天然氣分布式能源供應系統的概念和特點

1.1 天然氣分布式能源供應系統的概念

天然氣分布式能源供應系統是指利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯供等方式實現能源的梯級利用，綜合能源利用效率超過70%，并在負荷中心就近實現能源供應的現代能源供應系統，是天然氣高效利用的重要方式。

1.2 天然氣分布式能源供應系統的特點

天然氣分布式能源供應系統的特點主要有四點。

1.2.1 能源的利用效率高

天然氣分布式能源供應系統是將能源負荷中心的天然氣就近進行充分燃燒，通過燃氣輪機或燃氣內燃機發電，發電產生的余熱通過系統內的余熱鍋爐、蒸汽輪機、溴化鋰吸收式冷溫水機組等設備利用，實現冷、熱和電能等能源的聯合供應，在天然氣利用過程中能夠使燃料利用率處于超臨界狀態，實現天然氣能源利用率最大化。

1.2.2 可有效的降低對煤炭資源的依賴

目前我國主要是利用煤炭進行發電或供熱供冷，而火電汽輪機組余熱利用率低，能耗較高，同時對于水資源的消耗較大，并產生二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等多種污染物，而天然氣分布式能源供應系統中主要是依靠天然氣做燃燒介質，其燃燒過程中，基本不產生二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等物質，而且天然氣相比煤炭運輸更為便捷和高效，存儲方式簡單。

1.2.3 便于對能源的調節和利用

在對電能利用過程中，能源轉化方式較為單一，這樣極易造成用電高峰的出現，而在天然氣分布式供應系統中，天然氣利用過程中可以實現電、熱、冷多重能源的轉化，同時啟用和停止較為方便，可以實現錯峰運行，可以大大緩解用電峰谷調節壓力，實現了天然氣和電網季節峰谷差的互補調劑，保證了電網的平穩運行。

1.2.4 便于實現小型化和自動控制

天然氣分布式能源供應系統中核心部件是天然氣發電系統，這個系統由于燃燒介質的不同，可以實現小型化，既可以實現家庭化和小區化，也可以建成連片使用模式。由于設備的小型和便捷，就能夠實現自動化控制，特別是在分布式供電過程中，可以通過電網集中調度系統實現遠程控制。

2 天然氣分布式能源供應系統構成

天然氣分布式能源供應系統主要由供電系統、供冷系統、供熱系統和自動控制系統四部分組成。

2.1 供電系統

天然氣分布式能源供應系統中的供電系統核心就是燃氣輪機和燃氣內燃機，在對于電力需求量較大時，選用燃氣內燃機作為發電機組，如果電熱冷聯供能源較多時，一般選用燃氣輪機，若是負荷容量變化較大的場所，可以選用微燃機。發電機組發出的電能，經過變壓和調壓可以將負荷中心用不完的電能，進行燃料電池進行存儲或反送至380v的市電電力網中，如果天然氣發電機組較大也可以將電能反送至10KV的大電力網中。同時供電系統也可以直接使用市電或大電網的電能。

2.2供冷系統

在供冷系統中主要核心設備為溴化鋰吸收式空調機組和余熱利用型冷熱水水機組，一般制冷功率較大的場所大多選溴化鋰吸收式空調機組，若是負荷變化較大的多選用余熱利用型冷熱水水機組。

2.3 供熱系統

在供冷系統中主要核心設備為溴化鋰吸收式空調機組和余熱利用型冷熱水水機組，這兩機組也是利用內燃機在燃燒天然氣產生電力后的余熱，將內燃機產生的400多度的高溫煙氣引入煙氣熱水型余熱直燃機組， 在其內部進行熱量交換，缸套水則通過板式換熱器進行熱量轉換， 轉換完畢后可以為負荷中心提供 60℃的熱水進行循環供暖。

2.4 自控系統

天然氣分布式能源供應系統的控制核心就分布式控制系統即DCS，這個控制系統通過分散在各分系統中PLC器件，將天然氣發電機組、供熱、供冷和電力控制單元的狀態信號經過匯集后傳送到分布式控制系統中，經過事先編制的管理程序，做出響應，并發出動作指令，自動對設備進行調控，同時在PLC器件中具備遠程信號控制功能，可以將上述信號傳送到中央控制室，可以將發布于不同地點的單個天然氣分布式能源供應系統，進行集中控制，并實現遠程控制，

3 天然氣分布式能源供應系統的發展制約因素

3.1 天然氣的分布不均

眾所周知我國的能源需求中心多集中在東部沿海地區，而能源出產地又大多集中于西北部地區，目前雖然我國已經實現了西氣東輸的重大工程的完工，但是長途的運送又加高了能源的價格，現在為解決這一問題，國家加大了天然氣的遠洋運輸，隨著我國能源進口量的增加，使得我國油氣的對外依存度已達到70%，因此，為減少天然氣的普及使用，我們還應加大氣源的勘探，同時還的加大新的垃圾制氣和生物制氣的研究，擴展可用氣體種類。

3.2 缺乏統一的標準和協調機制

由于我國的天然氣分布式能源供應系統尚處于研究階段，還未在全國進行廣泛推廣，國家對于天然氣分布式能源供應系統的設備、建設標準都未形成統一的規劃，同時一些核心設備還不能實現國產化，特別是燃氣輪機、燃氣內燃機等大型發電設備主要依賴進口。同時由于分布式能源供應還未廣泛展開，這就形成電力、天然氣、能源和市政建設、規劃之間未能建立有機的協調機制。

4 結論

天然氣分布式能源供應系統在提高能源的高效利用和節能減排兩方面，社會和經濟效益有明顯的優勢，目前分布式能源供應系統還處于發展初期，但是伴隨人們環保意識的提高和科技水平的發展，天然氣分布式能源供應系統在不久的將來，會得到大力的推廣。

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