關于分布式能源燃氣供應的探析

劉偉

【摘 要】基于目前分布式能源的利用，本文作者闡述了分布式能源相關概念，分析了目前國內分布式能源燃氣的供應前景，以及一次能源的市場需求，提出了燃氣供應設施設計方案。基于對燃氣供應設施設計方案案例的分析，對優化分布式能源供應的發展，提出了分布式能源供應的可行性、長管道運輸多個方面進行探討，力爭促進國內分布式能源的供氣方案。

【關鍵詞】分布式能源;燃氣供應;一次能源

Combined? Cooling? Heating and? Power，CCHP是冷熱電聯產系統，也是分布式能源，分布式能源是能源梯級利用的一種方式，這種方式對能源的利用比較合理，是能源按照品味逐級利用的一整個過程，其中高溫、中溫蒸汽發電，低溫余熱可以用來向住宅供暖，提升了整個系統能源的利用效率，有效滿足不同用戶之間的需求，滿足了節能減排的目的。這對于節能減排來說是非常有效的措施。所以目前社會各界對分布式能源的關注都非常高，由于其本身的優勢，得到了極大的發展。隨著能源需求的增加，燃氣企業燃氣供應逐漸供不應求，因此探討分布式能源燃氣供應對于當前的燃氣發展有很重要的意義。

一、分布式能源燃氣供應

1.生產燃氣能源系統流程

一次能源為天然氣分布式能源系統涉及到的流程有：燃料、原動機、電力、熱量、鍋爐、熱負載、吸收式制冷機、冷量、暖通空調，原動機的燃料是天然氣，產生電力之后熱量進入回收裝置進行回收利用，進行二次制冷、制熱利用，一部分原動機利用本身剩余的余熱來產生熱水。實際的生產過程中，系統可以根據用戶對冷熱方面的需求確定分布式能源冷熱電容量，根據這個要求找到合適的原動機與回收裝置，回收的余熱進行制冷或者是制熱取暖，根據用戶的需要進行選擇就可以。利用原動機余熱產生的冷熱量如果不能滿足用戶的需求，還可以利用補然裝置，是余熱回收裝置的一種，可以在系統生產的過程中直接利用天然氣生產冷熱量作為其補充。

2.分布式能源的需求特點

根據系統運行流程可以看出，用戶對分布式能源的需求一般如下，正常需求下根據冷熱量與電容量計算需要使用的天然氣供應量，用戶需求產生變化的時候，用氣的均衡量也被打破，形成不均勻的特點。分布式能源的原動機為燃氣輪機，要求入口壓力穩定性。

3.國內分布式能源需求特點

從目前各個行業使用的天然氣情況來看，天然氣的消耗沒有淡旺季之說，淡季不淡且旺季更旺。尤其是2016年之后，天然氣作為清潔能源，消費不斷呈現增長的趨勢，2017年總數據為2373，與2016年相比增長15.30%，增速與2016年相比增長6.54%。從天然氣的行業需求來看，最主要的消費是城市燃氣與工業燃料。傳統的發電方式把電力輸送到用戶的家中能效為30%，天然氣為95%，以管道運輸為主。而傳統電力傳輸中能源利用效率為為49%，天然氣的利用率為比傳統電力的更高，為83%。就這樣的需求情況來看，國內無論是天然氣消費比例還是天然氣的發電比重，國內都還有非常明顯的增長空間，所以預計在未來有非常好的發展方向。

二、分布式能源供應設計方案探析

1.根據分布式能源天然氣消耗量總量的核算，以及長管道運輸的大小值，天然氣消耗量的最高值與最低值為方案設計中主要考慮的系數，方案設計中機組裝機容量要按照最大值和最小值來考慮。

2.分布式能源站燃氣輪機進口壓力的要求比較高，進口壓力確定天然氣進入分布式邊緣站的最低壓力。

3.方案要從多個方面進行選擇，如方案設計的可行性，初步方案的確定，技術方案的合格性以及工程投資等等，從多個角度綜合分析對比之后確定接氣點和接氣壓力，確定輸氣量等等。

4.根據接氣點和接氣壓力等因素，確定布站的方式。首先應該確定穩壓裝置、加壓裝置是否在燃氣輪機前設置。如果進入天燃氣的時候，壓力比燃氣輪機的進口壓力低，這個時候需要加壓裝置，如果進入天然氣的壓力比燃氣輪機的進口壓力高，就需要設置加壓裝置。具體的裝置要根據實際的情況確定。如果不設置就應該確保進口壓力的穩定性，確保壓力處于燃氣輪機需求的范圍內。由于對管道運輸的需求比較大，所以方案設計最好在燃氣輪機前設置穩壓裝置。輸氣管道的設計壓力也要根據計算輸氣管道的管徑來選擇管道的型號，再根據選擇的型號計算分布式能源進站的壓力[1]。

5.根據輸氣管道管徑選擇、管道壓力選擇，對方案綜合計劃分析，如果路由與規劃之間產生沖突的情況下，重新選擇路由，重復第三個步驟。同時根據方案和路由因素，選擇設備型號、選擇配套工程設計。

三、分布式功能的優勢

1.提升能源綜合利用效率

實際上不管是冷能還是熱能，其損耗都隨著傳輸距離的增加而不斷增加，目前的集中供電方式可以達到40%到50%，但是由于長距離的運輸導致最終的利用效率難以達到40%～50%。分布式能源不僅可以得到40%～50%的發電率，同時可以將低溫、中溫廢熱回收實現冷熱量需求供應，實現能源的梯級利用，能源的利用效率高達80%以上，同時與傳統的輸電相比降低了電能的消耗。

2.削峰填谷的作用

冬季取暖和夏季制冷是能源利用的高峰期，夏季天氣原因，制冷耗費的能源遠遠超過冬季，給電網帶來極大壓力的同時也造成冬季發電設施的限制，降低了發電設備與輸配設備的利用率。天然氣分布式功能可以在夏天燃燒天然氣制冷增加夏季的燃氣使用量，減少夏季空調與電負荷量，系統還可以自發電，降低對電網電力的消耗。

3.具備良好的經濟效益和環保效益

美國在天然氣的使用上做過數據調查報告，報告顯示使用天然氣分布式功能可以節省大量的能源消耗，并且獲得良好的經濟效益。使用天然氣分布式供能系統，降低寫字樓運營成本的12%，商場可降低到11%，體育館內建筑的運營成本可以降低到32%。具備良好的經濟效益。再加上天然氣是清潔能源，燃氣發電機都使用先進的技術和水平，其排放的氣體均在排放指標內，如商場、寫字樓與體育館內，溫室氣體的排放也隨之降低[2]。

四、分布式能源供應方式

1.燃氣供應

分布式能源一部分都是由燃氣公司直接供應的，燃氣公司直接供應存在一定的劣勢，首先是分布式能源需求量不斷增加，燃氣公司本身的保障存在問題，其次是燃氣公司的氣源壓力為4MPA、運行壓力為3MPA，管道壓降之后很難保證燃氣輪機進口壓力的要求。一些公司會采取對燃氣加臭，加臭之后存在兩個缺點，對燃氣輪機的燃燒不利、也不利于環境保護。

2.長管道直供

長輸管道直供燃氣，有保障壓力高，敷設管線之后可以減少管徑節省一部分投資。分布式能源站一般規劃在城內，長輸管道直供的主要問題是長輸管道規劃與城區規劃之間的沖突、與區域內燃氣企業存在的矛盾問題。長輸管道經過城鄉的時候要征得城鄉部門的同意且取得安全保護措施。但是長管道進入規劃區上報城鄉主管部門的時候，往往會被拒絕，以無規劃或是具備危險性為主要原因。

五、結語

綜上，分布式能源在國內的發展有極大的市場。目前分布式能源的技術已經很成熟，其對能源利用的高效性、環保性與低能耗是其本身的優勢，同時也擁有良好的市場。在具體的工程案例中，方案的設計分析、綜合對比可以為企業帶來良好的經濟效益與社會效益，促進了社會的環保效益。

【參考文獻】

[1]王健. 燃氣分布式能源在某醫院中的應用分析[J].上海節能， 2018， 357（09）：93-97.

[2]吳巍， 丁勝， 吳凱檳. 燃氣分布式能源“以熱定電”和“以電定熱”運行模式下的能效對比分析研究[J]. 工業加熱， 2018， 47（05）：11-17.