分布式能源應用初探

分布式能源應用初探所謂"分布式能源"（distributedenergyresources）是指分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng)。一次能源以氣體燃料（主要為天然氣）為主，可再生能源為輔，利用一切可以利用的資源；二次能源以分布在用戶端的熱電冷（值）聯(lián)產(chǎn)為主，具他中央能源供應系統(tǒng)為輔,實現(xiàn)以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用,并通過中央能源供應系統(tǒng)提供支持和補充；在環(huán)境保護上,將部分污染分散化、資源化，爭取實現(xiàn)適度掃瞰的目標；在能源的輸送和利用上分片布置，減少長距離輸送能源的損失，有效地提高了能源利用的安全性和靈活性。我國的資源票賦是以煤炭為主，但長期的以煤炭，尤其是劣質煤,為主的能源應用產(chǎn)生了巨大的環(huán)境問題,中國85%的煤炭是通過直接燃燒使用的，高耗彳氐效燃燒煤炭向空氣中排放出大呈S02、C02和煙塵，造成中國以煤煙型為主的大氣污染。而天然氣是一種潔凈壞保的優(yōu)質能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質,燃燒時產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料,造成溫室效應較低,因而能從根本上改善環(huán)境質星?！?、概要介紹分布式能源應用廣泛，包括：獨立電源和自備電站，供應電網(wǎng)難以到達和不能可靠、經(jīng)濟供電的用戶；區(qū)域或樓宇冷熱電聯(lián)供；電力調峰,部分替代蓄能電站。應用場合包括：城市商業(yè)中心和辦公樓；機場、醫(yī)院、學校、文體場館、機關等公用設施；工業(yè)園區(qū)；村鎮(zhèn)W居民小區(qū)。應用場合的特點是：電熱冷負荷集中，單位面積負荷大，負荷與工藝過程相關因而穩(wěn)走，年利用時間長。分布式能源的優(yōu)勢是：合理利用中低溫余熱，實現(xiàn)"能呈梯級利用"，熱效率高達70-90%;靠近用戶側,減少能星輸送損失,減少能臺輸配管、網(wǎng)投資；安全可靠供能,彌補電網(wǎng)安全穩(wěn)走性的不足，有利于電力調峰，提高供電質星;清潔環(huán)保;占tMQ初投資少,建設周期短;容易遠程控制和網(wǎng)絡控制,與現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)相結合。分布式能源為終端用戶提供清潔、便利、經(jīng)濟的綜合能源服務，全方位滿足用戶需求，是21世紀能源和電力產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。在美國、歐洲和日本,分布式能源經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為進入商業(yè)運行的重要能源供應方式，是大規(guī)模集集中式熱電生產(chǎn)的必要補充,關于分布式能源的政策法規(guī)基本完善。發(fā)達國家政府通過規(guī)劃引領、技術支持、優(yōu)惠政策以及建立合理的價格機制和統(tǒng)一的并網(wǎng)標準，有效地推動分布式能源的發(fā)展，分布式能源系統(tǒng)在整個能源系統(tǒng)中占比不斷提高,其中歐盟分布式能源占比約達10%。二十一世紀初,我國分布式能源開始發(fā)展,現(xiàn)以試驗和示范為主,國家科技計劃支持了分布式能源示范工程，各單位也自行建設了多座分布式能源工程，如上海浦東機場、北京天然氣公司辦公樓、北京次渠天然氣門戶站、上海理工大學、中國科學院工程熱物理研究所綜合樓等。但目前，我國分布式能源尚未迸入大規(guī)模商業(yè)運行，主要障礙是能源價格、能源產(chǎn)品接入公共網(wǎng)、壞保收益等方面的政策法規(guī)尚未完善；燃氣輪機等主機設備國產(chǎn)化程度低,建設和運行成本高；系統(tǒng)設計技術和標準處于發(fā)展階段。而且由于技術、標準、利益、法規(guī)等方面的問題,主要采用"不并網(wǎng)"或"并網(wǎng)不上網(wǎng)"的方式運行。近幾年,我國環(huán)保法規(guī)日益嚴格,特大城市和沿海發(fā)達城市已將PM2.5列入環(huán)保監(jiān)測，對天然氣清潔能源的需求日益增長。經(jīng)過不斷建設和開拓,我國天然氣供應已呈多元化,包括西氣東輸、進口管道天然氣、海運LNG、非常規(guī)天然氣開發(fā)等，對天然氣清潔發(fā)電^分布式能源形成有力支撐。國家部位發(fā)布多項政策和指導性意見,推動分布式能源發(fā)展；國家決走設立燃氣輪機重大專項以實現(xiàn)燃氣輪機國產(chǎn)化。根據(jù)發(fā)改委規(guī)劃，在"十三五"期間將建成1000個分布式能源項目,并擬建設10個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域,至2020年將在全國規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機容星達到5000萬KW,十

年將產(chǎn)生4000億的市場,我國天然氣發(fā)電和分布式能源產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；臅r代已經(jīng)來|氤二、實施意義中型燃機耦合余熱鍋爐以及制冷機,構成冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng),主要優(yōu)勢在于:(1)能源利用率高，經(jīng)濟效益大；(2)安全可靠，提高地區(qū)電力供應安全性；(3)低碳環(huán)保;(4)運行方便等。分布式能源系統(tǒng)適用場所廣泛，可對一走區(qū)域內有電、熱、冷不同能源混合需求的用戶提供服務，且供電安全穩(wěn)走,可按需求快速啟動,可滿足工業(yè)園區(qū)、綜合商業(yè)區(qū)或商務區(qū)、單體或建筑群如醫(yī)院、酒店、學校、辦公樓、居民小區(qū)等。因此，天然氣分布式能源系統(tǒng)作為經(jīng)濟可靠的能源供應方案，是我國有天然氣地區(qū)發(fā)展分布式清潔能源的首選，也是國家重點發(fā)展方向,對企業(yè)、城市、我國清潔能源和裝備制造業(yè)的發(fā)展都有重要意義。三、項目舉例一醫(yī)院分布式能源項目醫(yī)院三聯(lián)供能源站應建設成為安全、高效、節(jié)能、低污染的現(xiàn)代化供能中心,為醫(yī)院提供可靠的冷、熱、電能源供應。原則包括:1.系統(tǒng)工藝可靠,保障穩(wěn)走運行，考慮到醫(yī)院的特殊性，在其中采用的供能系統(tǒng)應將運行的安全穩(wěn)走作為第一應遵循的原則。2.能源綜合利用，發(fā)揮節(jié)能潛力。3?維護管理方便,滿足各方要求。燃氣冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)基本原理是溫度對口、梯級利用，其原理如下：首先潔凈的天然氣i§氣發(fā)電設備內燃燒產(chǎn)生高溫高壓的氣體用于發(fā)電做功,產(chǎn)出高品位的首先潔凈的天然氣i§氣發(fā)電設備內燃燒產(chǎn)生高溫高壓的氣體用于發(fā)電做功,產(chǎn)出高品位的電能；發(fā)電做功后的中溫段氣體通過余熱回收裝置地(驅動熱泵、驅動吸收式制冷機)回收利用,用來制冷、供暖；其后低溫段的煙氣可以通過再次換熱供生活熱水后排放。通過對能源的梯級利用,充分利用了一次能源,提高了系統(tǒng)綜合能源^用率。燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)采用梯級利用的方式，是天然氣高效利用的技術之一。大型公建項目應充分采用節(jié)能、高效、環(huán)保的能源利用方式，而三聯(lián)供項目的實施一方面可以較好地解決建筑的供熱、制冷問題，另一方面提高自身冷、熱、電供應的安全性。醫(yī)院類建筑具有穩(wěn)走的冷、熱、電和生活熱水負荷需求,并對于能源供應的可靠性要求較高,因此采用燃氣冷熱電三聯(lián)供來代替常規(guī)的供能方案，一方面可以較好地解決醫(yī)院的供熱制冷問題、降低運行成本，另一方面增加了自發(fā)電系統(tǒng)，在節(jié)能的同時也保障了醫(yī)院的電力需求，提高了供電可靠性和安全性。在項目操作方面，燃氣集團與業(yè)主方商定投資模式，可采用燃氣集團獨立投資或與業(yè)主方共同投資的模式，雙方簽訂投資建設與合同能源管理合同，能源站初投資（含能源站內所有主輔設備及其安裝工程、自發(fā)電并網(wǎng)及切換系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)至集分水器處）費用由商走的投資主體承擔。項目施工完成后，由投資主體委托專業(yè)的管理公司負責能源站的運行管理，三聯(lián)供系統(tǒng)所發(fā)出的電力接入醫(yī)院的變配電站，電氣系統(tǒng)設計應考慮可實現(xiàn)并網(wǎng)運行和切網(wǎng)運行兩種運行模式。四、經(jīng)營風險經(jīng)營風險的主要影響因素是：燃氣輪機發(fā)電接入電網(wǎng)的可能性；是否能享受到潔凈能源發(fā)電技術的政府補貼電價，這一點至關重要，決走小型分布式能源系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性;采用三聯(lián)供系統(tǒng)投入運行以后產(chǎn)生的污染源主要是煙氣（廢氣\廢水、嗥聲等。三聯(lián)供系統(tǒng)的主要設備為燃氣內燃機和燃氣直燃機，燃料均使用天然氣。天然氣燃燒產(chǎn)生的煙氣中基本無煙塵及二氧化硫,不污染環(huán)境，因此是潔凈燃料。其排放中主要有害氣體為氮氧化物。能源站排出的廢水主要是空調系統(tǒng),需補充軟化水的水處理排水，以及設備檢修掃述。水處理排出的廢水含鹽呈稍高但無毒無害，其余掃泳無有害物質且溫度不高，可直接排入城市污