(投稿)天然气分布式能源利用技术

天然气分散能源利用技术投资发展部杜小虎天然气的分散型能源利用是将天然气作为一次能源利用于发电，利用发电的馀热，向用户供给电力、热(冷热)能源的分散型能源供给系统。 天然气分散能源具有能效高、清洁环保、安全性高、削山填谷、经济效益高等优点，是天然气高效利用的最佳途径。 天然气“十二五”规划和关于发展天然气分布式能源的指导意见明确提出到2015年将建设000个左右的天然气分散能源项目，建设10个左右典型特征的分散能源示范区域。一、概要天然气分散型能源系统是分阶段利用天然气的系统，天然气能源的分阶段利用路线表：温度区域适用设备适用场所天然气的化学能1500 发动机电力1100 燃气轮机电力700 燃气轮机功率动力300 蒸汽热利用(工厂)100 高温水冷气、暖气、生活热水(建筑物)80 低温水制冷供暖(建筑物)50 凉热的温水卫生热水(建筑物)应用范围分为区域冷热电联产和楼宇冷热电联产两大类。 根据功能分为驱动系统、发电系统、供热系统、制冷系统和控制系统5个部分。 适用于医院、大学、机构、酒店、商务中心、高级办公大楼、社区、工厂等能源消费大集中地区，以及对电力供应安全要求高的部门。 年平均能源综合利用率一般为70%-85%。 一次能源(气体)在发电机组发电30%-40%的高品质能源(电能)，再发电50%左右的低品质能源(热能)。二、国内外发展情况分散能源是从上世纪70年代末开始在美国最先发展的。 30多年来，分散能源在许多国家如美国、日本、丹麦、荷兰等得到了很大发展和普及。 目前，美国已有6000多个分布式能源站，仅大学校园就有200多个采用分布式能源站。 美国政府预计到2020年，一半以上的新办公室和商用建筑将采用分散型热电冷冻三联产。 同时，现有建筑物的15%改为热电冷三联产。 截止到2008年，日本总共运行了7800台系统，预计到2010年分散能源将达到1000万千瓦。 丹麦的分散能源占有率在能源系统总体上接近60%，荷兰也超过了40%。我国北京、上海、广东等地已经投入了大量分散能源工程，取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益。 上海分布式能源系统的发展已有十几年的历史。 上海建设浦东国际机场首届工程、闵行中心医院、711研究所荏庄研发基地、航天基地、老港垃圾场(甲烷)等15个项目。 北京燃气集团生产计划指挥中心大楼是北京市天然气管网监测和规划的中心。 该项目是国内首个成功的大厦型三联项目，2004年8月调整成功。 广州大学城分散能源项目是目前全国最大的分散能源站。 本省已经开展广东铝业集团、广东东莞鞋厂、广州某制药业集团等项目。三、天然气分散能源的特点作为下一代能源供应模式，天然气分布式能源是集中式能源供应系统的有力补充。 具有分布式能源系统的一切特点。3.1能耗少，运输成本低，供电安全天然气分散能源作为为当地服务的能源供应中心，直接面对当地用户的需求，靠近用户配置，简化了系统供应用户能源的运输过程，降低了能源运输过程的能耗和运输成本。 国际分布式能源联盟提供的数据显示，目前相当多的发电量损失由配电过程中的客户端计算，集中供电的一次能源利用率还不到三分之一。 天然气分散型能源的能源利用率超过70%，达到90%。 用户附近直接设置的天然气分散能力和大电网协作，能够强力弥补大电网安全稳定性方面的不足，提高用户的电力供给安全性。 特别是即使在电网崩溃或发生意外灾害(地震、暴风雪、严重冻结、战争、人为破坏等)的情况下，也能够确保对重要用户的安全电力供给。3.2安装机容量中小容量多，灵活性大，控制简单天然气分散能源紧密结合用户需求，系统规模灵活，天然气分散能源易于调节，系统性能得到改善，节能减排优势突出。 与传统的能源供应系统相比，每100万千瓦的电力设备容量每年可节省78万吨以上的标准煤，可节省208万吨的CO2和约3万吨的SO2。3.3多功能输入、多功能输出随着经济、技术的发展，尤其是可再生能源的积极推广，用户的能源需求趋于多样化，目标趋于不同。 特别是可再生能源技术正在成熟，可供选择的技术也在增加。 天然气分布式能源作为一个开放的能源系统呈现出多功能的发展趋势，包括多种能源输入，同时能够满足用户的多种能源需求和其他性能要求。3.4系统整合呈现多学科、多学科交叉协同特征天然气分布式能源系统集成技术与时俱进，呈现出多学科、多学科的交叉协同特征，对专业广泛、层次深厚的工艺设计、产品性能、运行模式、工程经验等要求很高。 因此，针对用户具体需求(高效率、可靠性、经济、环境保护、可持续发展等)的集成方式多种多样，不断出现，具有明显的个性特征，复制性较差。 新型天然气分布能源通过选择合适的技术，经过系统优化和集成，可以同时实现多个功能目标，满足用户的特殊需求。四、天然气分散能源技术的应用天然气分布式能源是分布式能源系统的核心技术和最主要组成部分，主要用于建筑和工业领域。 系统规模不同，主要有楼型、区域型两种。 各有特点，要求不同，相应的系统集成原则也有很大差异。4.1大厦型天然气分散能大厦型天然气分散能源面临的是某建筑物(医院、学校、大型超市、公共设施、酒店、娱乐中心等)的能源需求，其系统规模较小。 由于同一建筑物内不同用户的需求差异不大，负荷变化方向也相同，需求与供给之间的缓冲空间不大，转弯馀量相对较小，系统必须迅速应对用户能源需求的变化。 因此，联产系统的运行必须跟随负荷的变化，运行情况必须随时调整，始终处于被动状态，因此系统的全部工况性能要求都很高。 按照系统整合原则，在采取调整输出能耗比、调整蓄能的同时，应考虑到常规分产系统与联产系统的最佳整合、网电联合的最佳运行模式等整合措施进行协调。楼宇型冷热电联产系统的特点是系统配置比较简单，通常采用燃气轮机馀热吸收型冷热电联供系统。 燃气轮机功率范围宽，可以从几kW到超过200mw，适用于各种容量规模的天然气分散能量中，最普遍使用容量在20 MW以下的机组。 燃气轮机馀热吸收式冷热电联产系统因热循环而异，主要有两种类型，一种是简单循环型，系统简单易于维护，但发电效率低，多在24%-30%之间，适合电需求不高但冷需求大的建筑用户另一种是回热循环型，适用于热电较低的情况，通常为1.0-1.5，此时热电被用于发电的比例相对较高。近年来，楼型天然气分散能量出现了重要新动向：以燃烧天然气的微小型燃气轮机为中心动力的分散能量异军突起，或者在别墅和庄园得到广泛应用。4.2区域型分布式冷热电车供应系统区域型分散冷热电车面临系统的是一定区域内的几个建筑物共同构成的建筑群。 与单一建筑相比，建筑群的能源需求规模扩大，并且根据不同建筑的功能，对应的能源需求及其变化也不同，因此不同用户的负荷变化很少同步，通常不会同时出现高峰和低峰。 因此，联产系统运行时需要考虑负荷的“同时使用系数”，这增大了供给与需求之间的回旋馀量，降低了对联产系统的全套性能要求。 因此，规模适当大时，引进高效燃气轮机涡轮发电机组(=35%-45% )，实现燃气、蒸汽、电力、冷气、热水的最佳匹配，可进一步提高一次能源利用率。 例如华电集团建成的目前全国最大的广州大学城区能源站是以47.8 MW燃气一蒸汽联合循环单元为基础的天然气冷热电三联供应系统。 38%的煤气能先用燃气轮机转换成电能，50 左右的烟用馀热锅炉产生4.0 MPa的蒸汽，然后进入冷凝式涡轮机进一步工作，抽出部分发电的0.5 MPa蒸汽供给第一冷冻站的溴化锂吸收冷冻机加热废热锅炉排出的50-100 的烟，供应60 的生活用水，能够用汽轮机的冷凝潜热补偿不足热量的燃气能源利用效率达到了78%以上(传统的火力发电站，煤燃烧发电的利用率只有35%左右，煤作为燃料发电和供热的火力发电站，能源能源站在2009年成功。 可为大学城内的10所大学和周边的20万用户提供电力、生活温水、空调的制冷。在可能的条件下，一些相对独立的中小型分布式能源联合起来构成能源供应网络，实现不同建筑物、企业之间的能源结合和资源共享，根据不同负荷情况灵活启动、停止一些单元，使运行的单元始终在设计状况附近运行内燃机吸收式冷冻的天然气分散能，发电效率高，而且内燃机价格比较便宜，在区域型天然气分散能中的应用也相当普遍。我国人口众多、居住密集的发展区域天然气分散能源很符合我国国情。 在当前城市建设迅速发展、推进城市化、推进当前公共建筑能源系统改造中，规模可以采用50 MW左右、规模更大的机组和数万吨(1吨3.51 kW )。 24小时1吨的0水变成0冰所需的冷冻量)的区域制冷系统或者数百万平方米的供暖系统组合，建立区域型冷热电车供给系统。五、展望当前形势下，燃气企业要不下雨，了解天然气分散能源新技术及其发展趋势，把握国家政