天然气分布式能源与能源变革

1、关键设备及其选型 热机 内燃机：往复式 燃气发动机（高速1000r/min）、中速(1000300r/min）、低速（300r/min） 旋转式 燃气轮机 轴流式 （重型、中型、小型） 径流式（微燃机） 外燃机：往复式，斯特林发动机 旋转式，蒸汽轮机 非热机 燃料电池（低温、中温、高温）关键设备及其选型发电机组设备 往复式发动机 燃气轮机 微型燃气轮机 燃料电池 没有最好的设备只有最合适的设备关键设备及其选型燃气发动机 单机功率322000kW 发电效率2646.8 氮氧化物排放小于500mg/Nm3 热电比较小 重、体积大 噪声大，通常大于100dB 余热回收复杂 系统外围设备多、基础投资大

2、，一般 需要独立的厂房 维护周期短、费用较高用于分布式能源系统的燃气发动机有高速机、中速机之分，两种类型的机组对系统的适用性也是不同的。燃气发动机构成的典型热力系统燃气发动机模块化结构燃气发动机系统典型布置国外燃气发动机日本洋马5350美国康明斯9952000奥地利颜巴赫2944029德国MWM4004300三菱重工3155750德国MAN853817076芬兰瓦锡兰434318759美国卡特彼勒1253860德国MTU 1162145国内燃气发动机广柴（中速）7501000济柴6001200河柴6001000胜动6001200湖南力宇10002000无锡开普5002000功率、发电效率、排烟

3、温度、缸套水温度等燃气内燃发电机组一览1MW 机组性能参数对比12MW 机组性能参数对比26MW 机组性能参数对比单机功率50060000kW发电效率2438氮氧化物排放小于25ppm热电比大余热品质佳，500度烟气一般使用寿命30年天然气进气压力一般不小于1.6MPa需要增压设备（供气条件）比较适用工业、大型公用建筑等需要独立的厂房 上海浦东机场4000kW燃气轮机和蒸汽锅炉组成的CHP系统中小型燃气轮机THM 1304 Gas TurbineExhaust StackFilter houseEnclosureDriven MachineLube OilCoolerFuel GasSkidT

4、ypical Package consists of all auxiliary systems to operate gas turbine and driven equipment like generator, compressor, pump, etc.THM 1304 Gas TurbineModular Package Design to Adapt to Customer NeedsSpecificationUnitMGT6100MGT6200Power OutputISO Cond. (15 C, sea level, no losses)kWmechkWel6.6206900

5、Efficiency100 % load, ISO Cond. (15 C, sea level, no losses)kJ/kWhm%mechkJ/kWhel%el1121532.21059034.0Exhaust Gas Mass Flowkg/s25.828.1Exhaust Gas TemperatureC505460PT Speedrpm-12000Emissions:NOx: 30 mg/Nm15 ppmCO: 100 mg/Nm80 ppmref. to: 15% O2, dry50 100% load MGT610070 100% load MGT6200MGT 6200 &

6、6100 Gas TurbinePerformance DataCompetitive gas turbine for mech. drive and power generation小型燃气轮机美国索拉121015000德国曼恩663012500德国西门子540019100日本川崎61017370分布式能源系统的投资包含：系统设备费、土建费和市政配套费。如图项目土建费明显减少。以上数据来自区域能源会议文件部分中型燃机参数微型燃气轮机发电机组回热器涡轮燃烧室压缩机空气进气排烟口电机空气进气转子定子发电机烟气排出压气轮涡轮燃烧室回热器微型燃气轮机涡轮机仅此一个运动部件微型燃气轮机发电机组 全数字

7、化的管理与控制微型燃气轮机发电机组 微型燃气轮机发电机组的技术发展进一步提高发电效率，可达42%；双轴双级增压两次做功耐高压回热器、燃烧室，压比11:1中冷器微型燃气轮机发电机组航空发动机技术30kW、65kW、200kW、600kW、800kW、1000kW适用多种燃料超低排放量 (实际虚拟能源系统利用优化能级优化 中温段200500低温段200以下高温段500以上环境温度发电制冷、制蒸汽制热、制生活热水排放能源系统利用优化可再生能源的最大化利用光伏发电风力发电地源、水源热泵生物质气发电储能及蓄能技术充分利用电动汽车蓄冷、蓄热装置微电网储能装置电动汽车微电网储能装置能源系统利用优化分布式能源

8、合理配置，实现能源共享，互通互联能源主干网用户单元用户单元储能设施电热冷风电天然气分布式三联供光伏发电储能设备地源热泵能源资源智能管理数据采集实时监测数据统计能耗查询数据分析能耗报警系统管理系统调配能耗公示云端存储智慧能源目标及实现手段2智慧能源定义及特点13天然气分布式与智慧能源结合发展主要内容天然气分布式能源与智慧能源结合发展策划7月4日发改委、能源局发布关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见20161430号。文件规定了两种模式:1用户端，天然气冷热电联供（CCHP）、可再生能源、智能微网结合，多能协同，形成能源梯级利用；2资源端，风光水火储互补。7月8日BP世界能源统计年鉴指出

9、能源结构正在向低碳燃料转型，天然气分布式能源将成为重要发展途径。气网 天然气电热冷储热储冷储电储气电网电分布式储电激励信号可调能力通信控制 气电动汽车光伏发电调度指令运行信息天然气冷热电联供系统 风力发电热泵电制冷锅炉热制冷天然气分布式能源在智慧能源中的定位与受时间、空间影响较大的可再生能源发电技术相比，天然气分布式能源在供能可靠性、可控性和冷热电统筹供应方面略胜一筹，在智慧能源整体解决方案中，天然气分布式能源发挥的是核心的基础作用，同时与其他技术充分结合，优势互补。LNG天然气分布式能源与智慧能源结合用能需求供能要求负荷特性供给侧需求侧常规能源水、电、气可再生能源 太阳能 、风能 、生物质能

10、 、地热能资源评估需求侧节能潜力用能分析智慧能源方案可控性可靠性经济性环保性 为保证供能方案的经济性，必须考虑合理的供能范围和供能规模； 在保证区域内综合供能可靠性的前提下，最大限度有效利用可再生能源； 利用冷/热/电/气等多种能量形式的互补特性，满足多元用户不同品位的用能需求，提高能源综合利用效率。应用分析-莲花岛能源规划莲花岛旅游综合项目位于秦皇岛市海港区金梦海湾南侧海域，是通过围海造陆的方式建设的旅游休闲度假岛。总占海面积为187.32公顷，其中港池面积97公顷，填海面积 47.72公顷，透水构筑物面积39.95公顷，非透水构筑物面积2.65公顷。整个岛屿呈椭圆形布置，通过跨海大桥与陆域

11、相连。由于海底铺设电缆及热网成本较高，岛上仅从陆域接入天然气管道，其他能源均由岛屿独立供应。应用分析-资源分析当地太阳能资源相对匮乏，年平均日照时数约为2796小时，太阳能资源丰富。当地年平均风速为3.9 m/s，高于年均3m/s（地面）的风力发电经济下限，风力资源也较为丰富。秦皇岛市海港区金梦海湾南侧海域，水利资源丰富，同时具有丰富的可开发利用的海洋能资源。天然气供应稳定，气源品质较高，属于清洁能源供应形式。应用分析-需求侧分析区域编号供能范围电负荷(kW)冷负荷(kW)热负荷(kW)热水负荷(t/h)1核心岛区域26451548162445144.582西南侧花瓣及外围带公寓1634238

12、0291784965.933东北侧花瓣及外围带公寓16515351641760058.89整个岛屿所需的全部电、冷、热均独立供应，因此考虑岛屿整体定位及各区域建筑功能，同时考虑岛屿结构构造，在全岛分设三个供能中心，三个中心相对独立，自给自足，但又相互连通，互为补充和备用。能源种类天然气分布式太阳能光热太阳能光电波浪能发电风力发电水源热泵利用优先级（1）由于岛上有稳定且充足的天然气气源，因此采用天然气分布式能源作为岛上的一级电源供电，配置天然气分布式能源系统的发电机容量约为52MW；（2）充分利用岛上的可再生能源资源，但由于太阳能、风能、波浪能等均受到自然气候条件影响较大，同时太阳能光电、光热设

13、备还受到建筑形态影响，分别设置2.7MW的光伏发电、4 MW的小型风力发电和0.9MW的海流能发电设备。同时设置相应容量的储能装置。（3）在外围公寓建筑屋面设太阳能集热板以解决公寓区域内的热水需求，当太阳能受气候影响无法满足需求时，由天然气发电系统的余热进行补充。（4）天然气发电系统的余热满足花瓣区域及核心岛的热水及部分空调冷、热负荷，不足部分由常规调峰设备补充。（5）考虑在核心岛区域设置电动汽车充电桩，在岛内实施电动汽车分时租赁系统。应用分析-资源配置结论智慧能源结合当地能源资源禀赋，在需求侧与供应侧之间考虑供能可靠性、可控性、经济性及环保性等因素，满足区域供能需求；在智慧能源整体解决方案中，天然气分布式能源发挥的是核心的基础作用，同时与其他技术