分布式能源项目配置方式及前景解析

摘要：分布式能源定义是利用小型设备向用户提供能源供应的新的能源利用方式。与传统的集中式能源相比，分布式能源接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输送，可大大减少线损，节省输配电建设投资和运行费用；由于兼备发电、供热等多种能源服务功能，分布式能源可以有效的实现能源的梯级利用，达到更高的能源综合利用率。本文对分布式能源项目配置方式及前景进行了探讨分析。

关键词：分布式能源；项目配置

引言：

分布式能源系统各用户的能量需求随时间变化，而动力设备（ 如燃气轮机）通常以稳定运行为基本条件。分布式能源系统的设计指导思想就是在负荷需求的可变性和动力设备的稳定性之间寻求平衡点，稳定系统运行，同时实现能的梯级利用，提高一次能源利用效率。

一、确定分布式能源系统的设计目标

根据指导思想确定分布式能源系统的设计目标有：针对不同建筑类型，优化配置冷热电各个子系统；针对机组运行工况（运行环境条件的变化、机组各种负荷等变工况条件）设法实现系统全工况高效、可靠、经济运行的途径与控制方法；针对不同类型的建筑负荷，匹配不同的调节方式，使得各个子系统达到最佳的利用率，实现系统最大限度节能。

二、分布式能源站的典型配置

（一）按照发电机组的不同及系统主要功能分类

天然气分布式能源系统采用的发电设备主要有燃气轮机、蒸汽轮机、燃气内燃机和燃气微燃机等，所采用的余热利用设备主要有余热锅炉以及蒸汽型吸收制冷机、热水型吸收制冷机和烟气型吸收式制冷机等。根据组合不同，大致可分为以下3类。1）燃气轮机发电机组+余热锅炉+汽轮发电机组+蒸汽/热水型溴化锂制冷机组。该系统的特点是应用燃气-蒸汽联合循环机组，系统的发电效率高，可充分利用和转换高品位的能源 ，提高系统的经济效益。2）燃气轮机发电机组+烟气型溴化锂制冷机组。该系统特点是燃机单循环运行，系统的热冷量输出比例大，热（冷）电比高。3）燃气内燃发动机组+烟气或热水型溴化锂制冷机组。该系统特点是采用燃气内燃机，燃气内燃机的单机出力一般在200kW至3000kW之间，在这个功率范围，内燃机的发电效率可以达到35%左右，要高于同功率等级的燃汽轮机。

（二）按照应用于区域功能分类

一是工业园。在工业园区生产型企业居多，一般都具有稳定的电、蒸汽、热和冷负荷，各项负荷都比较大，由于稳定的负荷和长时间的稳定运行可以提高分布式能源系统的热效率和整个系统的热电比，对投资分析和运行模式都十分有利。工业园区通常会根据“优先满足冷、热负荷”的原则配置设备。能源站的热效率和热电比高于《热电联产项目可行性研究技术规定》中的要求，符合规定要求。所以，具有稳定热负荷的工业园区建设分布式能源站将有较好的经济性。

二是办公楼。由于办公大楼各种负荷相对较小，而且随时间变化较大，一般采用微型燃气轮机或燃气内燃机。布置方式采用地上或者地下布置。

三是居民社区。居民社区通常选择燃气内燃机作为动力设备。作为分布式能源站应用的一种建筑类型，其最大特点就是负荷需求的不定时性。所以，居民社区的分布式能源站需要增加设计蓄能装置。通常，蓄能装置是通过冷水、热水储存罐来实现，在负荷充足的时候将多余的冷、热负荷储存起来，在居民使用高峰或燃机负荷降低或停机的时候释放储存的能量 满足居民需求。

三、存在的主要问题及解决的方法

一是负荷分析难以保证全面、准确、细致。对分布式能源系统的设计，负荷分析是非常必要的，如果对建筑的负荷统计或估算不够细致，就会对运行产生相当大的影响。

二是对于过渡季节，分布式能源系统利用不充分。对于分布式能源站，冷热负荷一般是通过利用燃机的余热获得，由于夏季和冬季具有稳定的冷、热负荷，余热需求量较大，动力设备可以保持比较稳定的运行状态，而在春季和秋季，无较大的冷热负荷需求，可能就会使整个系统处于低效运行状态

三是缺乏权威的评价标准。分布式能源系统是一个多能量的产品输出的复杂系统，由于冷热电是不同的产品，很难直接进行定量比较，目前的评价准则主要是效率.节能率.折合发电效率等几种，但这些评价方法本质上都是对冷热电根据不同的标准分别进行评价。根据分布式能源系统的能量梯级利用特点建立系统评价标准对分布式能源系统的研究将具有非常重要的意义。

四是需要进一步加强天然气的价格稳定机制。由于分布式能源系统燃烧的是高品质的清洁能源，其运行成本受燃料价格的影响特别大，稳定的价格机制也是影响分布式能源站推广的一个主要因素。

五是分布式能源站的并网电价问题。尽管天然气分布式能源系统具有很高的能源综合利用率（约为大型凝汽式发电厂的2倍）、良好的环保效益，但由目前相同热值的天然气价格约是煤炭的2.2倍，而且分布式能源系统由于规模较小单位造价较高，所以分布式能源系统的单纯经济效益并不显著。以广州大学城分布式能源站为例，上网电价高达0.78元/kWh，近期国内一些天然气分布式能源程的上网电价估算也都在 0.60～0.70元/kWh，远远高于燃煤电厂的上网电价，不具有很强的市场竞争力。所以，分布式能源站的大力推广还需要政府在这方面加大对分布式能源的扶持力度。

四、对我国天然气分布式能源的建议

首先，不断完善相关政策，并且做好相应市场开发的工作。完善天然气冷水、热水、电能供给规章制度，健全相关配套财務、金融、天然气价格等方面的扶持政策，确保天然气项目的经济收益。其次，制定与天然气项目相关的优惠政策，完善和调整相应法规，充分考虑不同地域内天然气成本价格以及当地供热、供冷等因素，然后制定不同区域不同标准的价格，同时，随着供给成本的变化，对其价格进行适当调整。再次，全方位、多角度的寻找天然气项目开发新突破口。再次，提升能源综合使用率，分布式能源系统能够提升能源的使用水平，实际利用率可以保证在70%以上。因此就要充分挖掘分布式能源优势。最后，还要加大对微型燃机的研究力度，逐步适应分布式能源系统供给的实际要求[8]。

结论：目前，我国集中供能系统正在迅速发展，而且将是今后一段时间内的主要发展方向。分布式能 源系统可以在大电网故障和意外灾害情况下，维持重要用户的供电。所以建设一个集中能源与分布，式能源相结合的能源系统将是大的发展趋势。

参考文献：

[1]杨旭中，郭晓克，康慧.热电联产规划设计手册.中国电力出版社，2015

[2]国家能源局，关于发展天然气分布式能源的指导意见（征求意见稿）国能油气，2015

[3]杨旭中，郭晓克，康惠，热电联产规划设计手册.中国电力出版社，2015

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