天然气发电与分布式供能系统结合利用的综合供能模式梁啸--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

天然气发电与分布式供能系统结合利用的综合供能模式梁啸

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：梁啸

[导读] 摘要：天然气发电与分布式供能系统结合利用的综合供能模式，为利用天然气燃烧热值梯级利用的基本原理，在负荷中心设置综合供能系统，可综合供电、制冷、供暖以及生活热水供应。此模式确保了天然气资源的最佳利用，极大地减少了电能输送过程中产生的损耗以及可节省长距离输电及变电设备的投资，既提高了能源效率，又可创造经济价值进而促进社会经济的可持续发展。

        南宁中燃城市燃气发展有限公司广西南宁 530000
        摘要：天然气发电与分布式供能系统结合利用的综合供能模式，为利用天然气燃烧热值梯级利用的基本原理，在负荷中心设置综合供能系统，可综合供电、制冷、供暖以及生活热水供应。此模式确保了天然气资源的最佳利用，极大地减少了电能输送过程中产生的损耗以及可节省长距离输电及变电设备的投资，既提高了能源效率，又可创造经济价值进而促进社会经济的可持续发展。
        关键词：天燃气发电；分布式供能；结合利用
        前言：
        节能与环保是当今世界面临的两大难题，能源的使用不仅是人类生存与发展的基础，也是衡量一个国家整体实力、人民生活水平及文明发展水平的重要指标。近年来，天燃气热电联产，尤其是分布式供能系统，在许多发达国家得到了广泛应用，已成为目前天燃气应用技术发展的一大方向。天然气发电与分布式供能结合利用，是合理利用天然气资源的最佳途径之一，不但实现了能源梯级利用及合理配置，更因为其靠近负荷中心，可以极大地减少电能在输送及升、降压过程中的损耗，提高能源效率的同时也减少了对环境有害的废渣、废气的排放，达到节能、减排的效果。
        一、我国天然气能源及天然气发电产业现状
        从能源结构上看，我国是一个多煤、多气和少油的国家。目前，我国能源结构调整在加快，天然气在能源结构中的比重呈平稳快速攀升之势，天然气在能源结构中的地位日益凸显。《天然气发展“十三五”规划》提出，2020 年天然气国内年产量要达到 2070 亿立方米，页岩气年产量要达到300 亿立方米，煤层气年产量达到 100 亿立方米。随着天然气价格改革逐步到位，以及未来页岩气的开发利用，我国能源结构“气化”进程将进一步加快。近两年我国天然气在能源消费中的比例上升，但与世界能源消费平均水平相比，我国天然气在能源结构中所占比例最低。提升天然气在能源结构中的比例，对优化我国的能源结构非常有益。
        近年来，随着我国天然气资源的大规模开发利用，天然气发电产业持续发展，天然气发电装机容量不断增加，机组运行总体平稳。国家对于天然气发电的政策基本是一致的，即“有序发展天然气发电，大力推进分布式气电建设”。在过去十年中我国天然气发电装机容量和发电量均稳健增长，年均增速分别高达15%和14%，其中装机容量增速高于同期中国总电力装机增速7个百分点。前瞻预计到2025年，我国天然气发电装机容量达到约1.4亿千瓦，到2035年达到2.4亿千瓦。
        二、天然气发电与分布式供能系统结合利用的综合供能模式的基本原理
        分布式供能系统在欧美又称为分布式供电系统、分布式发电系统、分布式资源系统。天然气发电与分布式供能系统结合利用的基本原理是逐层利用天然气的燃烧热值，如下图所示。

        天然气汽轮机组内高温燃烧产生的高温段蒸气（1000℃以上）在压力下驱动汽轮发电机发电；高温段烟气从汽轮发电机做工之后排出的中温段蒸气（100℃~500℃）进入余热回收装置内再加少量补燃天然气进行补燃，经余热、汽化、过热过程转化为过热蒸汽，再进入溴化锂吸收式热泵制备冷冻水，冷冻水进入中央空调系统供冷管道进行换热降温，用于制冷系统。余热回收装置内排出的低温段（100℃以下）热水则可用于供热及生活热水。
        三、当前天然气发电分布式供能项目定位及建议
        1、100MW级区域天然气发电分布式供能项目可定位为调峰+冷热电联能源站。除大型炼油厂、化工厂、造纸厂、食品加工厂等24小时连续生产行业CCHP系统外，工业园区及新城区所有能源系统定位为天然气可调峰、冷热电联供的分布式能源站，其具有作为备用电源及保证供电可靠性的功能。在“分布式能源站”名称中，“分布”与“集中”相对，其规模也相对。5～20GW的大型煤电、核电站和水电站等被用作“集中”能源，为电网提供90%的电力。100MW级区域能源站建在负荷中心，冷热电汽可直供给地面，提供腰、峰荷动，即定位为分布式能源供应系统。
        1）电力监管委员会和物价局共同确定峰/平段分时上网电价。这一机制的关键是天然气发电的上网电价。电力与天然气是中国最后两种未市场化的能源产品。当前，煤炭发电仍供不应求，当天然气消费价格与煤炭等热值之比大于2时，天然气发电较不经济。调整DES/CCHP峰值正是这个“死结”打开的关键。天然气发电机组作为峰值控制单元，为峰值/平段提供电价是合理的。
        2）“能源供应服务公司”在城镇天然气管网运营、电网运营、热力管网运营等领域开展合作共赢的机制。根据现行的电力法，就城镇天然气管网运营公司和电网公司、热力管网运营公司共同参与以天然气为基础的“区域能源供应服务公司”的投资、建设和运营而言，代表公司在区域内直接供电，就不违反《电力法》中的规定。通过这种方式，城镇天然气管网运营公司、电网运营公司和热力管网运营公司可共同根据天然气管网用气、电网用电、供热、制冷供需平衡的需要，在高效可行的气、电、热三者沟通协商机制的作用下共同对发电机的启动、关闭和出力进行调度，达到能源的最优利用方式。此外，天然气发电机组因为靠近负荷中心，可采用发电机直配线的方式直接给用户的10kV配电网进行供电，极大地减少了电能长距离输送以及多级变压器升、降压的损耗，以进一步减少电能损失。因电网公司不参与投资与运作“能源供应服务公司”的天然气，除了天然气发电机组自身机组用电外，其余电力可按上述价格上网，并在电网中平均分配，也可达到上述目标。
        3）替代纯尖峰负荷的调峰机组。在南方，城市建筑的空调有时会占到夏季电网最大负荷的50%。南网计划在广东建设几座大型纯负荷终端变电站，年运行时间在1500～2000h间。由于投产率过低，为了保持项目的经济效益，必须给予最高2元/kWh时的上网电价。根据规划，该地区大部分空调负荷白天由DES/CCHP电厂直接供电，在白天的高峰期间，机组可满负荷运行，发电量增加，因此可减少纯负荷电站的建设，不但避免了重大投资的延误和浪费，而且每年还可节省大量的调峰费用。
        2、在现有的城市和工业地区，小型天然气分布式供能项目可定位为自备电站。由于冷热蒸汽管道线路的限制，企业和不上规模园区小型DES/CCHP的规模难以扩大（暂定为10MW级），发电时间和质量具有随机性和不确定性。因此，不宜在上网售电，可视为企业法人下的自备电站。即使有100套这样的供能系统，总容量也只有1GW，占我国装机容量不到0.1%，这对电网来说影响并大。
        四、结语
        依托于天然气特有的管道输送特质以及目前日趋发展成熟的城镇天然气管输系统，天然气发电与分布式供能结合利用的供能项目可以深入负荷中心，可极大地减少电能因远距离输送产生的线损以及各级升压、降压的变压器损耗，更高效率地利用天然气资源。因天然气发电分布式供能系统可分布式设置的特点，可以省下输变电网络的建设投资费用以及使用电网公司输电网络的过网费、调峰费等，由此每年均可产生经济效益。综上，天然气发电与分布式供能相结合的综合供能模式，不失为一种实现能源的逐级综合、高效利用，达到节能减排效果并创造经济价值的供能模式。
        参考文献：
        [1]华贲.天然气发电与分布式供能系统[J].中国电业，2016（10）．
        [2]郜永庆.浅谈天然气发电与分布式供能系统[J].中华民居，2016（01）．
        作者简介：
        梁啸，身份证号码：4508811986****0016。