以“麒麟特區(qū)”為例談燃氣分布式能源的發(fā)展前景及工程應(yīng)用

鄒力

（南京市麒麟生態(tài)城建設(shè)有限公司）

以“麒麟特區(qū)”為例談燃氣分布式能源的發(fā)展前景及工程應(yīng)用

鄒力

（南京市麒麟生態(tài)城建設(shè)有限公司）

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會經(jīng)濟活動對能源的需求愈發(fā)強烈，而能源供應(yīng)卻愈發(fā)緊張，在這種研究形式下能源應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展成為社會各界關(guān)注的重要內(nèi)容，如何提供能源的利用效率，降低能源在應(yīng)用環(huán)節(jié)的無形浪費成為能源安全鄰域研究的重點問題。本文將立足于燃氣分布式能源應(yīng)用的知識，結(jié)合紫金（麒麟）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)（以下簡稱“麒麟特區(qū)”）的工程實例，對燃氣分布式能源的發(fā)展前景以及工程應(yīng)用進行簡要分析。

燃氣分布式能源；發(fā)展前景；工程應(yīng)用

前言：分布式能源是指在現(xiàn)代社會經(jīng)濟條件下，對廣泛分布在各個區(qū)域各個領(lǐng)域能源供應(yīng)主體剩余能源的集中應(yīng)用技術(shù)形式，在實際應(yīng)用中區(qū)域能源供應(yīng)主體的所產(chǎn)生的冷、熱、電等能源形式，主要用于供應(yīng)用戶的相應(yīng)需求，而剩余的電力能源會被送入到當(dāng)?shù)氐呐潆娋W(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)剩余資源的優(yōu)化配置?，F(xiàn)實應(yīng)用中分布式能源具有建設(shè)投資低、能量損耗小、系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)勢特點，是我國能源資源利用多元化和集約化實現(xiàn)的重要手段。因此以“麒麟特區(qū)”為例談燃氣分布式能源的發(fā)展前景及工程應(yīng)用的研究具有鮮明的現(xiàn)實意義。

1.燃氣分布式能源發(fā)展前景

1.1 總體發(fā)展趨勢

燃氣分布式能源作為一種全新的能源應(yīng)用形式，其本身的技術(shù)優(yōu)越性是極為鮮明的，對能源的優(yōu)化配置效果也是極為突出的。但是我國在燃氣分布式能源領(lǐng)域的起步較晚，總體的技術(shù)水平和應(yīng)用規(guī)模還是與國外存在一定的差距。在科研領(lǐng)域以中科院為首的高等院校都開始關(guān)注這一技術(shù)領(lǐng)域，并分別開展了分布式嫩遠模型研究、分布式能源并網(wǎng)研究等專題研究項目。但是在實際應(yīng)用領(lǐng)域因為我國現(xiàn)行的能源資源利用法律體系還不完善，現(xiàn)代輸電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和硬件基礎(chǔ)設(shè)施水平不高等現(xiàn)實因素限制，我國分布式能源應(yīng)用一直沒有取得實質(zhì)性的進步。但是在我國可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟建設(shè)指導(dǎo)思想影響下，現(xiàn)代社會經(jīng)濟活動對能源資源的優(yōu)化配置需求不斷增長，能源資源優(yōu)化配置的意識不斷完善，分布式能源逐漸被越來越多的政府職能部門和企業(yè)主體所接受，主觀發(fā)展環(huán)境比較優(yōu)秀。同時在客觀技術(shù)領(lǐng)域，國際上也已經(jīng)積累了不少成熟的分布式能源發(fā)展經(jīng)驗，值得我國借鑒。從整體上看燃氣分布式能源的科研工作正在緊羅密布的進行，其應(yīng)用推廣的主觀和客觀環(huán)境也是一片大好。

1.2 面臨問題

1.2.1 政策、體制問題

燃氣分布式能源不僅僅是一種能源利用形式，同時還是一種從區(qū)域能源利用整體角度出發(fā)對能源資源優(yōu)化配置水平的調(diào)整機制，在其具體應(yīng)用活動中會涉及到能源資源、電力、經(jīng)濟、技術(shù)等眾多領(lǐng)域因素。但是當(dāng)前我國的能源資源利用政策、法律體系還是存在一定的缺陷，尤其是缺乏從能源資源優(yōu)化配置整體出發(fā)的資源、電力、經(jīng)濟和技術(shù)的統(tǒng)籌法律體系，當(dāng)前政策法律的缺失已經(jīng)成為燃氣分布式能源發(fā)展應(yīng)用的重要瓶頸[1]。

1.2.2 氣源供應(yīng)問題

當(dāng)前我國大部分區(qū)域的燃氣基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平低，限制了燃氣分布式能源的應(yīng)用，燃氣三聯(lián)供是燃氣分布式能源實現(xiàn)的主要技術(shù)形式，但是當(dāng)前我國絕大部分適用燃氣三聯(lián)供技術(shù)應(yīng)用的區(qū)域，其燃氣管道基礎(chǔ)設(shè)施都存在不足，較為突出的問題是燃氣管道的密度不夠，無法形成燃氣三聯(lián)供的管道網(wǎng)絡(luò)回路；壓力等級不匹配，在傳統(tǒng)的燃氣管道設(shè)計思想指導(dǎo)下，為了控制燃氣管道設(shè)施建設(shè)的成本，往往會根據(jù)燃氣應(yīng)用目標的需求設(shè)計和燃氣供應(yīng)主體的供應(yīng)實際采取不同的供應(yīng)壓力制度，這種差異供應(yīng)壓力為統(tǒng)一連通的三聯(lián)供網(wǎng)絡(luò)建設(shè)制造了不小的麻煩。同時燃氣價格也是燃氣分布式能源應(yīng)用的一種重要限制因素，當(dāng)前的燃氣價格是在燃氣傳統(tǒng)使用形式基礎(chǔ)上形成的，并不能夠有效的反應(yīng)出燃氣分布式能源應(yīng)用以后的應(yīng)用價值，同時燃氣分布式能源應(yīng)用以后，燃氣的使用會與電力的應(yīng)用出現(xiàn)極大的關(guān)聯(lián)，燃氣的季節(jié)價格和市電的峰平谷價會對燃氣價格產(chǎn)生較大影響。

1.2.3 電力并網(wǎng)問題

燃氣分布式能源是一種對燃氣資源的利用，是一種綜合利用在實際應(yīng)用中會涉及到燃氣能源和電力等能源供應(yīng)主體的實際利益，資源的綜合利用背后隱藏的是利益關(guān)系的復(fù)雜化，當(dāng)前我國對這一關(guān)系的梳理工作還在進行，實質(zhì)性的應(yīng)用操作標準和利益分配標準還沒有落實，造成了天然氣分布式能源三聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)電并網(wǎng)的實際困難[2]。

1.2.4 技術(shù)因素

燃氣三聯(lián)供系統(tǒng)是對能源資源和能源表現(xiàn)形式的一種綜合轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，工程應(yīng)用對其實際應(yīng)用效果的要求極高，我國在實現(xiàn)燃氣三聯(lián)供系統(tǒng)功能領(lǐng)域還存在不少的技術(shù)屏障，這種技術(shù)屏障在工程應(yīng)用中的具象表現(xiàn)為系統(tǒng)能力與熱電冷需求之間的不匹配。我國在燃氣三聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)活動中還存在著較大的技術(shù)問題，主要表現(xiàn)為專業(yè)化的系統(tǒng)集成能力、指導(dǎo)觀念、負荷分析、能量平衡、方案優(yōu)化和自動控制領(lǐng)域[3]。

1.2.5 市場因素

從市場和供需角度來看，由于燃氣三聯(lián)供系統(tǒng) 本身集成了燃氣、機械、電力、暖通、能源轉(zhuǎn)換等多種前沿技術(shù)形式，國內(nèi)能夠?qū)@些技術(shù)進行專業(yè)研究并有效集成的企業(yè)主體比較少，真正落實這一技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)存在一定的市場困難；設(shè)備方面，我國在燃氣內(nèi)燃機領(lǐng)域的技術(shù)水平始終不高，尤其是在燃氣分布式能源應(yīng)用的中小型燃氣輪機領(lǐng)域，技術(shù)水平還相對落后，實現(xiàn)燃氣三聯(lián)供存在技術(shù)困難；從運營管理的角度看，我國缺乏專業(yè)的運營公司，沒有形成規(guī)模足夠的、專業(yè)性也夠強的基層運營管理網(wǎng)絡(luò)，在燃氣分布式能源的推廣應(yīng)用過程中會存在不小的運營管理主體問題。

1.3 最新發(fā)展形勢

2010年4 月國家能源局下發(fā)了《國家能源局關(guān)于對“發(fā)展天然氣分布式能源指導(dǎo)意見”征求意見函》（以下簡稱《意見》），《意見》中對燃氣分布式能源的優(yōu)越性和資源優(yōu)化配置能力給予了高度肯定，并提出在2011年建設(shè)1000個燃氣分布式能源項目的期望。同時國家能源局針對燃氣分布式能源推廣應(yīng)用中存在的政策法規(guī)缺席問題，專門設(shè)置了《分布式發(fā)電管理辦法》針對燃氣分布式能源實際應(yīng)用中的政策法規(guī)問題、氣源供應(yīng)問題、并網(wǎng)發(fā)點問題，提出了建設(shè)資金補貼、多余電力由國家電網(wǎng)回收、賦予投資方電網(wǎng)設(shè)施產(chǎn)權(quán)等解決措施，為燃氣分布式能源的發(fā)展應(yīng)用鋪平道路，大力刺激燃氣分布式能源的發(fā)展，《意見》和《分布式發(fā)電管理辦法》的頒布標志著我國燃氣分布式能源的發(fā)展應(yīng)用進入到一個全新的階段[4]。

針對燃氣分布式能源應(yīng)用中的電力并網(wǎng)和電力應(yīng)用問題，國家電網(wǎng)公司結(jié)合燃氣分布式能源技術(shù)實際進行了深入的研究，制定并發(fā)布了燃氣分布式能源接入電網(wǎng)的細化技術(shù)規(guī)定，作為國家標準上報國家能源局。為燃氣分布式能源的并網(wǎng)發(fā)電問題奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。2011年10月，國家發(fā)改委、財政部、住建部和國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）進一步對國家能源局發(fā)布的解決燃氣分布式能源發(fā)展應(yīng)用問題的措施進行了落實，至此燃氣分布式能源發(fā)展應(yīng)用的政策法規(guī)問題已經(jīng)不復(fù)存在，同時針對燃氣分布式能源推廣的技術(shù)和市場問題，《指導(dǎo)意見》也給出了相應(yīng)的刺激與激勵措施[5]。

2.“麒麟特區(qū)”燃氣分布式能源應(yīng)用實例分析

紫金（麒麟）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)（以下簡稱“麒麟特區(qū)”）位于南京麒麟科技創(chuàng)新園內(nèi)，規(guī)劃建筑面積約48萬平方米，主要以建設(shè)科技企業(yè)孵化器、加速器、中試基地、人才公寓及相關(guān)配套設(shè)施等。項目采用了燃氣分布式能源系統(tǒng)，充分展示了該工程“綠色、低碳、節(jié)能”的特點。

2.1 供熱供冷能力分析

為保證對社區(qū)內(nèi)企業(yè)主體和住宅區(qū)的熱電冷供應(yīng)，社區(qū)燃氣分布式能源系統(tǒng)采用了兩臺GE公司生產(chǎn)的PG6111FA燃機，并配置兩臺余熱鍋爐和兩臺汽輪機。兩臺背壓式汽輪機排汽參數(shù)為 0.8MPa、2500C蒸汽，冬季用于汽水換熱器產(chǎn)生1200C熱水，夏季直接送出制冷。標準工況條件下每年能夠?qū)崿F(xiàn) 216t/h的蒸汽產(chǎn)量，這些蒸汽產(chǎn)量主要供應(yīng)給蒸汽需求、熱水需求，其中直接蒸汽供應(yīng)85t/h，剩余蒸汽按照1200C的標準可以制造熱水約1588t/h，借助余熱鍋爐對系統(tǒng)運行熱量進行收集可以再制造熱水約 740t/h，使標準熱水的總產(chǎn)量達到2328t/h。系統(tǒng)蒸汽和余熱鍋爐的尾部熱水直接送出，在熱網(wǎng)末端配備蒸汽型和熱水型溴化鋰制冷機組，用于制冷。按照 CJJ34-2002《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》綜合考慮“麒麟特區(qū)”的實際情況，燃氣分布式能源系統(tǒng)冬季可保證采暖面積187萬m2，夏季可實現(xiàn)制冷141萬m2滿足“麒麟特區(qū)”對冷熱供應(yīng)的需求[6]。

2.2 技術(shù)、經(jīng)濟指標分析

按照天然氣價格每立方米2.28元、每年利用5500小時供熱價格79元/GJ的計算模型進行計算，燃氣分布式能源系統(tǒng)的平均價達到 528元/（MW?h）遠遠低于集中供電的計算電價644元/（MW?h），但是在燃氣分布式能源系統(tǒng)的實際運行中，為了保證其運行管理主體對系統(tǒng)運行管理的積極性，需要為運行和管理主體預(yù)留足夠的利潤空間，以“麒麟特區(qū)”的燃氣分布式能源系統(tǒng)為例，扣除各種稅負和政策補貼的影響，其平均價格保持在555.28元/（MW?h），同樣低于集中供電的計算電價[7]。

2.3 燃氣分布式能源應(yīng)用的注意事項

如前文所述燃氣分布式能源是一種集合了多種能源形式的能源優(yōu)化配置系統(tǒng)，其本身囊括的內(nèi)容眾多導(dǎo)致去運行中的影響因素眾多，反向應(yīng)用燃氣分布式能源系統(tǒng)的平均價格計算模型，對燃氣分布式能源系統(tǒng)各個主要因素的影響權(quán)重和影響比例進行計算。結(jié)果顯示，燃氣價格對系統(tǒng)發(fā)電成本的影響最大，燃氣價格每上漲10%，系統(tǒng)發(fā)電成本就會增加11.86%；其次是系統(tǒng)供熱價格，供熱價格上漲 10%，系統(tǒng)發(fā)電成本可以降低 5.79%；再次是系統(tǒng)增投額，總投資額沒上漲10%，系統(tǒng)的發(fā)電成本會增加3.17%?？傮w來看，在燃氣分布式能源系統(tǒng)的實際應(yīng)用活動中燃氣價格、供熱價格和總投資額都會對系統(tǒng)的發(fā)電成本造成影響，但是影響最大的是燃氣價格，在燃氣分布式能源系統(tǒng)的實際應(yīng)用中燃氣價格因素影響巨大[8]。

3.結(jié)論及建議

（1）雖然我國在燃氣分布式能源領(lǐng)域的起步較晚，但是我國政府部門和社會經(jīng)濟主體對燃氣分布式能源系統(tǒng)優(yōu)越性的認識是極為充分的，在社會主義建設(shè)的新時期，政府機構(gòu)為燃氣分布式能源的發(fā)展應(yīng)用設(shè)置了一系列的法律法規(guī)，以及刺激推進政策，燃氣分布式能源的整體發(fā)展前景看好。

（2）燃氣冷熱電三聯(lián)產(chǎn)是現(xiàn)代燃氣分布式能源實現(xiàn)的主要技術(shù)形式，在自然環(huán)境和社會環(huán)境適宜的地方構(gòu)建燃氣三聯(lián)產(chǎn)分布式能源項目具有鮮明的經(jīng)濟效益和社會效益。

（3）在燃氣分布式能源系統(tǒng)的實際運營過程中，燃氣價格、供熱價格和總投資額都會對系統(tǒng)發(fā)電成本產(chǎn)生直接影響，因此在保證燃氣價格穩(wěn)定不變的前提下，應(yīng)該盡量提高供熱、供冷的價格，減少系統(tǒng)工程的總投資額，以控制系統(tǒng)運行過程中的發(fā)電成本。

[1]林世平. 分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境耦合特性及優(yōu)化集成模型研究[D].武漢理工大學(xué),2011.

[2]馬琴. 區(qū)域型聯(lián)合循環(huán)分布式聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的研究[D].華北電力大學(xué),2013.

[3]吳恩琦. 燃氣分布式能源發(fā)電對電網(wǎng)企業(yè)的影響分析模型研究[D].華北電力大學(xué),2013.

[4]劉宏志. 我國分布式電源商業(yè)化投資機制及效益分析模型研究[D].華北電力大學(xué),2013.

[5]羅健,余學(xué)海,張占鎖,廖海燕,趙華. 燃氣分布式能源發(fā)展前景及經(jīng)濟性分析[J]. 燃氣輪機技術(shù),2012,11（01）：17-19.

[6]許勤華,彭博. “APEC分布式能源論壇”綜述——兼論中國天然氣分布式能源的發(fā)展[J]. 國際石油經(jīng)濟,2013,11（Z1）：96-101.

[7]單付. 天然氣分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)項目的建設(shè)控制要點分析[D].華北電力大學(xué),2012.

[8]王艷. 黑龍江省分布式能源發(fā)展對策及方案研究[D].華北電力大學(xué)（北京）,2011.

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