試述天然氣分布式能源經(jīng)濟可行性

司亮

摘 要：天然氣分布式能源在天然氣能源原有的特點外，更加的清潔、節(jié)能、環(huán)保，并且可以通過降低傳輸線路損耗等方面來提高經(jīng)濟效益，因此不僅在我國，在世界范圍內(nèi)天然氣分布式能源都是廣受喜愛的一種新型能源。

關鍵詞：分布式能源；經(jīng)濟可行性

天然氣分布式發(fā)電技術相對于其他發(fā)電技術便捷之處總的來說可以分為以下三點（1）相比其他發(fā)電技術天然氣分布式發(fā)電技術更加環(huán)保、高效、靈活。（2）天然氣分布式發(fā)電技術所需土地面積較小，并且一般其設備都是在用戶側安裝，這就為可再生能源發(fā)電的應用開辟了新的途徑。（3）由于其清潔的特性，在使用的同時不會對全球氣候產(chǎn)生不利影響?；谝陨蠋c，現(xiàn)如今全球各地都在大力發(fā)展天然氣分布式發(fā)電技術。

說回我國，我國目前也因為天然氣分布式發(fā)電技術所特有的發(fā)電方式靈活、能源利用效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點將其列為了傳統(tǒng)電網(wǎng)的重要補充部分，從而替代一批效率低下、對環(huán)境污染嚴重的傳統(tǒng)發(fā)電方式。目前，在我國國內(nèi)，已經(jīng)有許多學者針對DG（分布式發(fā)電，distributed generation，DG）的并網(wǎng)和調(diào)度技術等方面做了大量的研究，但在這些研究之中，專門針對DG經(jīng)濟效益的研究還相對較少。為此下面筆者將會針對天然氣分布式發(fā)電所可以帶來的效益進行系統(tǒng)化分析。

1 天然氣分布式能源的概念

天然氣分布式能源指的是以天然氣為主要燃料，從而帶動整個燃氣輪機及內(nèi)燃機等燃氣發(fā)電設備運行的工作。具體就是通過設備所產(chǎn)生的電力能源去滿足用戶的用電需求，后將用戶們通過用電器所產(chǎn)生出來的廢氣廢熱通過余熱鍋爐或者余熱直燃機等余熱回收利用設備向用戶供熱、供冷。因此我們可以說天然氣分布式能源系統(tǒng)是一種集煤氣、電力、供暖、降溫為一體的多功能服務系統(tǒng)。并且燃氣冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)在廣泛意義上還有兩層具體含義：一是比較方便快捷，人們所需的電能都是現(xiàn)場產(chǎn)生，現(xiàn)場供人們進行使用。二是冷熱電聯(lián)供，通過一種能源的輸入，同時滿足用戶電、熱、冷多種能量形式的需求，極大提高能源的利用效率，同時對人們的生存環(huán)境也起到了保護作用。

2 天然氣分布式能源的經(jīng)濟可行性

2.1 應用范圍

天然氣分布式能源系統(tǒng)在我國發(fā)展已經(jīng)有一段時間，現(xiàn)如今其使用范圍比較廣泛，主要可以分為以下幾類（1）一些大型城市新建筑、一些中小城鎮(zhèn)當中的新房地產(chǎn)（2）政府所在的一些工業(yè)園區(qū)、高新區(qū)以及技術開發(fā)區(qū)，（3）大中型公建項目：機場、鐵路站、交通樞紐，（4）綜合商業(yè)區(qū)或商務區(qū)，（5）單體或建筑群如醫(yī)院、酒店、學校、寫字樓、機關等。

2.2 發(fā)展天然氣分布式能源的意義

2.2.1 節(jié)能方面

天然氣分布式能源系統(tǒng)作為一種嶄新的能源綜合利用系統(tǒng)，它是在熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎上配制以熱能為動力的吸收式制冷機。夏季利用多余的蒸汽或熱水來制冷，使熱電廠在生產(chǎn)供應電能和熱能的同時，也生產(chǎn)供給冷水，用于空調(diào)及工藝冷卻，充分利用了一次能源，系統(tǒng)綜合能源利用可高達80%以上。節(jié)約了低位熱能，更主要的是增加了夏季的熱負荷，這對于燃機來說可增大機組的負荷率，使機組效率提高。在增加發(fā)電量的同時，也降低了燃料消耗量?？拷摵芍行?，減少電廠的建設規(guī)模、輸配電線損及管道熱損。

2.2.2 環(huán)保方面

建設分布式能源系統(tǒng)將帶來良好的節(jié)能減排效益，天然氣分布式能源系統(tǒng)在實現(xiàn)能源綜合利用的同時，具有良好的節(jié)能減排效益，相比傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電形式，天然氣分布式能源系統(tǒng)可減少50%以上的CO2、幾乎100%的SO2和70%的NOX排放，幾乎沒有固體廢棄物和廢水的排放。同時，由于分布式能源系統(tǒng)靠近用戶側的布置特點，可進一步減少電能在輸送、配置過程中的損耗，提高能源終端利用效率。

2.3 DG的經(jīng)濟效益分析

分布式發(fā)電是指功率在幾十千瓦到幾十兆瓦范圍內(nèi)、分布在負荷附近的清潔環(huán)保發(fā)電設施，能夠經(jīng)濟、高效、可靠地發(fā)電。分布式發(fā)電是區(qū)別于傳統(tǒng)集中發(fā)電、遠距離傳輸、大互聯(lián)網(wǎng)絡的發(fā)電形式。與集中式發(fā)電方式相比，分布式發(fā)電具有以下優(yōu)勢：（1）一般DG實行自發(fā)自用，電力就地消化，減少運輸成本，降低集中輸配網(wǎng)中的線路耗損。（2）污染物排放較少，部分DG實現(xiàn)零污染。

2.4 分布式能源的經(jīng)濟效益主要表現(xiàn)

2.4.1 降低線損

傳統(tǒng)集中輸配電模式，由于存在線路電阻等原因，不可避免的會發(fā)生線損，系統(tǒng)線損與輸配線路長度與電阻等情況相關。DG分布在負荷端，不需要集中輸配，可以有效降低線損。當負荷需求較大時，DG的運行能夠減少系統(tǒng)線損，而當負荷需求較小時，運行DG反而會增加線損。

2.4.2 環(huán)境經(jīng)濟效益

DG的環(huán)境效益主要體現(xiàn)在排污量減少和資源的合理利用上。DG的燃料多為天然氣、輕質(zhì)油或可再生清潔能源，發(fā)電過程中SO2、NO2、CO2、粉塵、廢水廢渣的排放將明顯減少。DG的電壓等級較低，產(chǎn)生的電磁場較低，其電磁污染比傳統(tǒng)的集中式發(fā)電要小得多。排污量的減少將大大降低電力企業(yè)以及全社會的環(huán)保支出，產(chǎn)生間接的經(jīng)濟效益。

2.5 DG的經(jīng)濟效益模型

2.5.1 線損效益模型

假設集中負荷端和電源端之間的配電網(wǎng)長度為L，單位為km，線路單位長度電阻為r，單位為Ω/km。令流入集中負荷端的電流為IF，單位為A。假設DG接入點距集中電源端距離為K，DG注入系統(tǒng)的電流為ID，單位為A。集中電源與DG電源接入點之間單相線路流過的電流為IS，IS=IL-IDG。

2.5.2 環(huán)境效益模型

系統(tǒng)接入DG之后，會給系統(tǒng)帶來環(huán)境效益。計算環(huán)境效益主要考慮三種排放污染物：氮氧化合物、SO2和CO2。計算污染物排放量需要考慮兩部分內(nèi)容：（1）由于DG接入系統(tǒng)中，取代其他污染較為嚴重的機組出力，從而減少這部分機組帶來的環(huán)境污染。（2）以天然氣為燃料的DG和生物質(zhì)發(fā)電出力時會產(chǎn)生一部分污染物。

3 分布式能源的發(fā)展前景

雖然分布式能源在國內(nèi)的發(fā)展尚未普及，但已有成功的案例，如在北京、上海、廣州、杭州等一線發(fā)達城市已有分布式能源應用的成功案例。今年來，國家重視分布式能源的推廣應用，相關政策也在陸續(xù)出臺，給發(fā)展分布式能源創(chuàng)造了良好的市場環(huán)境。發(fā)展分布式能源對我國提高能效、節(jié)能減排有重大的戰(zhàn)略意義，是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的關鍵，也是未來能源技術發(fā)展的重要方向之一。天然氣分布式能源的廣泛應用是未來城市發(fā)展的必由之路。

參考文獻

[1] 丁小川，周宇昊，王思文.天然氣分布式能源經(jīng)濟可行性評估方法研究[J].發(fā)電與空調(diào)，2015（01）.

[2] 林冬梅.淺談天然氣分布式能源經(jīng)濟可行性[J].福建建筑，2016（05）.

[3] 俞利鋒，王偉.天然氣分布式能源在浙江的發(fā)展前景分析[J].中外能源，2014（01）.