天然氣分布式能源系統(tǒng)在廣西的發(fā)展及應(yīng)用探討

豆鵬亮 黃孝軍 梁增勇 彭懷玉

摘要：本文結(jié)合分布式能源系統(tǒng)的特點和廣西的實際條件，對其在廣西應(yīng)用的適應(yīng)性和可行性進(jìn)行定性和定量分析。通過文獻(xiàn)調(diào)查和現(xiàn)場調(diào)研對天然氣分布式能源系統(tǒng)在廣西的實際應(yīng)用情況進(jìn)行了深入了解，并總結(jié)了在發(fā)展過程中存在的問題。針對廣西的實際情況，提出了一系列發(fā)展建議，為進(jìn)一步發(fā)展分布式能源系統(tǒng)提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：天然氣分布式能源系統(tǒng)；冷熱電聯(lián)供；廣西天然氣利用

中圖分類號：X37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0247-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.153

Development and application of natural gas distributed energy system in Guangxi

Dou Pengliang1，Huang Xiaojun2，Liang Zengyong2，Peng Huaiyu2

（1 Nanning Exploration﹠Survey Institute，Nanning Guangxi 530001，China；2 Hualan Design﹠Consulting Group. Nanning Guangxi 530011，China）

Abstract：This paper combines the characteristics of the distributed energy system and the actual conditions in Guangxi， makes a qualitative and quantitative analysis of its adaptability and feasibility in Guangxi.Through literature surveys and on-site investigations， an in-depth understanding of the actual development of natural gas distributed energy systems in Guangxi was made， and the problems in the development process were summarized. Aiming at the actual situation in Guangxi， a series of development proposals have been put forward to provide ideas for the further development of distributed energy systems.

Keywords： Natural gas distributed energy system；Combined cooling heating and power；Guangxi Natural Gas Utilization

在我國過去幾十年經(jīng)濟層面取得巨大成就的同時，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)所造成的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重，解決環(huán)境問題已經(jīng)成了我國未來發(fā)展的重大課題。廣西空氣質(zhì)量雖然整體較好，但近年來也呈惡化趨勢，同樣也面臨著改善能源結(jié)構(gòu)，建立多元化能源供應(yīng)體系，解決日益惡化的污染問題。

天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的能源，已經(jīng)越來越被人們所接受，加大天然氣利用規(guī)模是我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、降低碳排放強度、改善環(huán)境污染的有效途徑之一。我國政府積極推動能源戰(zhàn)略重大調(diào)整，先后做出了西氣東輸，加快引進(jìn)天然氣的決定。廣西作為西氣東輸二線工程的重要一環(huán)，具備了獲得充足天然氣供應(yīng)的條件，為天然氣在廣西的廣泛應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)[1]。

天然氣分布式能源系統(tǒng)是大電網(wǎng)集中供電系統(tǒng)的重要補充，是天然氣高效利用的最佳途徑。近年來，我國的天然氣分布式能源系統(tǒng)獲得了一定發(fā)展，為國家節(jié)能減排做出了很大貢獻(xiàn)。但是，限于政策導(dǎo)向、技術(shù)裝備、氣源供應(yīng)、認(rèn)識角度、市場管理等問題，我國的分布式系統(tǒng)發(fā)展比較緩慢，總體上還處于起步階段，目前在北京、上海、廣東等大型城市已經(jīng)有一些項目投入運行[1]，取得了明顯的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。廣西作為西南地區(qū)較為偏遠(yuǎn)的省份，雖有幾個已建成并投入使用的天然氣分布式能源項目，但總體來說還是落后于發(fā)達(dá)地區(qū)，本文將從廣西地區(qū)的實際情況出發(fā)，從廣西現(xiàn)狀條件、政策、技術(shù)等各個層面來探討分布式能源系統(tǒng)在廣西地區(qū)的發(fā)展和應(yīng)用問題。

1 天然氣分布式能源系統(tǒng)簡介

天然氣分布式能源系統(tǒng)也稱為燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)（CCHP），屬于分布式能源，是傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)的一種進(jìn)化和發(fā)展。它是指布置在用戶附近，以燃?xì)鉃橐淮文茉从糜诎l(fā)電，并利用發(fā)電余熱制冷、供熱，為用戶提供冷、熱電的各種負(fù)荷需求的分布式供能系統(tǒng)。

按照供應(yīng)范圍，天然氣分布式能源系統(tǒng)可以分為區(qū)域型（DCHP）和樓宇型（BCHP）兩種。區(qū)域型系統(tǒng)主要是針對各種工業(yè)、商業(yè)、科技園區(qū)、大學(xué)城等較大的區(qū)域所建設(shè)的冷熱電能源供應(yīng)中心，設(shè)備一般采用容量較大的機組，往往需要建設(shè)獨立的能源供應(yīng)中心，還要考慮冷熱電供應(yīng)的外網(wǎng)設(shè)備。樓宇型系統(tǒng)是針對具有特定功能的建筑物，如寫字樓、商廈、醫(yī)院及某些綜合性建筑所建設(shè)的冷熱電供應(yīng)系統(tǒng)，一般僅需容量較小的機組，機房往往布置在建筑物內(nèi)部，不需考慮外網(wǎng)建設(shè)[2]。

根據(jù)燃料不同，可分為燃用化石能源、燃用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等幾種。燃用化石能源的動力裝置有：微型燃?xì)廨啓C、內(nèi)燃機、常規(guī)的柴油發(fā)電機、燃料電池；利用可再生能源發(fā)電技術(shù)有太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、小水力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等；利用二次能源的有氫能發(fā)電技術(shù)。而根據(jù)用戶需求不同，則可分為電力單供、熱電聯(lián)產(chǎn)方式（CHP）和熱電冷三聯(lián)產(chǎn)（CCHP）等方式[3]。

2 天然氣分布式能源系統(tǒng)的特點和在廣西的適用性

2.1 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

天然氣分布式能源系統(tǒng)以天然氣為一次能源，符合國家“十三五”能源規(guī)劃和節(jié)能減排政策，有利于改善和優(yōu)化我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，同時天然氣在分布式能源系統(tǒng)中的應(yīng)用還具有提高輸氣管線利用率，平衡夏季天然氣冗余、冬季天然氣供應(yīng)短缺的季節(jié)消耗不平衡，削峰填谷緩解電力緊張等優(yōu)勢。

廣西電源結(jié)構(gòu)主要為水電和火電，比例約為 50：49。水電比重大，“靠天吃飯” 的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。在來水偏枯或者特枯的年份，電網(wǎng)就可能出現(xiàn)拉閘限電的情況；而火電受到煤價、運輸條件和存儲能力等多方面的限制，造成了目前廣西電力供應(yīng)抗風(fēng)險能力較差，對負(fù)面影響的響應(yīng)速度快。

隨著中石油西氣東輸二線廣州至南寧支線、中緬油氣管線、欽州LNG和廣西中石化北海LNG液化天然氣輸氣管道的陸續(xù)建成，廣西天然氣供應(yīng)能力大力改善，這些都為天然氣在廣西大規(guī)模應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。天然氣分布式能源系統(tǒng)作為應(yīng)用天然氣的超級大戶，其大力發(fā)展必將為廣西的能源結(jié)構(gòu)改善做出巨大的貢獻(xiàn)。

2.2 提高能源綜合利用效率

從理論上講，大電網(wǎng)的集中式能源模式效率是高的，然而這僅僅是考慮了轉(zhuǎn)換和輸送環(huán)節(jié)，從整個能源系統(tǒng)分析可能會得出不一樣的結(jié)論。大火電機組發(fā)電雖然效率高，但是由于供熱規(guī)模和供熱半徑的局限，發(fā)電余熱無法有效利用，故其綜合能源利用效率無法與天然氣冷熱電分布式相比較[4]。冷熱電三聯(lián)供由于建設(shè)在用戶附近，不但可以獲得40%左右的發(fā)電效率，還能將溫廢熱回收利用供冷、供熱，實現(xiàn)了能源的綜合梯級利用，其能源利用率可達(dá)80%以上，比一般的凝汽式發(fā)電廠和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組高得多。另外，與傳統(tǒng)長距離輸電相比，它還能減少4%的線損。實際比較數(shù)據(jù)見表1[2]。

2.3 輸配電損小

天然氣分布式能源系統(tǒng)一般靠近用戶側(cè)安裝供電、供冷及供熱，不僅省去了長途輸電設(shè)施、多層變電、配電系統(tǒng)的電網(wǎng)建設(shè)，還提高了供電可靠性，降低輸變電損耗，從而優(yōu)化了電力系統(tǒng)。

廣西現(xiàn)有主要水電分布在中部的來賓網(wǎng)區(qū)及北部的河池網(wǎng)區(qū)，火電主要分布在南部沿海的欽防北網(wǎng)區(qū)和中部的來賓網(wǎng)區(qū)。來賓和沿海欽防北網(wǎng)區(qū)電源較為集中，但負(fù)荷總量不大，需外送電力多，造成局部送出網(wǎng)架送電壓力較大。而百色、梧州和玉林等網(wǎng)區(qū)則缺乏主力電源支撐，大部分用電需遠(yuǎn)距離輸送，電網(wǎng)抗風(fēng)險能力較差，輸送損耗大。分布式能源的應(yīng)用可以有效地減少電力的輸送損耗。

2.4 排放低、環(huán)境效益高

天然氣分布式能源系統(tǒng)采用天然氣做燃料，環(huán)境性能好，能有效減少有害物的排放總量，SO2和固體廢棄物排放量幾乎為零，溫室氣體、CO2減少量50%以上，NOx減少80%，總懸浮顆粒物減少95%，減排效果非常明顯。根據(jù)相關(guān)研究，與煤電相比，天然氣發(fā)電的環(huán)境價值為8.964min/kWh。考慮了環(huán)境價值后，三聯(lián)供系統(tǒng)將具有更好的經(jīng)濟性，其大力推廣將促使經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境更加平衡協(xié)調(diào)，為建設(shè)“美麗廣西”奠定堅實基礎(chǔ)。

2.5 增強建筑物能源供應(yīng)的安全性

天然氣分布式能源系統(tǒng)是布置在用戶端的能源系統(tǒng)，在供能可靠性及安全性方面具有較高的靈活性。當(dāng)所在地的用戶出現(xiàn)故障時，可主動與公用電網(wǎng)斷開，可減小對其他用戶的影響；當(dāng)公用電網(wǎng)故障時，可自動與公用電網(wǎng)斷開，獨立向用戶供電，提高了用戶的用電可靠性；尤其對于工廠、醫(yī)院等本來就需要備用電源，采用三聯(lián)供可以兼做備用電源。

2.6 具有較好的經(jīng)濟性

分布式能源系統(tǒng)和燃?xì)忮仩t、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組每消耗1m3 天然氣所能得到的經(jīng)濟效益如表2所示。

從上表可知，相同燃料消耗量下分布式能源系統(tǒng)所得到的經(jīng)濟效益最高[2]。從以上特點可以看出，天然氣分布式能源與傳統(tǒng)集中式供能方式相比，具有優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、能效高、清潔環(huán)保、安全性好、經(jīng)濟效益好、不需要遠(yuǎn)距離輸送等優(yōu)點，有利于促進(jìn)廣西供電電源“多元化”發(fā)展，積極消納廣西富裕的天然氣。因此，天然氣分布式能源項目非常適合在廣西大力推廣，其發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

3 分布式能源系統(tǒng)在廣西應(yīng)用的現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

華電南寧華南城分布式能源項目是廣西首個以天然氣為燃料的冷熱電聯(lián)供項目，于2014年10月建成并投入運行，規(guī)模為2×60MW，年發(fā)量6億kW，是目前國內(nèi)最大的分布式能源站。

華能第一個分布式能源示范項目—華能桂林燃?xì)夥植际侥茉错椖坑?014年12月開工建設(shè)，總投資約14億元，年用天然氣2.5億m3，年發(fā)電量10. 02億kW，年供熱量338萬吉焦，年產(chǎn)值約11億元[5]。

近幾年，在遠(yuǎn)大公司的推動下，樓宇式分布式能源系統(tǒng)在廣西也得到了一定的發(fā)展。桂林羅山湖樓宇分布式能源系統(tǒng)采用冷凝熱回收、高效煙氣板交、一體化輸配系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù)，僅節(jié)能性技術(shù)每年可為客戶節(jié)省近368萬元，同時在系統(tǒng)設(shè)計上充分利用一切可利用余熱，使能源綜合利用率高達(dá)90%以上，大大節(jié)省能源費用，提高系統(tǒng)經(jīng)濟性，為客戶創(chuàng)造獨特的價值。

3.2 存在問題

（1）無油少氣，管網(wǎng)發(fā)展滯后。廣西沒有自產(chǎn)天然氣，這段自建區(qū)以來沒有長輸管道燃?xì)獾臍v史，直到2012年12月30日西氣東輸二線工程廣西段建成通氣后才宣告結(jié)束。無論是天然氣主干管網(wǎng)還是城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，廣西的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都是相對滯后的。全區(qū)天然氣輸配管網(wǎng)互助保障新機制未形成，中石化與中石油兩大管網(wǎng)各自為政，互不相通。燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)劃落地難，建設(shè)成本攀升。城鄉(xiāng)用氣發(fā)展水平不均衡，部分郊區(qū)輸配管網(wǎng)覆蓋率較低，服務(wù)設(shè)施少。以華南城項目為例，由于中石油燃?xì)夤芫€規(guī)劃變更，延遲建設(shè)通氣，耽誤了項目投產(chǎn)時間，無法如期給企業(yè)供熱，導(dǎo)致最大的熱用戶富士康和華南城自建鍋爐供熱，項目利用小時數(shù)低，致使項目的經(jīng)濟性嚴(yán)重下降。

（2）缺乏冷熱價格制定機制。由于目前的配套價格機制，分布式能源系統(tǒng)總體效益情況一般。目前天然氣分布式能源的氣電價格無法按照能源用途進(jìn)行細(xì)致分類。在現(xiàn)階段，天然氣分布式能源的余電只向電網(wǎng)企業(yè)出售，沒有進(jìn)行氣電價格的分類制度，無法建立統(tǒng)一的分布式能源系統(tǒng)指導(dǎo)價格以及電價、熱價、冷價與氣價連動機制。這在很大程度上增加了天然氣分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟造價，降低其經(jīng)濟效益。廣西地區(qū)天然氣價格機制不完善，缺乏燃?xì)獍l(fā)電、分布式供能、燃煤（重油）鍋爐替代以及可中斷用戶等分類氣價和季節(jié)性峰谷氣價政策。

（3）設(shè)備國產(chǎn)化較低，設(shè)備的造價和維護(hù)等費用較高。天然氣分布式能源設(shè)備對國外生產(chǎn)廠家的依存度較高，設(shè)備國產(chǎn)化較低，設(shè)備的造價和維護(hù)等費用較高，在廣西當(dāng)?shù)厝鄙偬烊粴夥植际侥茉粗鳈C設(shè)備、余熱利用等設(shè)備制造廠家，這些因素在很大程度上影響了天然氣分布式能源的經(jīng)濟效益。

（4）社會認(rèn)知度不高。政府部門、能源企業(yè)、投資方以及用能用戶對天然氣分布式能源認(rèn)識不足，對其優(yōu)越性認(rèn)識不清、對國家要求優(yōu)化天然氣使用結(jié)構(gòu)和利用方式的政策認(rèn)識不足、對其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的認(rèn)識和定位各不相同、對其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本原則和應(yīng)用條件認(rèn)識不足等，這些均不利于天然氣分布式能源產(chǎn)業(yè)的推廣。

4 分布式能源系統(tǒng)在廣西的發(fā)展建議

（1）提高分布式能源社會認(rèn)知度，并依托政府做好分布式能源的推廣，拓展用能用戶，引導(dǎo)企業(yè)主動使用分布式能源站余熱利用產(chǎn)生的冷熱量，提高項目的熱電比和熱經(jīng)濟性。（2）在規(guī)劃選址階段和可行性研究階段應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，成立天然氣分布式能源技術(shù)把關(guān)小組，對項目的廠址、負(fù)荷、氣源、氣價、周邊環(huán)境、反算上網(wǎng)電價等各項關(guān)鍵建設(shè)條件把關(guān)，并充分論證；各項主要建設(shè)條件得到論證并通過后，應(yīng)迅速加快項目的立項和建設(shè)進(jìn)度，避免用戶流失，防止出現(xiàn)華南城項目建成后運行效果差的情況。（3）地方政府針對分布式特點制定相應(yīng)的電價、電量機制，完善市場秩序，引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展。鼓勵體制創(chuàng)新，在電力體制改革背景下，賦予了企業(yè)更多靈活性，鼓勵各合作方之間創(chuàng)新合作模式，嘗試多種冷、熱、電價格制定機制，比如電力直供、生命周期成本定價等。（4）分布式能源是節(jié)能減排項目，在分布式能源的建設(shè)運營中，政府應(yīng)從財稅、補貼、法律法規(guī)等方面給予更多扶持。（5）建議在經(jīng)濟發(fā)達(dá)、天然氣資源豐富、能源需求量多的城市，如南寧、柳州等，加快建設(shè)一批天然氣分布式能源試點項目，探索制約天然氣分布式能源項目推廣的因素，形成促進(jìn)天然氣分布式能源項目規(guī)?；?、規(guī)范化發(fā)展的管理辦法、標(biāo)準(zhǔn)體系以及政策措施，為未來天然氣分布式能源項目的發(fā)展提供示范效應(yīng)。（6）示范項目引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。針對典型性項目，地方政府從宏觀政策、發(fā)展引導(dǎo)、機制協(xié)調(diào)等方面加大扶持力度，建設(shè)示范項目，各合作企業(yè)從商業(yè)模式上進(jìn)行多途徑探索，帶動天然氣分布式能源行業(yè)健康有序發(fā)展。（7）鼓勵技術(shù)創(chuàng)新。天然氣分布式能源是城市供能系統(tǒng)一部分，是大網(wǎng)的補充，也是未來城市微能源網(wǎng)的重要源點，鼓勵建設(shè)天然氣分布式能源微網(wǎng)系統(tǒng)、區(qū)域智能供能項目、其他微能源系統(tǒng)，構(gòu)建基于微網(wǎng)和多能互補分布式能源的能源互聯(lián)網(wǎng)。（8）地方政府加大招商引資力度，引進(jìn)天然氣分布式能源主要設(shè)備廠商入駐廣西建廠，為廣西天然氣分布式能源發(fā)展提供良好的供貨渠道和售后條件，促進(jìn)行業(yè)人才培養(yǎng)；探索發(fā)展總承包、能源合同管理等新型模式，助推行業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)語

天然氣分布式能源系統(tǒng)具有其獨特的優(yōu)勢，結(jié)合廣西的實際條件進(jìn)行定性和定量分析，得出其在廣西的發(fā)展具有廣闊前景的結(jié)論。通過文獻(xiàn)調(diào)查和現(xiàn)場調(diào)研對天然氣分布式能源系統(tǒng)在廣西的實際發(fā)展情況進(jìn)行了深入了解，其發(fā)展雖然落后于發(fā)達(dá)省市，但也呈迅猛發(fā)展之勢，當(dāng)然發(fā)展的過程中也存在著種種問題，這些問題正是在發(fā)展中急需解決的。針對廣西的實際情況，提出了一系列發(fā)展建議，為分布式能源系統(tǒng)在廣西的進(jìn)一步發(fā)展提供了思路。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-05-04

作者簡介：豆鵬亮（1986-），男，碩士，工程師，研究方向為能源方面。