燃氣冷熱電分布式能源技術(shù)

周康樂

摘要：本文系統(tǒng)的對燃氣冷熱電分布式能源的概念進行解析，并探討了在我國該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢、方法與策略，為該技術(shù)在我國的推廣和應(yīng)用提供參考。

Abstract： This paper systematically analyzes the concept of gas cooling， heating and power distributed energy， and discusses the application advantages， methods and strategies of the technology in China， so as to provide reference for the promotion and application of the technology in China.

關(guān)鍵詞：燃氣冷熱電;分布式能源;應(yīng)用

Key words： gas cooling， heating and power;distributed energy;applicatrion

中圖分類號：TM62? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0198-02

0? 引言

我國的能源儲備結(jié)構(gòu)，決定了我國是以煤炭資源為主要能源的國家，但隨著我國煤炭資源的過度開發(fā)，目前國內(nèi)現(xiàn)存的優(yōu)質(zhì)煤炭資源已經(jīng)屈指可數(shù)。但能源是國家發(fā)展的基石，缺少能源是萬萬不行的，所以近年來，我國加大了對核能、風(fēng)能、太陽能、水利勢能等能源的應(yīng)用，也加大了石油和天然氣的進口比例。在國際天然氣價格不斷創(chuàng)新低的背景下，燃氣冷熱電技術(shù)作為清潔的能源技術(shù)受到廣泛關(guān)注，其在國內(nèi)各領(lǐng)域也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。但由于我國天然氣自有儲備量不足，我國燃氣冷熱電技術(shù)的應(yīng)用也并不成熟，因而對燃氣冷熱電分布式能源技術(shù)進行研究具有十分廣泛的必要性。

1? 燃氣熱電分布式能源的概念解析

所謂分布式能源，實質(zhì)上是一種對能量物盡其用的應(yīng)用方式，在我國傳統(tǒng)的熱力電站時期，分布式發(fā)電技術(shù)就已經(jīng)得到了應(yīng)用，即電站發(fā)電后的熱量會供給給企業(yè)生產(chǎn)或者住宅集中供暖，該系統(tǒng)的目的就在于提高能源利用率。

所謂“分布式能源”（distributed energy resources）是指分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng)。一次能源以氣體燃料為主，可再生能源為輔，利用一切可以利用的資源;二次能源以分布在用戶端的熱電冷（值）聯(lián)產(chǎn)為主，其他中央能源供應(yīng)系統(tǒng)為輔，實現(xiàn)以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，并通過中央能源供應(yīng)系統(tǒng)提供支持和補充;在環(huán)境保護上，將部分污染分散化、資源化，爭取實現(xiàn)適度排放的目標(biāo);在能源的輸送和利用上分片布置，減少長距離輸送能源的損失，有效地提高了能源利用的安全性和靈活性。

但隨著我國能源改革的推進，效率低、污染大的火電站已經(jīng)逐步被淘汰，但關(guān)于分布式能源的應(yīng)用卻被其他能源形勢沿用。以燃氣能源來舉例，相比于火電，此種能源分布式系統(tǒng)熱效率能達到80%，并且由于燃氣為清潔能源，其燃燒過程中不會對空氣和環(huán)境帶來危害，因此該分布式能源已經(jīng)成為取代傳統(tǒng)熱電站的重要方法。

2? 分布式能源系統(tǒng)

簡單來說，分布式能源系統(tǒng)就是采取小規(guī)模，模塊式等形式的方式，將發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置到用能源用戶的周圍，要獨立性的供給冷熱電等能源。這種新型的能源系統(tǒng)主要是氣體為能源為基準(zhǔn)，進行能量的轉(zhuǎn)化。這種分布式能源系統(tǒng)和我國以往所使用的集中式供能系統(tǒng)進行比較，該系統(tǒng)的優(yōu)勢會比較強，其輸配電的損耗會比較小，以電能實際性的需求量進行合理化的調(diào)節(jié)，適當(dāng)?shù)脑黾釉O(shè)備設(shè)施數(shù)量，控制好使用的時間，同時該項系統(tǒng)的構(gòu)建施工成本以及后續(xù)的安裝維護費用也會比較少。各個微型電站彼此之間相互獨立，依靠微電網(wǎng)進行管控，所以其系統(tǒng)使用的供電可靠程度會比較強，能夠遠程化的監(jiān)控相應(yīng)區(qū)域的電力運行性能以及品質(zhì)，所以可以將該系統(tǒng)應(yīng)用到我國農(nóng)村等一些居民區(qū)當(dāng)中，確保其基礎(chǔ)電力的穩(wěn)定供給狀態(tài)，滿足居民用戶們的基礎(chǔ)性生活訴求，同時還可以彌補電網(wǎng)安全以及可靠等層面上所存在的缺陷性問題，真正的達到了能源互補以及綜合使用的目的。一般情況下，分布式能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的使用，可以降低總體污染物質(zhì)實際的排放量，讓各類污染物質(zhì)一種分散化的形式進行排放，處理并分解，降低有害氣體的實際排放量，使得一些二氧化硫以及固體廢棄物物質(zhì)的排放接近于零。

3? 燃氣冷熱電分布式能源的應(yīng)用價值

3.1 經(jīng)濟性好，無污染

近年來，降低污染保護環(huán)境成為我國整個社會的主旋律，盡管能源行業(yè)為基礎(chǔ)行業(yè)，但在社會發(fā)展中也需要逐步淘汰污染技術(shù)，采用更加綠色環(huán)保的技術(shù)。相比于火電站，該技術(shù)是以天然氣為燃料，燃燒后直接生成二氧化碳和水，不會產(chǎn)生粉塵和其他廢棄物，所有的產(chǎn)物簡單處理就能夠直接排放到環(huán)境中。隨著我國煤炭資源的減少，優(yōu)質(zhì)的煤炭資源采挖越來越難，煤炭的成本也逐年提高，但在國際天然氣價格下行和我國多個大型氣田被發(fā)現(xiàn)的背景下，該能源在經(jīng)濟性上已經(jīng)漸漸有超越傳統(tǒng)火電的勢頭，正因為這樣，此類能源技術(shù)得到了社會的認(rèn)可，得到了國家的大力推廣。

3.2 能源體積明顯，利用率更高

相比于其他資源的供應(yīng)，燃氣的燃燒更加穩(wěn)定，我們很容易就能夠?qū)崿F(xiàn)對能源梯級的分層運用，對于高品位熱能，可直接發(fā)電并網(wǎng)，對低品位熱能，則可用于供熱和制冷。據(jù)測算，使用燃氣的分布式能源系統(tǒng)，熱能利用效率能夠達到80%，這幫助我們實現(xiàn)了更高的能源利用率，并且經(jīng)濟效益也較為明顯。針對當(dāng)前能源的實際使用來說，再具體設(shè)計之上可以更好的完成建設(shè)規(guī)劃，更好的進行能源合理規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)前的社會發(fā)展現(xiàn)狀，能源的合理使用能夠確保利用率得到提升，并且實際的使用效果會更加穩(wěn)定。簡而言之在當(dāng)前的發(fā)展過程中需要對資源的實際使用效果進行細致性的規(guī)劃，使其能夠更好的滿足實際使用需求，同時在按照規(guī)劃進行工作的過程中，應(yīng)當(dāng)更好的提高能源利用效果，從企業(yè)的經(jīng)濟效益角度出發(fā)來完成對問題的處理，保證相關(guān)使用效果的進一步提升，同時促進經(jīng)濟效果的整體提升，使其全面的滿足當(dāng)前實際發(fā)展需求。

3.3 技術(shù)提升，保證使用的可靠性

在我國并網(wǎng)供電的背景下，所有的供電單位都是電網(wǎng)的一個重要關(guān)鍵點，但凡有一個供電單位無法穩(wěn)定供電，那就會導(dǎo)致很大區(qū)域的電網(wǎng)供電穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。傳統(tǒng)的火電站已經(jīng)逐漸被核能、風(fēng)能、太陽能等替代，但這些新能源在功能穩(wěn)定性上都有一定的問題，而燃氣熱電作為一種更穩(wěn)定的供能方式，雖然目前燃氣熱電在經(jīng)濟性上略差，但僅僅是可靠性高的優(yōu)點，就能讓它在特殊時期承擔(dān)起調(diào)節(jié)電網(wǎng)的作用。針對當(dāng)前的資源使用來說，由于社會的快速發(fā)展，人們生活水平在不斷的進步，因此其對能源的使用要求也在不斷的提高，這些也導(dǎo)致相關(guān)的能源使用率在逐漸的增加，所以對于相關(guān)的供電工作來說，需要完成整體的資源合理搭配，并且綜合完成全面調(diào)控，針對相關(guān)的要求完成具體化設(shè)計和安排，對于整體的燃氣熱電供應(yīng)來說，在實際的發(fā)展過程中需要針對目前存在的技術(shù)特點進行更好提升，就當(dāng)前的可靠性完成全面發(fā)展，以此來作為相關(guān)備用電源進行使用，合理的將其使用特點完成整體規(guī)劃，更好保證備用電源的有效使用效果。

3.4 燃氣管道完善，能源獲得容易

隨著我國城市天然氣管網(wǎng)的不斷完善，燃氣已經(jīng)成為一種家家戶戶的普及能源。這意味著在燃氣的獲取上，我國已經(jīng)有完整的網(wǎng)絡(luò)可以利用，這對于燃氣冷熱電分布式能源的建設(shè)，無疑是一個利好的消息，能夠極大的促進用戶的使用積極性，降低用戶的使用和建設(shè)成本。

4? 燃氣冷熱電分布式能源的運行策略

4.1 電負荷較高的使用需求運行策略

近年來，很多耗電量大的用電單位，為了節(jié)約成本，都添加了燃氣冷熱電分布式能源，通過不并網(wǎng)內(nèi)部使用的方式，來為企業(yè)供電。對于電負荷較高使用需求的單位，一般來說燃氣熱能供電都會高出企業(yè)需求，但由于體制和市場原因，多出來的電又不能并網(wǎng)銷售，如果浪費掉無疑非?？上?。為此，企業(yè)可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能，在同時降低電能成本的同時，降低企業(yè)的供熱成本。如果結(jié)余較少，則可以以熱量的方式進行儲存，如果還有結(jié)余，則可適當(dāng)降低生產(chǎn)效率，以最少的能源達到最佳的需求。

4.2 供熱為主的運行策略

以供熱為主使用的燃氣冷熱電能源，一般來說都是為了補充用熱高峰期熱能不足問題而設(shè)立的，由于大多規(guī)模比較小，因此不會給企業(yè)運營帶來多大的問題。在此類設(shè)備運行中，就要更加靈活的運營，做好運營計劃。在日常運營中，可保持較小功率，而在用熱高峰期，則可保持全力使用，從而提高系統(tǒng)的使用效率，提高經(jīng)濟價值。如果熱能供給充足，也可轉(zhuǎn)化為電能，供給企業(yè)自己使用，降低企業(yè)用電成本。

4.3 補充式運行策略

另外一種策略，就是讓熱站在基本負荷運行狀態(tài)下，電能和熱能都能夠全部使用。這種方式經(jīng)濟性更好，而且由于規(guī)模較小，建設(shè)成本上也比較好控制。在此類系統(tǒng)中，對于不足的電能，可以從電網(wǎng)購買，不足的熱能，則可以采用其他鍋爐和設(shè)備來補充，從而以最小的經(jīng)濟和成本投入創(chuàng)造最大的價值。

4.4 智能化微電網(wǎng)應(yīng)用

隨著智能技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對能源的可靠監(jiān)控，和對能源利用與生產(chǎn)的有效控制，運用智能設(shè)備，可以建設(shè)智能化微電網(wǎng)，將不同種類的能源進行聯(lián)合應(yīng)用，從而降低成本，提高經(jīng)濟性。而且這種智能化建設(shè)，能夠在提高能源利用經(jīng)濟性的同時，有效的降低人力資源成本，應(yīng)用優(yōu)勢明顯。當(dāng)然，在具體的系統(tǒng)建設(shè)中，還是需要具體問題具體分析，需要進行細致的核算和計算。只有按照自己的使用需求來建設(shè)和使用，才能最大化發(fā)揮燃氣能源的經(jīng)濟優(yōu)勢。

5? 燃氣冷熱電分布式能源的發(fā)展趨勢

5.1 國外發(fā)展趨勢

和國外社會相比，由于我國人口密度大，所以我國的燃氣冷熱電分布式能源主要是作為一種能源的補充手段，但在地廣人稀的某些國家，該技術(shù)已經(jīng)成為一種常用的能源手段。諸如美國，以供有6000多個燃氣能源站。他們在此類能源的使用上，已經(jīng)走過了試驗階段，而是進入了實際應(yīng)用時期。

5.2 國內(nèi)技術(shù)發(fā)展展望

目前國內(nèi)該技術(shù)的應(yīng)用，其最有意義的研究方向為智能微電網(wǎng)的應(yīng)用，就是通過智能控制，將該系統(tǒng)所生產(chǎn)的電能和熱能來并入小型網(wǎng)絡(luò)，從而更精準(zhǔn)的輸出和使用。由于燃氣能源可控性高，因此隨著技術(shù)的進步，該技術(shù)大有可為。而且在此系統(tǒng)中，完全可以與太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉催M行聯(lián)合使用，同時發(fā)揮其經(jīng)濟性高和穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，從而拓寬其應(yīng)用范圍。目前我國對此類能源的使用，仍然在探索階段，這是由于我國供電體制和人口分布現(xiàn)狀導(dǎo)致的，但隨著我國城市化的不斷推進，越來越多的農(nóng)村電網(wǎng)在萎縮，但農(nóng)村作為農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)其用電量也不小，所以我國對該技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展也十分重視。相信隨著技術(shù)的不斷成熟，該技術(shù)在我國也將進入爆發(fā)期，為社會主義發(fā)展做出貢獻。

6? 結(jié)束語

綜上所述，燃氣冷熱電分布式能源作為一種綠色清潔的能源，作為一種更加穩(wěn)定、可靠的能源，其在我國生產(chǎn)環(huán)境中是有廣泛的應(yīng)用價值的。但我國與其他國家的國情畢竟有所差別，該技術(shù)能否進一步推廣應(yīng)用，很大程度上受政策的影響。然而，這仍然不能影響技術(shù)的進步與發(fā)展，不能影響人們對其研究和使用的熱情。

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