天然氣分布式能源在工業(yè)園區(qū)中的應(yīng)用

摘" 要：工業(yè)園區(qū)作為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，其能源供應(yīng)的高效、穩(wěn)定和可持續(xù)性對園區(qū)的長期發(fā)展至關(guān)重要。隨著天然氣分布式能源技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用，為工業(yè)園區(qū)提供新的能源解決方案。該文結(jié)合工程實例，將深入探討工業(yè)園區(qū)天然氣分布式能源的技術(shù)特點，并分析其如何在能源站體系中發(fā)揮關(guān)鍵作用，以滿足園區(qū)內(nèi)企業(yè)對氣、熱、電的綜合需求，同時推動工業(yè)園區(qū)的綠色、低碳和高效發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)園區(qū);天然氣分布式能源;一站三供;技術(shù)特點;發(fā)展

中圖分類號：TK018" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）02-0193-04

Abstract： As a modern industrial cluster， the efficiency， stability and sustainability of its energy supply are crucial to the long-term development of the park. With the continuous advancement and application of natural gas distributed energy technology， new energy solutions have been provided for industrial parks. Based on project examples， this paper will deeply discuss the technical characteristics of natural gas distributed energy in the industrial park， and analyze how it plays a key role in the energy station system to meet the comprehensive needs of enterprises in the park for gas， heat and electricity， while promoting the green， low-carbon and efficient development of the industrial park.

Keywords： industrial park; natural gas distributed energy; one station， three supplies; technical characteristics; development

天然氣分布式能源是一種將天然氣作為主要燃料，通過熱電聯(lián)供或冷熱電三聯(lián)供等方式，在用戶端實現(xiàn)能源高效利用的系統(tǒng)[1]，其打破了傳統(tǒng)能源供應(yīng)模式中發(fā)電、供熱、制冷等系統(tǒng)相互獨立的局面，實現(xiàn)了多種能源形式的統(tǒng)一供應(yīng)和梯級利用。天然氣分布式能源以其高效、環(huán)保、靈活的特點，逐漸成為工業(yè)園區(qū)能源供應(yīng)的重要選擇。

天然氣分布式能源的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀70年代，當時歐美國家開始關(guān)注能源利用效率和環(huán)境保護問題，推動了分布式能源系統(tǒng)的研究和發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進步和天然氣資源的日益豐富，天然氣分布式能源在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。我國天然氣分布式能源的發(fā)展雖然起步較晚，但近年來在政策支持和市場需求的推動下，也取得了顯著進展。

1" 工業(yè)園區(qū)供能方式確定

工業(yè)園區(qū)作為推動經(jīng)濟增長和產(chǎn)業(yè)升級的重要平臺，其能源供應(yīng)體系的完善與否直接關(guān)系到園區(qū)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的能源供應(yīng)模式往往存在效率低下、環(huán)境污染嚴重等問題，已難以滿足現(xiàn)代工業(yè)園區(qū)對能源高效、環(huán)保、可靠的多重需求。因此，探索并應(yīng)用新型能源供應(yīng)技術(shù)成為工業(yè)園區(qū)發(fā)展的重要方向。

天然氣分布式能源技術(shù)以其高效、清潔、靈活的特點，在工業(yè)園區(qū)能源供應(yīng)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。該技術(shù)通過燃氣輪機、內(nèi)燃機等設(shè)備將天然氣轉(zhuǎn)化為電能和熱能，實現(xiàn)能源的梯級利用，大大提高了能源利用效率。同時，天然氣作為清潔能源，其燃燒產(chǎn)生的污染物較少，有助于改善環(huán)境質(zhì)量[2]。

在此背景下，本案例選取的是江西某大型工業(yè)園區(qū)的能源站項目，建設(shè)項目土地面積為17 668 km2。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，工業(yè)園區(qū)內(nèi)存在大量分散燃煤小鍋爐，總計蒸汽負荷為55.5 t/h。這些分散小鍋爐絕大多數(shù)單臺容量都為10 t/h及以下，鍋爐熱效率較低、環(huán)保設(shè)施落后、無法進行有效監(jiān)管，并且存在運行安全隱患，造成較大的能源浪費。該工業(yè)園區(qū)聚集了眾多能源密集型企業(yè)，對電力、熱力和燃氣等能源需求量大且穩(wěn)定。根據(jù)園區(qū)低產(chǎn)量、次高峰、高峰期時用電量調(diào)研，最小用電負荷為5 200 kW，采用“以電定熱”“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的原則，根據(jù)市場常用機型選擇，選用2×2 MW燃氣輪機進行發(fā)電，滿足基本用電負荷，不足電力由市電補充，燃氣輪機長期滿負荷運行，可以提高能源綜合利用率，燃氣輪機天然氣分布式能源系統(tǒng)如圖1所示。根據(jù)實際負荷情況，逐步開啟燃氣鍋爐進行調(diào)峰。

項目建設(shè)規(guī)模2×2 MW燃氣輪機和2×7 t/h余熱鍋爐，以及2×10 t/h和2×20 t/h的蒸汽鍋爐調(diào)峰，除管道氣外，本項目應(yīng)急保供氣源裝置區(qū)設(shè)計規(guī)模為1.0×104 Nm3/h，氣源的LNG來自周邊LNG液化工廠，可保證鍋爐和園區(qū)用氣設(shè)備連續(xù)供氣約3 h。

分布式能源系統(tǒng)設(shè)計熱負荷總量為14 t/h，燃氣輪機單機功率輸出為2 000 kW。

聯(lián)供系統(tǒng)的年平均能源綜合利用率計算

式中：v為年平均能源綜合利用率，%;W為年凈輸出電量，kWh;Q1為年余熱供熱總量，MJ;B為年燃氣總耗量，Nm3;QL為燃氣低位發(fā)熱量，MJ/Nm3。

本分布式能源站年凈輸出電量2 707.2萬kWh，年蒸汽供熱總量25 399.6萬MJ，年燃氣總耗量1301.8萬Nm3，燃氣熱值8 282.67 kcal/Nm3，即34.67 MJ/Nm3，代入以上數(shù)據(jù)計算得年平均能源綜合利用率為77.9%。這滿足GB 51131—2016《燃氣冷熱電聯(lián)供工程技術(shù)規(guī)范》中第1.0.4條規(guī)定：聯(lián)供系統(tǒng)的年平均能源綜合利用率應(yīng)大于70%。

2" 工業(yè)園區(qū)分布式能源站投資及收益分析

該分布式能源站建設(shè)后能夠有效提高工業(yè)園區(qū)的能源利用效率和經(jīng)濟效益且顯著減少了污染物的排放和對環(huán)境的影響，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

2.1" 工業(yè)園區(qū)分布式能源站項目投資

項目建設(shè)資金按照企業(yè)自有資本金30%，銀行貸款70%考慮。經(jīng)計算建設(shè)項目總投資9 086.89萬元，其中建設(shè)投資估算8 720.05萬元，建設(shè)期利息48.20萬元，鋪底流動資金估算318.63萬元。建設(shè)項目總投資構(gòu)成見表1。

2.2" 項目收益分析

評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下。

1）建設(shè)期（非經(jīng)營期）1 a+經(jīng)營期20 a=21 a。

2）天然氣采購價：2.25元/m3（含稅價，余同），總量：3 888×104 m3/a;銷售價：2.45元/m3，銷售量：3 888×104 m3/a。

3）供熱量及單價。單價：231元/t，運營期第一年供熱量：31.68×104 t/a;運營期第二年至運營期末供熱量：41.76×104 t/a。

4）發(fā)電量及單價。銷售價：0.619 3元/kWh。發(fā)電量：2 707.2×104 kWh/a。

5）原輔材料數(shù)量及單價。水采購價3.36元/t，65.02×104 t/a;工業(yè)鹽采購價300元/t，0.03×104 t/a。

6）燃料及動力數(shù)量及單價。燃料氣采購價2.25 元/m3，3 974.4×104 m3/a;電采購價0.619 3 元/kWh，456.4×104 kWh/a。

7）人工成本：新增定員45人，人均年成本6.6萬元。

8）固定資產(chǎn)折舊費用：折舊采用直線法，固定資產(chǎn)折舊15 a，殘值率為5%;遞延及其他資產(chǎn)按5 a，殘值率為0。

9）修理費：按固定資產(chǎn)原值的2%計取。

10）安全生產(chǎn)費用：依據(jù)《關(guān)于印發(fā)〈企業(yè)安全生產(chǎn)費用提取和使用管理辦法〉的通知》（財資〔2022〕136號）文件規(guī)定計取。

11）其他制造費用：按修理費的30%計取。

12）其他管理費用：按職工工資的40%計取。

13）其他營業(yè)費用：按營業(yè)收入的1%計算。

14）盈余公積金：按稅后利潤的10%計提。

15）增值稅：蒸汽、天然氣、水9%，電、設(shè)備及工器具、工業(yè)鹽13%，建筑、安裝服務(wù)9%，其他服務(wù)6%。

16）附加稅及企業(yè)所得稅：城市維護建設(shè)稅5%，教育費附加3%，地方教育費附加2%，企業(yè)所得稅25%。

17）項目基準折現(xiàn)率按8%計。

依據(jù)以上測算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算項目年均營業(yè)收入18 891.83萬元，年均凈利潤628.77萬元，主要損益指標匯總表見表2。

2.3" 項目盈利能力分析

主要測算得出項目所得稅前財務(wù)內(nèi)部收益率為13.12%，所得稅后財務(wù)內(nèi)部收益率為10.42%，均高于行業(yè)基準收益率（8%），項目投資回收期9.62 a。主要盈利能力指標見表3。

2.4" 項目風險分析

2.4.1" 盈虧平衡分析

根據(jù)圖2盈虧平衡點可知，項目運營率需達到設(shè)計規(guī)模的71.62%時，企業(yè)就可以保本，說明項目具有一定的抗風險能力。

盈虧平衡點BEP（生產(chǎn)能力利用率）=年固定成本/（年營業(yè)收入-年銷售稅金-年可變成本）×100%。

2.4.2" 敏感性分析

根據(jù)該項目的一些不確定因素，作了所得稅后全部投資的敏感性分析，基本方案所得稅后財務(wù)內(nèi)部收益率為10.42%，凈現(xiàn)值1 536.31萬元?？紤]項目實施過程中一些不確定因素的變化，分別對建設(shè)投資、經(jīng)營成本、銷售價格和生產(chǎn)負荷作了提高和降低10%、20%和30%的因素變化對內(nèi)部收益率的敏感性分析。具體見表4和圖3。

由表4和圖3可知，各種因素不同程度影響財務(wù)盈利指標，其敏感性大小依次為銷售價格、經(jīng)營成本、生產(chǎn)負荷和建設(shè)投資。因此，必須確保銷售價格、加強成本控制、提高產(chǎn)量和降低建設(shè)投資支出，才能取得基本的經(jīng)濟效益。

2.5" 與傳統(tǒng)供熱供電方式比較

本分布式能源站通過自建應(yīng)急保供氣化站，滿足其能源站燃料用氣及園區(qū)用氣設(shè)備用氣，又同時生產(chǎn)電能和熱能，實現(xiàn)了能源的高效利用。其經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在以下幾個方面。能源成本降低：通過熱電聯(lián)產(chǎn)，園區(qū)可以從單一的能源購買者轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉吹纳a(chǎn)者和消費者，從而降低了能源成本。能源利用效率提高：消耗天然氣發(fā)電的同時充分利用余熱產(chǎn)蒸汽，提高能源利用效率。運營成本降低：由于熱電聯(lián)產(chǎn)能源站可以集中供熱和供電，減少了分散式能源供應(yīng)所需的設(shè)備和人力成本，降低了運營成本。

3" 社會效益分析

3.1" 節(jié)能減排

該分布式能源站在節(jié)能減排方面也取得了顯著的成效。根據(jù)表5[3]標準煤污染物排放因子計算，本工程節(jié)約標煤34 856 t/a，CO2減排85 746 t/a，碳減排23 702 t/a;SO2減排2 614 t/a;NOX減排1 307 t/a;煙塵減排23 702 t/a。這些減排量的實現(xiàn)，不僅為企業(yè)節(jié)省了能源消耗成本，也為環(huán)境保護作出了巨大貢獻。

3.2" 環(huán)境保護

在環(huán)境保護方面該分布式能源站也采取相應(yīng)的有效措施。首先，調(diào)峰用的蒸汽鍋爐采用超低氮燃氣蒸汽鍋爐，應(yīng)用了FGR煙氣再循環(huán)技術(shù)減少NOX的生成。氮氧化物排放量小于等于30 mg/m3，確保了煙氣達標排放。其次，燃氣輪機采用干式低排放燃燒室，符合國家環(huán)保要求（≤30 ppm），進一步保障了煙氣排放的達標。

在噪聲控制方面，項目考慮了聲音在空氣傳播中的衰減，通過合理布局和采取降噪措施，使輻射至廠界處的噪聲達到GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》“2類”標準。此外，項目還注重綠化建設(shè)，綠地面積達到3 515.93 m2，綠地率19.90%，有效改善了廠區(qū)環(huán)境。

4" 結(jié)束語

天然氣分布式能源系統(tǒng)以其高效、靈活的特點，為工業(yè)園區(qū)帶來了顯著的經(jīng)濟效益。通過減少能源傳輸損失，提高能源利用效率，降低運營成本等方式，該系統(tǒng)為園區(qū)內(nèi)的企業(yè)提供了穩(wěn)定、可靠的能源供應(yīng)，同時降低了能源成本，提高了企業(yè)的競爭力。除了經(jīng)濟效益外，天然氣分布式能源系統(tǒng)還在減少污染物排放、改善環(huán)境質(zhì)量等方面表現(xiàn)出色，其作為一種清潔、高效的能源供應(yīng)方式，有助于推動工業(yè)園區(qū)的綠色低碳發(fā)展，提升園區(qū)的整體形象和社會責任感。同時天然氣分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)增強了工業(yè)園區(qū)的能源安全和供應(yīng)穩(wěn)定性。

隨著太陽能、風能、氫能等新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，如何將這些新能源技術(shù)與現(xiàn)有的能源供應(yīng)體系相融合，提高工業(yè)園區(qū)的能源自給能力和環(huán)保水平，也是未來研究的重要方向之一，期望為工業(yè)園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供更有力的支持和保障。

參考文獻：

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第一作者簡介：易文清（1985-），女，高級工程師。研究方向為熱能與動力工程相關(guān)咨詢與設(shè)計。