天然气分布式能源与天然气热电联产项目的区别

天然气分布式能源与天然气热电联产项目的区别

张俊波

（深圳东方锅炉控制有限公司成都分公司四川省成都市611731）

摘要：目前，我国尚未在技术指标上将天然气分布式能源项目与天然气热电联产项目加以区别，国务院于2018年6月27日印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（下称《行动计划》）让一些人产生困惑，认为政策限制了天然气分布式能源的发展。鉴于此，笔者结合自己多年从事天然气分布式能源项目设计和研究工作的经验，谈谈天然气分布式能源项目和天然气热电联产项目的区别。

关键词

1天然气分布式能源和天然气热电联产在国内的发展现状

1.1天然气分布式能源的发展现状

20世纪90年代初，我国开展了首个天然气分布式能源项目，即上海黄埔中心医院分布式能源项目。通过燃烧天然气发电及发电余热利用，提供部分用电负荷、制冷负荷和蒸汽负荷。经过近20多年的发展，我国天然气分布式能源建设开始进入实质性的发展阶段，其中以北京、上海为首的发达城市在天然气分布式能源系统建设中起了带头和示范作用。2001年，基于《北京天然气经济及发展利用》中对于天然气分布式能源发展的专家建议，北京市做出了批示，要求北京积极开展相应的中小型项目的技术研究。随后，北京施行了首批天然气分布式能源系统试点项目，如中关村软件园、北京燃气集团大楼等；上海市也积极推进分布式能源的研究与应用，已完成对燃气分布式能源的发展规划，其中发展目标为：到2020年，建设100个天然气分布式能源系统，总装机容量达30万kw。同时上海出台了各种针对天然气分布式能源的优惠政策，例如给冷热电三联供企业每kw发电补贴700元等。目前我国已有一些天然气分布式能源示范项目正式投资运作，其比较成功的典型项目有：①北京燃气集团办公大楼。②上海浦东国际机场能源中心。③广州大学城分布式能源站。近年来，随着我国《关于发展天然气分布式能源的指导意见》、《天然气“十二五”规划》以及《能源“十二五”规划》等文件的相继出台，使分布式能源得到了大力的推广，并己成为全国能源行业的发展重点，也是政府、企业、业主高度关注的焦点之一。其中《关于发展天然气分布式能源的指导意见》中就明确表示，未来5-10年内初步形成具有自主知识产权的分布式能源装备产业体系，并力求在分布式能源核心产品研制及应用方面取得实质性的突破。

1.2天然气热电联产

天然气发电在负荷稳定性、环保、调峰、占地面积、耗水率、能量转化效率、事故率和事故后危害方面具有其它发电类型不可比拟的综合优势[[32]。而天然气热电联产具有更好的节能效果，可以进一步提高能源利用效率，可以替代大量的城市燃煤供热，产生更多的环境效益，清洁环保的优势进一步凸显。热电联产，顾名思义，是指既生产电力，又生产热能，其原理是基于能量梯级利用的设计理念，将发电和供热过程一体化的系统。热电联产系统最大的特点是尽可能地用尽所有的能量，实现的方式是梯级利用不同品质的能量，温度比较高、能量比较大蒸汽用来发电，而温度比较低的蒸汽则用来供热，这样可以显著提升能源利用效率]，同时，还可减少有害气体和碳排放，具有较大的经济效益和社会、环境效益。热电联产系统完全符合资源节约型和环境友好型社会的要求，是我国改善电源结构、提升清洁能源占比的重要技术途径。

2天然气分布式能源与天然气热电联产项目的区别

2.1联供和联产的区别

联产与联供相比较，最突出的优势是提高了能源使用效率。联供在电力生产过程中产生大量的蒸汽，其中有相当一部分因为温度和压力不够，不能用来推动汽轮机做功发电，只能白白通过冷却塔散入大气中浪费掉。目前超临界和超超临界火电机组的热效率也就40%多。而热电联产系统可以将发电过程中的低能蒸汽通过热网供给用户，或者为满足热用户需求，适当提高汽轮机尾部蒸汽压力，通过余热利用，总能量利用率可以提高到80%以上。就天然气在发电或者供热方面来说，单一发电还是单纯供热，都无法充分利用天然气的热能。用天然气单纯供热时，是通过燃烧将水加热成蒸汽进行供热，天然气燃烧时可达到2000℃以上，而供热所要求的温度却低了一个数量级，巨大的温差势必在供热过程中产生巨大的热量损失；而用天然气单一供电的话，余热没有经过利用直排大气，也造成极大的能量损失。同时，由于国内天然气价很高，燃料成本超出煤电3倍以上，在气电上网电价不配套的情况下，只能依靠地方政府补贴生存或者盈利，目前仅有沿海经济发达省份的地方政府有能力支付巨额的燃气发电补贴。所以天然气热电联产是使用天然气发电和供热的最佳方式，在增加供热的同时，机组的发电效率也得到了提高，目前燃气蒸汽联合循环系统能够将发电效率有效的提升，级联合循环燃机效率可达60%以上，是世界上最先进煤电机组的1.3倍左右。同时，在整个过程中也提高一次能源利用效率，提高了项目经济性。

2.2发电设备容量差异

天然气分布式能源项目选择的发电设备主要为微型燃气轮机、小型燃气轮机和燃气内燃机等。目前针对天然气分布式能源项目设计可供参考的标准有两个：一个是国家标准，即《燃气冷热电联供工程技术规范》（GB51131-2016），该标准适用于发电设备单机容量小于或等于25MW的简单循环；另一个是电力行业标准，即《燃气分布式供能站设计规范》（DL／T5508-2015），该标准适用于楼宇式能源站发电设备单机容量不大于10MW，区域式能源站发电设备单机容量不大于50MW。结合上述两标准，天然气分布式能源发电设备的单机容量不应超过50MW。国际上常将单机出力在50MW及以下的燃气轮机归类为中小型燃气轮机。当前天然气热电联产项目正向大型化方向发展，而天然气分布式能源项目则呈现小型化趋势。天然气热电联产是一种大型的燃气-蒸汽联合循环发电厂，以集中供热为前提，大部分电力被上传电网，产生的蒸汽或热水供应周边用户使用。而天然气分布式能源是一种小型的能源站，发电为自用，不上传电网，产生的蒸汽、热水、冷水等供用户内部使用。用户可以是医院、酒店等公共建筑，也可以是工业园区、生态园区、科技园区等区域。

2.3系统设计上的差异

天然气分布式能源系统设计，既可以“以热定电”，也可以“以电定热”，系统机组容量是根据用户冷、热负荷及电力负荷需求曲线进行配置。电力负荷需求大的用户，按照“以热定电”原则配置，用户电力负荷调峰由电网补充。冷、热负荷需求大的用户，按照“以电定热”原则配置，以用户需求基荷电量来确定发电设备装机容量，用户冷、热负荷调峰由外部热网、尖峰锅炉、吸收式冷热水机组、压缩式冷水机组、热泵等设备进行补充，且可采用蓄冷、蓄热装置。天然气热电联产系统是燃气-蒸汽联合循环系统，主要设备包括燃气轮机、余热锅炉和汽轮机等。天然气热电联产项目根据供应区域的主要用热负荷分为采暖型热电项目和工业型热电项目。采暖型热电项目常配置“凝抽背”式汽轮机，工业型热电项目常按“一抽一背”配置汽轮机。与天然气分布式能源系统相比，天然气热电联产系工艺流程相对简单，主要为燃气轮机+供热余热锅炉和燃气轮机+余热锅炉+供热式汽轮机。

参考文献：

[1]包小龙.工业园区采用热电联产方式进行集中供热对环境影响与能耗影响的分析[J].应用能源技术，2018，10：32-33.

[2]任洪波，卢胤龙，吴琼.基于供需耦合分析的天然气分布式热电联产系统环境效益动态评估[J].热力发电，2017，4610：16-23.

[3]李佩，王健，何石泉，周孝清.天然气分布式能源系统的能源综合利用效率计算[J].暖通空调，2014，4410：13-17.