遼寧省天然氣分布式能源發(fā)展的研究

鄢宇鑫

(遼寧電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院,遼寧沈陽 110179)

遼寧省天然氣分布式能源發(fā)展的研究

鄢宇鑫

(遼寧電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院,遼寧沈陽 110179)

本文所要研究的是遼寧省天然氣分布式能源發(fā)展等方面問題,對(duì)于我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)城市節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境具有重要的指導(dǎo)意義。通過從遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、能源利用情況、采用天然氣分布式能源設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)等方面的分析,從而得出了天然氣分布式能源在節(jié)能、環(huán)保、發(fā)電、供熱、供冷、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等方面具有明顯優(yōu)勢(shì),并建議采用燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組作為今后投資重點(diǎn)。

天然氣 分布式能源 遼寧省

天然氣分布式能源在國(guó)際上已經(jīng)迅速發(fā)展，但是我國(guó)天然氣分布式能源尚處于起步階段。目前，我國(guó)天然氣供應(yīng)日益增加，智能電網(wǎng)建設(shè)步伐逐步加快，專業(yè)化服務(wù)公司逐漸興起，天然氣分布式能源在我國(guó)已經(jīng)具備大規(guī)模發(fā)展條件。當(dāng)前大力推進(jìn)天然氣分布式能源，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義[1]。

1 遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r

遼寧省坐落于我國(guó)東北的南部，是工業(yè)基礎(chǔ)比較雄厚的工業(yè)大省。省內(nèi)區(qū)域面積14.7萬平方公里。

全省14個(gè)地級(jí)市主城區(qū)戶籍總?cè)丝?417萬，省內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源消耗主要在14個(gè)地級(jí)市管轄區(qū)域。另外，遼寧省還有44個(gè)縣級(jí)市及縣城，總?cè)丝诩s1300萬人。

遼寧是新中國(guó)建設(shè)起來的最大的重工業(yè)基地。遼寧自然資源豐富，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，產(chǎn)業(yè)布局比較合理，區(qū)位上遼寧既是東北經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心，又是環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的重要組成部分，同時(shí)也處于東北亞經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心。

遼寧省的優(yōu)勢(shì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)主要集中在以下三方面：一是以石油天然氣為代表的原材料開采加工業(yè);二是以黑色金屬采礦、冶煉、鋼材壓延加工為代表的鋼鐵業(yè);三是以通用設(shè)備制造、交通運(yùn)輸設(shè)備制造為代表的裝備制造業(yè)。裝備制造業(yè)目前成為遼寧第一大支柱產(chǎn)業(yè)。

2 遼寧省能源利用情況

“十一五”期間的2010年，遼寧省社會(huì)生產(chǎn)總值(GDP)為18278億元，增長(zhǎng)率為14%;2010年遼寧省社會(huì)總用電量1660億千瓦時(shí)，增長(zhǎng)率為11.5%。遼寧省“十二五”規(guī)劃將全省社會(huì)生產(chǎn)總值(GDP)目標(biāo)定為2.2萬億元，所需能源總量還要增加。

3 氣體能源的展望

國(guó)家為改善能源結(jié)構(gòu)，降低溫室氣體排放，在積極尋求新的一次能源的來源，氣體能源是倍受人們青睞的新能源。氣體能源指：石油天然氣、煤層氣、沼氣(生物質(zhì)天然氣)、合成氣、和氫氣。因?yàn)闅怏w能源具有低碳、綠色、清潔、環(huán)保等特點(diǎn)[2]。

因此“，十二五”規(guī)劃綱要指出，要加大石油、天然氣資源勘探開發(fā)力度，促進(jìn)天然氣快速增長(zhǎng)，推動(dòng)頁巖氣、煤層氣非常規(guī)油氣資源開發(fā)利用[3]。

2011年11月9日，國(guó)務(wù)院通過了《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，明確要求到2015年單位GDP二氧化碳排放較2010年下降17%。在此前的哥本哈根會(huì)議上，中國(guó)政府承諾，到2020年單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度比2005年下降40%～45%[4]。

2011年11月16日，中石油大連液化天然氣(LNG)接收站，已經(jīng)接收第一艘液化天然氣運(yùn)輸船伊克斯號(hào)，靠泊大連LNG接收站專用碼頭，開始系統(tǒng)預(yù)冷，這標(biāo)志著大連LNG接收站試運(yùn)行正式開始。

表1 阜新大唐合成天然氣成分表

大連LNG接收站主要接收來自卡塔爾、澳大利亞和伊朗等國(guó)家的LNG，經(jīng)接收站汽化后的天然氣，通過大連至沈陽輸氣管道與東北和華北輸氣管網(wǎng)相連，供氣范圍可以覆蓋整個(gè)東北和部分華北地區(qū)“。十一五”期間，中石油建設(shè)的油氣管道長(zhǎng)度為2.7萬公里，”十二五”期間，中石油集團(tuán)建設(shè)的油氣管道里程將是“十一五”期間的兩倍，達(dá)到5.4萬公里，其中天然氣管道占到3萬公里。

大連LNG項(xiàng)目于2008年2月通過國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)批準(zhǔn)，同年4月正式開工建設(shè)，2011年4月機(jī)械安裝完工。一期建設(shè)規(guī)模為年300萬噸，設(shè)計(jì)供氣能力為年42億立方米;二期建設(shè)規(guī)模為年600萬噸，設(shè)計(jì)供氣能力為年84億立方米;遠(yuǎn)期可以擴(kuò)建到年1000萬噸，設(shè)計(jì)供氣能力為年135億立方米。

我國(guó)煤層氣資源豐富，埋深2000米的淺煤層氣地質(zhì)資源量約36.81萬億立方米，居世界第三位“。十一五”期間，煤層氣開發(fā)從零起步，施工煤層氣井5400余口，形成產(chǎn)能31億立方米。2010年，煤層氣產(chǎn)量15億立方米，商品量12億立方米“。十二五”以來新增煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量1980億立方米。

“十一五”期間，國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)主要集中在山西東南部沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣兩大產(chǎn)業(yè)化示范基地，擁有煤層氣對(duì)外合作經(jīng)營(yíng)權(quán)的中聯(lián)煤層氣及中石油、中石化等均已深耕這些區(qū)域。據(jù)了解，截至2010年底，這兩個(gè)地區(qū)的煤層氣產(chǎn)能已合計(jì)達(dá)31億立方米，且初步形成勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、輸送、銷售和利用一體化產(chǎn)業(yè)基地。

“十二五”期間，這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地仍是國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)的重點(diǎn)。國(guó)家發(fā)改委印發(fā)的《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)提出，到2015年，兩個(gè)基地的產(chǎn)量目標(biāo)分別為104億和50億立方米，占《規(guī)劃》所擬定的煤層氣地面開采160億立方米的96%，而五年內(nèi)這兩個(gè)區(qū)域的煤層氣開發(fā)投資將達(dá)581億元，占到《規(guī)劃》擬定的“十二五”煤層氣開發(fā)利用總投資1200億元的近一半。

遼寧省曾經(jīng)也是化石燃料的生產(chǎn)基地，為了深入挖掘化石燃料的潛力，現(xiàn)在阜新大唐合成天然氣項(xiàng)目也在緊鑼密鼓的進(jìn)行，將為我們每年提供43×108Nm3/a，折合小時(shí)供天然氣氣量500000Nm3/h。其組分如表1。

合成天然氣低熱值34612kJ/Nm3(即8267kcal/Nm3)，天然氣質(zhì)量符合GB17820-1999標(biāo)準(zhǔn)。

目前阜新首站到沈陽分輸站距離約120公里。沈陽分輸站壓力約4.0MPa(G)。

4 天然氣分布式能源采用設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)

天然氣分布式能源是以氣體燃料為主的熱力設(shè)備，只要將氣體燃料通過管道送到應(yīng)去的地方，我們就可以在氣體管道能到達(dá)的地方建設(shè)能源輸出項(xiàng)目。以氣體燃料為主的分布式能源設(shè)備組成，主要是指燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。

首先，我們以天然氣為“燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)”的燃料為例，分析聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的熱效率。

我們過去設(shè)計(jì)的燃煤電站，采用熱力系統(tǒng)是“朗肯循環(huán)”系統(tǒng)。煤在鍋爐燃燒室內(nèi)燃燒，中心溫度可達(dá)1400～1500℃左右，可超臨界機(jī)組的主蒸汽輸出溫度為566℃，超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)的熱效率基本可達(dá)到41%左右。由于金屬材料的技術(shù)性能制約，采用“朗肯循環(huán)”的熱力系統(tǒng)，就目前而言已經(jīng)無法再提高熱力系統(tǒng)效率了，這就促使我們必須尋找一條能夠提高熱力循環(huán)系統(tǒng)效率的新思路。利用燃?xì)廨啓C(jī)“白雷登循環(huán)”加蒸汽輪機(jī)“朗肯循環(huán)”，兩個(gè)系統(tǒng)疊置在一起，使得熱力循環(huán)系統(tǒng)效率得到充分提高。

5 天然氣分布式能源設(shè)施布置在城區(qū)的優(yōu)勢(shì)

遼寧省地處我國(guó)北方地區(qū)，國(guó)家認(rèn)定采暖時(shí)間151天，據(jù)全省熱電規(guī)劃統(tǒng)計(jì)，到2020年全省地級(jí)市總采暖面積達(dá)到10×108m2。

如果熱源采用煤炭為燃料，按采暖熱指標(biāo)50w/m2;每GJ熱量用0.39t標(biāo)煤;為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算;總采暖面積達(dá)到10×108m2，年用標(biāo)煤2.5×108t/a，年排放二氧化碳6×108t/a，這將嚴(yán)重的污染城市環(huán)境。

如果熱源采用天然氣為燃料，按采暖熱指標(biāo)50w/m2;每GJ熱量用0.30km3天然氣(熱值為9000kcal/m3);為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算;總采暖面積達(dá)到10×108m2，年用天然氣1.97×108km3/a，年排放二氧化碳3.87×108t/a，這就大大的改善了城市大氣質(zhì)量。

分布式能源設(shè)備主要采用燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)，天然氣用管道引入熱源后，管道可以源源不斷輸送氣體燃料，設(shè)備布置占地也非常少，只有一座燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)主廠房和蒸汽熱力系統(tǒng)主廠房，外加一根煙囪。輔助系統(tǒng)占地主要是埋入地下的燃?xì)夤艿篮透邷厮艿?。分布式能源設(shè)備非常適合靠近熱、冷負(fù)荷中心。

6 結(jié)語

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組在節(jié)能、環(huán)保、發(fā)電、供熱、供冷、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等方面具有優(yōu)勢(shì)，可以成為遼寧省的支撐能源，從戰(zhàn)略高度認(rèn)識(shí)，有了它可以抵御人為的和自然災(zāi)害侵襲，為戰(zhàn)勝災(zāi)害提供基本能源保證。

[1]關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見.發(fā)改能源[2011]2196號(hào).

[2]張玉潔.我國(guó)天然氣分布式能源發(fā)展能源思考.2010,07第43期P21.

[3]汪慶恒,康奇蘭,王鑫特.深入認(rèn)識(shí)天然氣分布式能源的總體價(jià)值[J].城市燃?xì)?2012,1：31-38.

[4]嚴(yán)俊杰,黃錦濤,何茂剛.冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化工工業(yè)出版社,2006.

鄢宇鑫,(1981—7—10),男,遼寧新民人,學(xué)歷：碩士研究生;研究方向：電力工程經(jīng)濟(jì)。