分布式能源系統(tǒng)對(duì)天然氣下游市場(chǎng)開(kāi)拓的重要性

王　坤（廣西廣投天然氣管網(wǎng)有限公司，廣西南寧530028）

分布式能源系統(tǒng)對(duì)天然氣下游市場(chǎng)開(kāi)拓的重要性

王坤（廣西廣投天然氣管網(wǎng)有限公司，廣西南寧530028）

天然氣分布式能源系統(tǒng)作為一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可靠性高的能源系統(tǒng)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[1]。伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和國(guó)民生活水平的快速提高，對(duì)于天然氣能源的需求量也在不斷增大，這也在很大程度上推動(dòng)了天然氣能源的市場(chǎng)格局，要求天然氣市場(chǎng)的運(yùn)作和開(kāi)拓要朝著高效和經(jīng)濟(jì)這兩個(gè)方面來(lái)發(fā)展。

分布式能源系統(tǒng)；市場(chǎng)格局；下游市場(chǎng)開(kāi)拓；消費(fèi)需求

1　中國(guó)和世界天然氣市場(chǎng)下游市場(chǎng)格局的分別比較

天然氣具有潔凈，高效，儲(chǔ)量豐富，價(jià)格穩(wěn)定等特點(diǎn)，在人們的日常生活中和社會(huì)生活中的重要性是不言而喻的。從居家過(guò)日子的做飯，取暖，到作為汽車燃料，到作為發(fā)電能源，到工商業(yè)用途可以說(shuō)是包羅萬(wàn)象地分布在我們生活中的方方面面。

1.1世界天然氣能源的日產(chǎn)量走勢(shì)和消量費(fèi)走勢(shì)

由于近年來(lái)，世界能源壓力的不斷增大，再加上人們環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的不斷提高，在這種形勢(shì)下，清潔、優(yōu)質(zhì)、高效的天然氣能源正日益受到重視，大力發(fā)展天然氣已成為世界各國(guó)改善環(huán)境和保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。為了適應(yīng)國(guó)家推動(dòng)能源革命的迫切要求，建立現(xiàn)代天然氣能源產(chǎn)業(yè)體系，應(yīng)對(duì)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展所遇到的挑戰(zhàn)已勢(shì)在必行[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年世界天然氣產(chǎn)量3538.649969十億m3，同比增長(zhǎng)2.18%。2015年世界天然氣消費(fèi)量達(dá)到3468.648852十億m3，同比增長(zhǎng)1.7%。關(guān)于具體的2012～2015年度天然氣日產(chǎn)量走勢(shì)情況和天然氣消費(fèi)走勢(shì)情況分別見(jiàn)表1～2。

1.2國(guó)內(nèi)天然氣下游市場(chǎng)的相關(guān)情況

在我國(guó)，長(zhǎng)期以煤炭作為最主要的能源，而天然氣在能源市場(chǎng)中并不占主流，這也導(dǎo)致了我國(guó)的天然氣消費(fèi)需求比與世界平均水平相比有著較大差距。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)天然氣消費(fèi)比不到6.3%，而同期的世界天然氣消費(fèi)比達(dá)到了24%。作為世界第三大天然氣消費(fèi)國(guó)，我國(guó)人均天然氣消費(fèi)量?jī)H為123m3/人，遠(yuǎn)低于全球平均452m3/人的水平，更不及OECD國(guó)家的1265m3/人。這主要與我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)的能源結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)觀念有關(guān)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這顯然是亟待改觀的。我國(guó)的2012～2014的天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)天然氣分區(qū)域用氣情況見(jiàn)表3。

表1　2012～2015世界天然氣能源日產(chǎn)量走勢(shì)情況

表2　2012～2015年度天然氣能源消費(fèi)量走勢(shì)情況

從天然氣的消費(fèi)量來(lái)看一直在持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。此外，我國(guó)的天然氣分區(qū)域用氣情況在持續(xù)增長(zhǎng)。并且，北方地區(qū)的用氣量總體大于南方地區(qū)，西部地區(qū)的用氣量總體大于東部地區(qū)。其中用氣量最大是東北地區(qū)，其次是西北地區(qū)和中西部地區(qū)。用氣量最小的是長(zhǎng)三角地區(qū)。這主要與西部地區(qū)，尤其是東北地區(qū)的天然氣資源較豐富有關(guān)。

表3　我國(guó)的2012～2014天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)（以億m3為單位）

2　分布性能源是天然氣高效利用的最佳途徑

2.1分布性能源系統(tǒng)簡(jiǎn)介

分布式能源系統(tǒng)（Dist ributed Energy System）簡(jiǎn)稱DES，是在有限區(qū)域內(nèi)冷熱電三聯(lián)供（CCHP）技術(shù)，通過(guò)管網(wǎng)和電纜向用戶同時(shí)提供電力，蒸汽，熱水和空調(diào)用冷凍水服務(wù)的綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)，所以總稱“冷熱電聯(lián)供”（DES/CCHP）。其原理在于，對(duì)一次能源通過(guò)各種轉(zhuǎn)換方式的組合，最大程度地提高其效率性和經(jīng)濟(jì)性，給用戶的生活及工商業(yè)等方面提供終端能源服務(wù)。它最大的優(yōu)勢(shì)是：

（1）能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中的不可逆損失較小，能源使用效率較高。尤其是在一些工商業(yè)密集區(qū)或居民密集區(qū)，這方面的優(yōu)勢(shì)更為明顯，其能源使用效率可以由原先的70%提高到90%，更進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)了能源的充分利用，減少了能源的浪費(fèi)，滿足了節(jié)能的需要。

（2）DES/CCHP發(fā)電是在10kV電壓下就地直供的，有效地避免了不必要的損失，有效地減少了運(yùn)營(yíng)方面的費(fèi)用。此外，它依靠大電網(wǎng)的巨大能量來(lái)保證供電的負(fù)荷，電壓和頻率相對(duì)較穩(wěn)定，可作為事故備用電源。

（3）分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)周期相對(duì)較短，全年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)5000～6000h?？梢哉f(shuō)是在很大程度上提高了性價(jià)比，充分實(shí)現(xiàn)了天然氣的高效使用。

2.2國(guó)外分布性能源系統(tǒng)的應(yīng)用狀況

在國(guó)外，分布性能源系統(tǒng)已經(jīng)得到了較廣泛的使用。從美國(guó)于1978年開(kāi)始研發(fā)這一系統(tǒng)起，世界各國(guó)對(duì)于分布性能源系統(tǒng)的開(kāi)拓都相繼起步。目前，在歐美國(guó)家和一些亞洲國(guó)家都已經(jīng)在分布性能源系統(tǒng)的使用上至臻成熟。以美國(guó)為例，截止去年，美國(guó)在公共建筑中使用分布性能源系統(tǒng)的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)1000座，總裝機(jī)容量超過(guò)4.9GW；在工業(yè)系統(tǒng)使用布性能源系統(tǒng)的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)1000座，總裝機(jī)容量超過(guò)45.5GW。在歐洲也已經(jīng)達(dá)到十分可觀的比例?，F(xiàn)在，歐洲國(guó)家由于分布性能源系統(tǒng)的大量普及，在能源使用效率上也提高了1/4左右。

2.3我國(guó)應(yīng)當(dāng)如何正確開(kāi)發(fā)和使用分布式能源系統(tǒng)

國(guó)外應(yīng)用分布性能源系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，自然對(duì)于我國(guó)而言也有著重要的借鑒意義。但是，由于在具體國(guó)情上的不同，所以我國(guó)在開(kāi)發(fā)和使用分布性能源系統(tǒng)上，也要充分結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，不能照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。以建筑用能為例，我國(guó)建筑用能的特點(diǎn)是：

（1）我國(guó)的城市建筑相對(duì)較密集，城市人口大多居住在市中心區(qū)，不像國(guó)外很多市民選擇在郊區(qū)居住。

（2）由于我國(guó)人口基數(shù)大的特點(diǎn)，對(duì)建筑用能的總體需求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)外。尤其是對(duì)熱水，對(duì)空調(diào)等方面的需求。

（3）我國(guó)的居民區(qū)常常與其他區(qū)域如工業(yè)區(qū)，商業(yè)區(qū)混雜。不像國(guó)外，居民區(qū)通常與其他區(qū)域涇渭分明。

尤其是近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，更是導(dǎo)致了城市內(nèi)的能源使用壓力暴增。這對(duì)于分布性能源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和使用，是個(gè)得天獨(dú)厚的機(jī)遇。

2.4以某大學(xué)城能源站為例，兼談應(yīng)用分布性能源系統(tǒng)在我國(guó)的開(kāi)發(fā)和使用

基于分布式能源系統(tǒng)的主要設(shè)備建立不同能源系統(tǒng)，根據(jù)冷熱電負(fù)荷需求、能源價(jià)格和設(shè)備技術(shù)信息等，運(yùn)用非線性整數(shù)規(guī)劃方法，建立分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)化模型。這是分布式能源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和使用的初始原則[3]。以某大學(xué)城為例，這是一片面積達(dá)到18km2的區(qū)域，總?cè)丝谶_(dá)30萬(wàn)，其中大學(xué)生20萬(wàn)，居民10萬(wàn)。其中學(xué)生每天需求60℃的熱水共40L，居民每天需求60℃的熱水共60L。如此龐大的人口基數(shù)和需求量，決定了一方面能源的供應(yīng)要確保連續(xù)性；另一方面又要盡可能地做到節(jié)能，減少能源的浪費(fèi)。

目前，該能源站選用2臺(tái)FT8 Twin燃?xì)廨啓C(jī)，單臺(tái)發(fā)電輸出為51.35MW，一次發(fā)電效率為38.4%。由于2臺(tái)FT8 Twin燃?xì)廨啓C(jī)的并聯(lián)組合，帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)，一臺(tái)余熱鍋爐和一臺(tái)汽輪機(jī)，所以在實(shí)際的運(yùn)行中，基本能滿足整個(gè)大學(xué)城的需要。最大程度上實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用，減少了資源浪費(fèi)。這對(duì)于我國(guó)的布性能源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和使用，是一個(gè)具有推廣價(jià)值的范例。最大程度上實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用，減少資源浪費(fèi)，這無(wú)疑是十分符合我國(guó)的國(guó)情的。

3　天然氣市場(chǎng)開(kāi)拓分布式能源的作用

即使是對(duì)于經(jīng)營(yíng)天然氣的城市煤氣公司而言，DES也是它們擴(kuò)展天然氣市場(chǎng)的重要方向之一。以廣州煤氣公司為例，它和大鵬企業(yè)簽訂的一期合同達(dá)到了410000m3/d，遠(yuǎn)期目標(biāo)為1200000m3/d。但到了2006年，只能供應(yīng)128000m3/d，僅僅能夠滿足不到二十萬(wàn)人口的日常使用。

已具有天然氣項(xiàng)目的該地區(qū)，通過(guò)發(fā)展DES項(xiàng)目，能夠得到更多開(kāi)拓市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，而還沒(méi)有開(kāi)發(fā)天然氣項(xiàng)目的地區(qū)，如果選擇在一開(kāi)始就規(guī)劃DES/CCHP項(xiàng)目，就不需要面對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站和城市煤氣的兩難局面。對(duì)于沿海有LNG項(xiàng)目的地區(qū)而言，采用罐箱運(yùn)輸和管網(wǎng)輸送相互配合的送氣方法，可以保證在節(jié)省運(yùn)輸成本的同時(shí)，也不會(huì)受制于管道覆蓋范圍的影響，這也是目前開(kāi)發(fā)天然氣市場(chǎng)最高效的方式。

目前利用天然氣發(fā)電是最主要的領(lǐng)域，利用天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的方法，其發(fā)電效率可以達(dá)到一半以上。主要的發(fā)電方式有兩種：第一種是建造大型的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，將發(fā)電項(xiàng)目集中入網(wǎng)；第二種是建立DES/CCHP，在某些冷、熱、電的負(fù)荷中心或單獨(dú)的建筑工廠采用分布式發(fā)電系統(tǒng)。

4　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，采用DES/CCHP并不會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)形成沖擊，也能夠保障電力企業(yè)的利益。對(duì)于目前我國(guó)缺電嚴(yán)重的現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，一味地采用遠(yuǎn)距離輸電會(huì)徒增損耗。DES/ CCHP能夠直接供應(yīng)電力和熱能，在很大程度上減輕遠(yuǎn)距高壓電網(wǎng)的工作負(fù)擔(dān)，并為電網(wǎng)起到錯(cuò)峰填谷的作用，另外，DES/CCHP需要電網(wǎng)對(duì)頻率和安全性的保障，因此電網(wǎng)企業(yè)還可以適當(dāng)收取一些費(fèi)用，協(xié)調(diào)兩者之間的利益，共同發(fā)展。

[1]李 娜.天然氣分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展[J].電力科技與環(huán)保，2013，4（6）：56～60.

[2]姜子昂，馮 勐，張 宏，李 雋.關(guān)于推動(dòng)中國(guó)天然氣能源革命的思考[J].天然氣工業(yè)，2015，3（2）：152～155.

[3]張 濤，朱 彤，高乃平，吳 竺.分布式冷熱電能源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法的研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，14（6）：252～255.

F426.22

A

2095-2066（2016）31-0134-02

2016-10-13

王 坤（1979-），男，漢族，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，本科，主要從事企業(yè)管理工作。