燃?xì)廨啓C(jī)與可再生能源互補的分布式供能研究

陳云峰

摘 要：分布式能源系統(tǒng)具有“天然氣燃?xì)廨啓C(jī)”和“可再生能源互補”兩個系統(tǒng)兼并的特點，兼具天然分布式系統(tǒng)覆蓋面積廣、能源利用率高、天然氣能源可再生、可循環(huán)使用等優(yōu)勢。本文結(jié)合當(dāng)代天然氣能源和可再生能源的運行特征，結(jié)合相關(guān)技術(shù)使用對比，分析了該系統(tǒng)的運行特點和技術(shù)要點，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了歸納分析，旨在為相關(guān)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：分布式供能;可再生能源;天然氣燃?xì)廨啓C(jī)

中圖分類號：TM61;TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）10-0107-02

Abstract： The distributed energy system has the characteristics of “natural gas turbine” and “renewable energy complementary”， it has the advantages of wide coverage and high energy efficiency of natural distributed system， as well as renewable and recyclable natural gas energy. This paper combined the characteristics of natural gas and renewable energy， combined with the comparison of relevant technologies， analyzed their operation characteristics and technical points， and summarized and analyzed their development prospects， in order to provide reference for relevant research

Keywords： distributed energy supply; renewable energy; Natural Gas Turbine

據(jù)相關(guān)分析，分布式功能系統(tǒng)的能源利用率能達(dá)75%以上，能夠滿足周邊住戶全面供熱功能需求。在可再生能源技術(shù)的影響下，高供能特點能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域能源平衡，全面發(fā)揮可再生能源的綜合利用特性，降低電網(wǎng)對功能的影響。天然氣分布式系統(tǒng)技術(shù)靈活多變，在帶動當(dāng)?shù)刂悄茈娋W(wǎng)技術(shù)和能源建設(shè)一體化建設(shè)的同時，借助太陽能、微風(fēng)發(fā)電技術(shù)，可以滿足多用戶環(huán)保型供電需求。

1 分布式功能系統(tǒng)發(fā)展

在覆蓋電網(wǎng)建設(shè)和電廠發(fā)展背景下，分布式功能系統(tǒng)具有“綜合化、全面化、功能化”的特點，該項技術(shù)能源供應(yīng)方式穩(wěn)定，具有節(jié)能減排、適用區(qū)域廣泛等特點，但受到國家電網(wǎng)建設(shè)以及分布式功能系統(tǒng)的運行影響，國內(nèi)部分布式功能系統(tǒng)技術(shù)的運行法規(guī)、國家政策還有待完善。在2010年底，全球發(fā)電裝機(jī)總量已經(jīng)達(dá)到了3 950kW，其中，應(yīng)用較多的為歐美、日本等國家，我國功能發(fā)展市場與之相比，在該項領(lǐng)域不斷拓展，裝機(jī)總量慢慢占據(jù)世界比例。目前，我國常用的能源系統(tǒng)是可再生能源和天然氣輪機(jī)能源技術(shù)。

2 分布式功能的系統(tǒng)特點

2.1 機(jī)械設(shè)備

我國分布式功能原動機(jī)主要以內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)為主，這些設(shè)備主要為分布式功能系統(tǒng)提供發(fā)電、排放控制、效率轉(zhuǎn)換等核心功能，具有高效能、強(qiáng)穩(wěn)定性、低排放量等特點。目前，我國自主研發(fā)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)設(shè)備和國外先進(jìn)設(shè)備存在較大差距，大多數(shù)供能設(shè)備都依靠進(jìn)口。

2.2 我國分布式功能技術(shù)的運用范圍

結(jié)合我國能源開發(fā)強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn)，運行相關(guān)分布式功能系統(tǒng)依靠天然氣和可再生能源。天然氣能源開發(fā)以微小型汽輪機(jī)作為原動力，具有高效率、強(qiáng)技術(shù)、高自動化技術(shù)的特點。結(jié)合天然氣配輸體系，我國全面建設(shè)了“西氣東輸”的管網(wǎng)環(huán)境，對推動天然氣能源運用和環(huán)境保護(hù)具有一定的積極影響[1]。

3 互補分布式供能運用案例

3.1 案例簡述

A樓為當(dāng)?shù)啬骋恢行拇髽牵ㄖ偯娣e為49 500m2，整體采用分布式功能系統(tǒng)，采用了太陽能發(fā)電以及冰蓄冷系統(tǒng)、采暖鍋爐等綜合功能系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)且高智能化。

3.2 互補分布式供能系統(tǒng)設(shè)計

互補分布式供能系統(tǒng)需要的設(shè)備裝置如表1所示。當(dāng)該系統(tǒng)正常運行時，在理想環(huán)境下能夠代替235kW的電力供應(yīng)。該燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運行“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的運行模式，發(fā)電電流經(jīng)過逆變進(jìn)入能源交流母排中，尾部高溫?zé)煔獗豢照{(diào)機(jī)組吸收，這些余熱是二次利用能源。

3.3 系統(tǒng)運行及測試

經(jīng)過設(shè)計、組建后，為保障互補分布式供能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的能源供應(yīng)，筆者通過長達(dá)3 d的運行測試分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)發(fā)電效率達(dá)到了35.57%，制冷機(jī)余熱回收效率為43.85%，對整個系統(tǒng)運行而言，能源利用效率達(dá)到79%。折合成實際能源比例，根據(jù)A樓能源供應(yīng)需求，若預(yù)估該能源系統(tǒng)達(dá)到2 500h/a，該系統(tǒng)產(chǎn)生能源能夠代替電網(wǎng)供電600MWh以上。分析當(dāng)?shù)囟趸寂欧趴梢园l(fā)現(xiàn)，全年預(yù)計可以減少排放二氧化碳155 000kg。按照季節(jié)運行消耗特征來看，1月份系統(tǒng)消耗效率為79.52%;季節(jié)過渡效率為75.26%，夏季系統(tǒng)效率為75.86%[2]。

4 多能源互補系統(tǒng)分析

4.1 技術(shù)特點

多能源互補供能系統(tǒng)類型較多，其中，使用最多的是風(fēng)能和太陽能。有效運用該項技術(shù)，能夠充分帶動可再生能源，如太陽能、光伏能等，通過和天然氣能源相協(xié)調(diào)，優(yōu)化和調(diào)節(jié)用戶負(fù)載，以保證其能夠充分穩(wěn)定供能。受季節(jié)性環(huán)境的影響，四季之間能源負(fù)荷變化較大，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定供能，需要調(diào)節(jié)器控制技術(shù)，完善系統(tǒng)。

4.2 運用智能電網(wǎng)

實際上，在智能電網(wǎng)技術(shù)的影響下，分布式供能接入電網(wǎng)能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的可再生能源，保障區(qū)域內(nèi)部電網(wǎng)平衡運行和使用穩(wěn)定性。我國針對該項技術(shù)進(jìn)行以下研究。

4.2.1 區(qū)域性可再生能源技術(shù)。區(qū)域性可再生能源和智能電網(wǎng)運行技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)包括風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)和天然氣燃?xì)廨啓C(jī)分布式供能，實現(xiàn)分布式功能和蓄能動態(tài)調(diào)節(jié)等功能。

4.2.2 多能源互補類型。多能源互補類型是基于能源系統(tǒng)可模塊化組合形式，依據(jù)當(dāng)?shù)赜秒姾哪墁F(xiàn)狀、階梯能源使用、多類型能源互補等方式，實現(xiàn)多能源互補分布式供能系統(tǒng)建設(shè)。這種和區(qū)域可再生能源有一定差別，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種能源，區(qū)域性可再生能源交叉范圍較局限。

4.2.3 微電網(wǎng)智能化技術(shù)。微電網(wǎng)智能化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微熱、冷網(wǎng)和微電網(wǎng)相關(guān)智能供能和用能智能化。該技術(shù)因地制宜實現(xiàn)、平衡了當(dāng)?shù)赜秒?、能源調(diào)度，實現(xiàn)了智能化能源配置和輸送，在一定程度上完善了當(dāng)代能源的穩(wěn)定供應(yīng)。

4.3 智能互補技術(shù)

根據(jù)區(qū)域內(nèi)部用電需求和冷熱能源需求，先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)與可再生能源互補的分布式供能系統(tǒng)能夠分析該區(qū)段的耗能變化規(guī)律，使相關(guān)單位能夠及時根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測，幫助相關(guān)檢測人員、數(shù)據(jù)流量分析人員對當(dāng)代能源數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)估。這種智能的互補配置系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍供能，如大型工業(yè)園區(qū)、住宅小區(qū)、鄉(xiāng)村、校園企業(yè)建設(shè)等。該技術(shù)供能體系有“天然氣分布式供能”“小型風(fēng)力發(fā)電”“儲能系統(tǒng)”等。

5 結(jié)語

通過對能源綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，燃?xì)廨啓C(jī)與可再生能源互補的分布式供能能夠結(jié)合當(dāng)代微電網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)更多能源儲能和收集，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)用電平衡，保障電網(wǎng)穩(wěn)定操作，為相關(guān)區(qū)域能源耗能帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]隋軍，金紅光，林汝謀，等.分布式供能及其系統(tǒng)集成[J].科技導(dǎo)報，2017（24）：1158-1162.

[2]李發(fā)揚.中國分布式供能系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].南京師范大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2009（4）：1136-1143.