關(guān)于分布式能源燃?xì)夤?yīng)的探析

劉偉

【摘 要】基于目前分布式能源的利用，本文作者闡述了分布式能源相關(guān)概念，分析了目前國內(nèi)分布式能源燃?xì)獾墓?yīng)前景，以及一次能源的市場(chǎng)需求，提出了燃?xì)夤?yīng)設(shè)施設(shè)計(jì)方案?；趯?duì)燃?xì)夤?yīng)設(shè)施設(shè)計(jì)方案案例的分析，對(duì)優(yōu)化分布式能源供應(yīng)的發(fā)展，提出了分布式能源供應(yīng)的可行性、長管道運(yùn)輸多個(gè)方面進(jìn)行探討，力爭促進(jìn)國內(nèi)分布式能源的供氣方案。

【關(guān)鍵詞】分布式能源;燃?xì)夤?yīng);一次能源

Combined? Cooling? Heating and? Power，CCHP是冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，也是分布式能源，分布式能源是能源梯級(jí)利用的一種方式，這種方式對(duì)能源的利用比較合理，是能源按照品味逐級(jí)利用的一整個(gè)過程，其中高溫、中溫蒸汽發(fā)電，低溫余熱可以用來向住宅供暖，提升了整個(gè)系統(tǒng)能源的利用效率，有效滿足不同用戶之間的需求，滿足了節(jié)能減排的目的。這對(duì)于節(jié)能減排來說是非常有效的措施。所以目前社會(huì)各界對(duì)分布式能源的關(guān)注都非常高，由于其本身的優(yōu)勢(shì)，得到了極大的發(fā)展。隨著能源需求的增加，燃?xì)馄髽I(yè)燃?xì)夤?yīng)逐漸供不應(yīng)求，因此探討分布式能源燃?xì)夤?yīng)對(duì)于當(dāng)前的燃?xì)獍l(fā)展有很重要的意義。

一、分布式能源燃?xì)夤?yīng)

1.生產(chǎn)燃?xì)饽茉聪到y(tǒng)流程

一次能源為天然氣分布式能源系統(tǒng)涉及到的流程有：燃料、原動(dòng)機(jī)、電力、熱量、鍋爐、熱負(fù)載、吸收式制冷機(jī)、冷量、暖通空調(diào)，原動(dòng)機(jī)的燃料是天然氣，產(chǎn)生電力之后熱量進(jìn)入回收裝置進(jìn)行回收利用，進(jìn)行二次制冷、制熱利用，一部分原動(dòng)機(jī)利用本身剩余的余熱來產(chǎn)生熱水。實(shí)際的生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶對(duì)冷熱方面的需求確定分布式能源冷熱電容量，根據(jù)這個(gè)要求找到合適的原動(dòng)機(jī)與回收裝置，回收的余熱進(jìn)行制冷或者是制熱取暖，根據(jù)用戶的需要進(jìn)行選擇就可以。利用原動(dòng)機(jī)余熱產(chǎn)生的冷熱量如果不能滿足用戶的需求，還可以利用補(bǔ)然裝置，是余熱回收裝置的一種，可以在系統(tǒng)生產(chǎn)的過程中直接利用天然氣生產(chǎn)冷熱量作為其補(bǔ)充。

2.分布式能源的需求特點(diǎn)

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行流程可以看出，用戶對(duì)分布式能源的需求一般如下，正常需求下根據(jù)冷熱量與電容量計(jì)算需要使用的天然氣供應(yīng)量，用戶需求產(chǎn)生變化的時(shí)候，用氣的均衡量也被打破，形成不均勻的特點(diǎn)。分布式能源的原動(dòng)機(jī)為燃?xì)廨啓C(jī)，要求入口壓力穩(wěn)定性。

3.國內(nèi)分布式能源需求特點(diǎn)

從目前各個(gè)行業(yè)使用的天然氣情況來看，天然氣的消耗沒有淡旺季之說，淡季不淡且旺季更旺。尤其是2016年之后，天然氣作為清潔能源，消費(fèi)不斷呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)，2017年總數(shù)據(jù)為2373，與2016年相比增長15.30%，增速與2016年相比增長6.54%。從天然氣的行業(yè)需求來看，最主要的消費(fèi)是城市燃?xì)馀c工業(yè)燃料。傳統(tǒng)的發(fā)電方式把電力輸送到用戶的家中能效為30%，天然氣為95%，以管道運(yùn)輸為主。而傳統(tǒng)電力傳輸中能源利用效率為為49%，天然氣的利用率為比傳統(tǒng)電力的更高，為83%。就這樣的需求情況來看，國內(nèi)無論是天然氣消費(fèi)比例還是天然氣的發(fā)電比重，國內(nèi)都還有非常明顯的增長空間，所以預(yù)計(jì)在未來有非常好的發(fā)展方向。

二、分布式能源供應(yīng)設(shè)計(jì)方案探析

1.根據(jù)分布式能源天然氣消耗量總量的核算，以及長管道運(yùn)輸?shù)拇笮≈担烊粴庀牧康淖罡咧蹬c最低值為方案設(shè)計(jì)中主要考慮的系數(shù)，方案設(shè)計(jì)中機(jī)組裝機(jī)容量要按照最大值和最小值來考慮。

2.分布式能源站燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口壓力的要求比較高，進(jìn)口壓力確定天然氣進(jìn)入分布式邊緣站的最低壓力。

3.方案要從多個(gè)方面進(jìn)行選擇，如方案設(shè)計(jì)的可行性，初步方案的確定，技術(shù)方案的合格性以及工程投資等等，從多個(gè)角度綜合分析對(duì)比之后確定接氣點(diǎn)和接氣壓力，確定輸氣量等等。

4.根據(jù)接氣點(diǎn)和接氣壓力等因素，確定布站的方式。首先應(yīng)該確定穩(wěn)壓裝置、加壓裝置是否在燃?xì)廨啓C(jī)前設(shè)置。如果進(jìn)入天燃?xì)獾臅r(shí)候，壓力比燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口壓力低，這個(gè)時(shí)候需要加壓裝置，如果進(jìn)入天然氣的壓力比燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口壓力高，就需要設(shè)置加壓裝置。具體的裝置要根據(jù)實(shí)際的情況確定。如果不設(shè)置就應(yīng)該確保進(jìn)口壓力的穩(wěn)定性，確保壓力處于燃?xì)廨啓C(jī)需求的范圍內(nèi)。由于對(duì)管道運(yùn)輸?shù)男枨蟊容^大，所以方案設(shè)計(jì)最好在燃?xì)廨啓C(jī)前設(shè)置穩(wěn)壓裝置。輸氣管道的設(shè)計(jì)壓力也要根據(jù)計(jì)算輸氣管道的管徑來選擇管道的型號(hào)，再根據(jù)選擇的型號(hào)計(jì)算分布式能源進(jìn)站的壓力[1]。

5.根據(jù)輸氣管道管徑選擇、管道壓力選擇，對(duì)方案綜合計(jì)劃分析，如果路由與規(guī)劃之間產(chǎn)生沖突的情況下，重新選擇路由，重復(fù)第三個(gè)步驟。同時(shí)根據(jù)方案和路由因素，選擇設(shè)備型號(hào)、選擇配套工程設(shè)計(jì)。

三、分布式功能的優(yōu)勢(shì)

1.提升能源綜合利用效率

實(shí)際上不管是冷能還是熱能，其損耗都隨著傳輸距離的增加而不斷增加，目前的集中供電方式可以達(dá)到40%到50%，但是由于長距離的運(yùn)輸導(dǎo)致最終的利用效率難以達(dá)到40%～50%。分布式能源不僅可以得到40%～50%的發(fā)電率，同時(shí)可以將低溫、中溫廢熱回收實(shí)現(xiàn)冷熱量需求供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，能源的利用效率高達(dá)80%以上，同時(shí)與傳統(tǒng)的輸電相比降低了電能的消耗。

2.削峰填谷的作用

冬季取暖和夏季制冷是能源利用的高峰期，夏季天氣原因，制冷耗費(fèi)的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過冬季，給電網(wǎng)帶來極大壓力的同時(shí)也造成冬季發(fā)電設(shè)施的限制，降低了發(fā)電設(shè)備與輸配設(shè)備的利用率。天然氣分布式功能可以在夏天燃燒天然氣制冷增加夏季的燃?xì)馐褂昧浚瑴p少夏季空調(diào)與電負(fù)荷量，系統(tǒng)還可以自發(fā)電，降低對(duì)電網(wǎng)電力的消耗。

3.具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益

美國在天然氣的使用上做過數(shù)據(jù)調(diào)查報(bào)告，報(bào)告顯示使用天然氣分布式功能可以節(jié)省大量的能源消耗，并且獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用天然氣分布式供能系統(tǒng)，降低寫字樓運(yùn)營成本的12%，商場(chǎng)可降低到11%，體育館內(nèi)建筑的運(yùn)營成本可以降低到32%。具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。再加上天然氣是清潔能源，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)都使用先進(jìn)的技術(shù)和水平，其排放的氣體均在排放指標(biāo)內(nèi)，如商場(chǎng)、寫字樓與體育館內(nèi)，溫室氣體的排放也隨之降低[2]。

四、分布式能源供應(yīng)方式

1.燃?xì)夤?yīng)

分布式能源一部分都是由燃?xì)夤局苯庸?yīng)的，燃?xì)夤局苯庸?yīng)存在一定的劣勢(shì)，首先是分布式能源需求量不斷增加，燃?xì)夤颈旧淼谋Ｕ洗嬖趩栴}，其次是燃?xì)夤镜臍庠磯毫?MPA、運(yùn)行壓力為3MPA，管道壓降之后很難保證燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口壓力的要求。一些公司會(huì)采取對(duì)燃?xì)饧映?，加臭之后存在兩個(gè)缺點(diǎn)，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒不利、也不利于環(huán)境保護(hù)。

2.長管道直供

長輸管道直供燃?xì)?，有保障壓力高，敷設(shè)管線之后可以減少管徑節(jié)省一部分投資。分布式能源站一般規(guī)劃在城內(nèi)，長輸管道直供的主要問題是長輸管道規(guī)劃與城區(qū)規(guī)劃之間的沖突、與區(qū)域內(nèi)燃?xì)馄髽I(yè)存在的矛盾問題。長輸管道經(jīng)過城鄉(xiāng)的時(shí)候要征得城鄉(xiāng)部門的同意且取得安全保護(hù)措施。但是長管道進(jìn)入規(guī)劃區(qū)上報(bào)城鄉(xiāng)主管部門的時(shí)候，往往會(huì)被拒絕，以無規(guī)劃或是具備危險(xiǎn)性為主要原因。

五、結(jié)語

綜上，分布式能源在國內(nèi)的發(fā)展有極大的市場(chǎng)。目前分布式能源的技術(shù)已經(jīng)很成熟，其對(duì)能源利用的高效性、環(huán)保性與低能耗是其本身的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也擁有良好的市場(chǎng)。在具體的工程案例中，方案的設(shè)計(jì)分析、綜合對(duì)比可以為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，促進(jìn)了社會(huì)的環(huán)保效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王健. 燃?xì)夥植际侥茉丛谀翅t(yī)院中的應(yīng)用分析[J].上海節(jié)能， 2018， 357（09）：93-97.

[2]吳巍， 丁勝， 吳凱檳. 燃?xì)夥植际侥茉础耙詿岫姟焙汀耙噪姸帷边\(yùn)行模式下的能效對(duì)比分析研究[J]. 工業(yè)加熱， 2018， 47（05）：11-17.