樓宇分布式能源項(xiàng)目天然氣氣價(jià)機(jī)制研究

朱 珠朱 濤

（1.中國(guó)石油西南油氣田公司集輸工程技術(shù)研究所，四川 成都 610000；2.四川利能燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

天然氣分布式能源利用天然氣為燃料，通過(guò)冷熱電三聯(lián)供方式實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。在安全性方面，采用分布式能源為政策性限電及電網(wǎng)故障時(shí)段供能區(qū)域基本用電提供了保障［1]，提高了區(qū)域用電的可靠性和靈活性。在節(jié)能性方面，天然氣分布式能源系統(tǒng)較傳統(tǒng)供能方式（燃煤）能效轉(zhuǎn)化提高約25%，CO2排放量降低約33%。

從拓展市場(chǎng)、量效齊增的角度出發(fā)，終端燃?xì)夤敬罅ν七M(jìn)樓宇分布式能源項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。作為能源輸出單位，如何合理定價(jià)天然氣成為終端燃?xì)夤矩酱鉀Q的問(wèn)題。以5×104～50×104m2不同供能面積的樓宇分布式能源項(xiàng)目為研究對(duì)象，分析了需求端可接受天然氣氣價(jià)邊界，并提出了不同規(guī)模用戶天然氣階梯氣價(jià)的定價(jià)策略。

1 三聯(lián)供裝機(jī)方案

1.1 技術(shù)原則

考慮到經(jīng)濟(jì)性、政策可行性，樓宇分布式能源項(xiàng)目宜遵從以下技術(shù)原則［2-3]：①保證系統(tǒng)發(fā)電機(jī)所發(fā)電量及余熱完全消納，實(shí)現(xiàn)電、冷、熱利用效率和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)；②鑒于分布式能源發(fā)電目前不具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)，燃?xì)獍l(fā)電采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)”模式。

1.2 供能負(fù)荷

采用指標(biāo)法進(jìn)行電負(fù)荷、冷／熱負(fù)荷計(jì)算［3]。根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中冷負(fù)荷指標(biāo)82 W／m2、熱負(fù)荷指標(biāo)60 W／m2確定不同供能面積的冷／熱負(fù)荷，參考《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》中建筑電負(fù)荷指標(biāo)20 W／m2確定電負(fù)荷，按日運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)12.7h、制冷季120 d、采暖季90 d、制冷季當(dāng)量滿負(fù)荷時(shí)間比0.48、采暖季當(dāng)量滿負(fù)荷時(shí)間比0.58計(jì)算，結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 不同供能面積供能負(fù)荷預(yù)測(cè)表

1.3 裝機(jī)規(guī)模

按照所發(fā)電量及余熱均完全消納的原則［4]，對(duì)5×104～50×104m2不同供能面積的分布式能源進(jìn)行設(shè)備比選。通過(guò)比選，確定設(shè)備選型如表2所示。

表2 5×104～50×104 m2不同供能面積的分布式能源設(shè)備選型

2 設(shè)備運(yùn)行模型

2.1 產(chǎn)能模型

內(nèi)燃機(jī)及溴化鋰機(jī)組的年發(fā)電量及制冷／熱量方程模型［5]，如式（1）所示：

其中，Qea為年發(fā)電量，104kWh；PN為N級(jí)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率，kW；iN為N級(jí)發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)；hN為N級(jí)發(fā)電機(jī)全年工作時(shí)長(zhǎng)，h；Qca為年余熱制冷量，104kWh；Qha為年余熱制熱量，104kWh；Qc為溴化鋰直燃機(jī)組制冷能力，kW；Qh為溴化鋰直燃機(jī)組制熱量，kW；hc為年制冷時(shí)長(zhǎng)，h；hh為年制熱時(shí)長(zhǎng)，h；i為溴化鋰直燃機(jī)組臺(tái)數(shù)；Qmca為年溴化鋰機(jī)組制冷量，kWh；Qcra為年制冷需求量，kWh；Qmha為年溴化鋰機(jī)組制熱量，kWh；Qhra為年制熱需求量，kWh；Qha為年余熱制熱量，kWh。

按照5×104～50×104m2不同供能面積的分布式能源裝機(jī)方案，根據(jù)式（1）對(duì)計(jì)算相應(yīng)的發(fā)電量、制熱量及制冷量，結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表3 5×104～50×104 m2不同供能面積的分布式能源產(chǎn)能表

2.2 能耗模型

通過(guò)設(shè)備性能分析總結(jié)樓宇分布式能源項(xiàng)目設(shè)備氣、電、水能耗方程，如式（2）所示：

其中，Qega為年發(fā)電耗氣量，104m3；ηi為發(fā)電機(jī)效率；q為天然氣熱值，kWh／Nm3；Qmga為年溴化鋰機(jī)組耗氣量，104m3；Qc為溴化鋰直燃機(jī)組制冷量，kW；ηc為溴化鋰機(jī)組制冷效率；ηh為溴化鋰機(jī)組制熱效率；Qga為年耗電量，104m3；Qcea為余熱制冷耗電量，104kWh；Qca為年余熱制冷量，104kWh；ηt為余熱利用設(shè)備耗電指標(biāo)；Qhea為余熱制熱耗電量，104kWh；Qha為年余熱制熱量，104kWh；Qmea為年溴化鋰機(jī)組耗電量，104kWh；Qmca為年溴化鋰制冷量，104kWh；ηcr為對(duì)應(yīng)設(shè)備的耗電量與制冷量比；Qmha為溴化鋰機(jī)組制熱量，104kWh；ηhr為對(duì)應(yīng)設(shè)備的耗電量與制冷量比；Qea為年耗電量，104kWh。

結(jié)合表3及某廠家提供的設(shè)備參數(shù)，按式（2）計(jì)算不同供能面積的年能耗情況，結(jié)果詳見(jiàn)表4。

表4 5×104～50×104 m2不同供能面積的分布式能源能耗表

3 需求端承受能力分析

3.1 分析原則

以5×104～50×104m2不同供能面積為對(duì)象，對(duì)比分析分布式能源與傳統(tǒng)供能方式（電空調(diào)＋鍋爐）方案運(yùn)行成本［6]。在市場(chǎng)銷售電價(jià)和分布式能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，按照年平均成本相等的原則，測(cè)算用戶可接受分布式能源項(xiàng)目的邊界氣價(jià)。

3.2 邊界條件

傳統(tǒng)供能方式氣價(jià)按成都市中心某區(qū)終端商業(yè)集體銷售調(diào)研均價(jià)2.624元／m2計(jì)價(jià)，電價(jià)根據(jù)發(fā)改委《關(guān)于四川電網(wǎng)2020-2022年輸配電價(jià)和銷售電價(jià)有關(guān)事項(xiàng)的通知》（川發(fā)改價(jià)格［2020]629號(hào)）0.602 2元／kWh計(jì)價(jià)，水價(jià)按照成都市自來(lái)水有限責(zé)任公司供水及污水處理標(biāo)準(zhǔn)4.43元／t計(jì)價(jià)［7]。

3.3 邊界氣價(jià)分析

按照邊界條件及式（3）計(jì)算傳統(tǒng)供能方式的運(yùn)行成本，結(jié)果詳見(jiàn)表5。其中Cr為運(yùn)行成本，萬(wàn)元；Cen為能耗成本，萬(wàn)元；Cm為分布式能源項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)成本，萬(wàn)元；Cmt為傳統(tǒng)供能方式運(yùn)行維護(hù)成本，萬(wàn)元；Cg為年耗氣成本，萬(wàn)元；Ce為年耗電成本，萬(wàn)元；Cw為年耗水成本，萬(wàn)元；Pg為氣價(jià)，元／m3；Pe為電價(jià)，元／kWh；Pw為水價(jià)，元／t；Cp為年管理維護(hù)人員費(fèi)用，萬(wàn)元；Cd為設(shè)備折舊費(fèi)，萬(wàn)元；Cf為年維護(hù)費(fèi)用，萬(wàn)元；CCAS為脫硫脫硝費(fèi)用，在方案估算階段計(jì)算時(shí)以0.02萬(wàn)／kWh為單價(jià)的全年發(fā)電費(fèi)用，萬(wàn)元。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在估算階段可按照總投資費(fèi)用的2%考慮。

表5 5×104～50×104 m2不同供能面積的項(xiàng)目運(yùn)行成本估算表

按照年平均成本相等的原則，根據(jù)式（3）及表4中不同供能面積的分布式能源能耗計(jì)算結(jié)果，計(jì)算用戶可接受分布式能源項(xiàng)目的邊界氣價(jià)。具體計(jì)算結(jié)果如表6所示。經(jīng)測(cè)算，對(duì)用戶可接受氣價(jià)進(jìn)行利潤(rùn)分析，供能面積10×104m2以上項(xiàng)目才能實(shí)現(xiàn)天然氣銷售“量效齊增”。

表6 不同供能面積分布式能源項(xiàng)目最高可接受氣價(jià)表

4 銷售端價(jià)格策略分析

4.1 分析原則

基于擴(kuò)銷增效、利益共享原則［8]，天然氣終端公司可考慮采用階梯氣價(jià)進(jìn)行用戶開(kāi)發(fā)。

4.2 階梯氣價(jià)分析

第一階梯：按傳統(tǒng)供能（電空調(diào)＋鍋爐）用氣量作為基準(zhǔn)量保證基本收益［9-10]，在計(jì)算中，傳統(tǒng)供能方式氣價(jià)按成都市中心某區(qū)終端商業(yè)集體銷售調(diào)研均價(jià)2.624元／m3計(jì)價(jià)。

第二階梯：采用分布式能源形成的天然氣增量測(cè)算用戶可接受價(jià)格。以成都市居民用氣第一階梯氣價(jià)2.03元／m3作為銷售端底價(jià)，在用戶可接受價(jià)格和底價(jià)之間研究制定第二階梯氣價(jià)。具體分析如表7所示，可以看到超過(guò)10×104m2供能面積的分布式能源項(xiàng)目銷售端與需求端存在共享利潤(rùn)空間。

5 結(jié)論與建議

1）積極尋求當(dāng)?shù)卣咧С郑?1-13]。在目前氣／電價(jià)格比無(wú)法滿足理想狀態(tài)，即1∶3.5的條件下，樓宇式分布式能源項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性無(wú)法得到體現(xiàn)，但從節(jié)能減排角度出發(fā)，終端天然氣公司可積極引導(dǎo)和協(xié)調(diào)政府出臺(tái)支持政策，爭(zhēng)取財(cái)稅補(bǔ)貼支持，從而拓展天然氣消費(fèi)市場(chǎng)新領(lǐng)域。

2）開(kāi)展分布式能源項(xiàng)目推廣策略分析。終端天然氣公司可提前介入跟蹤商業(yè)綜合體等中大型樓宇用氣項(xiàng)目，重點(diǎn)關(guān)注供能面積大于10×104m2且冷熱電用能穩(wěn)定的新建醫(yī)院、商業(yè)和辦公綜合體，按階梯計(jì)價(jià)機(jī)制，定向施策推廣分布式能源項(xiàng)目。

3）持續(xù)關(guān)注分布式能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)動(dòng)向。終端天然氣公司應(yīng)加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)裝置技術(shù)追蹤，降低投資成本，提升項(xiàng)目綜合性價(jià)比。密切跟蹤能源價(jià)格機(jī)制和地方政策，根據(jù)氣電價(jià)格比，適時(shí)靈活調(diào)整銷售策略和能源綜合利用模式［14-16]，進(jìn)一步提升分布式能源項(xiàng)目的推廣可行性。