摘要：天然气分布式多联供技术具有能源利用效率高，能源供应类型多，污染物排放少，负荷响应快等优点。天然气分布式冷热电联供技术是在利用能源梯级的基础之上，实现综合应用供热供冷以及发电过程一体化的多联产系统。这篇文章通过介绍公共场所内天然气分布式能源系统的应用，对天然气分布式冷热电联供技术的合理性、科学性、经济性以及稳定性进行了深入的分析。通过分析能够明显地看出天然气分布式冷热电联供系统具有良好的经济效益，能够很大程度上将污染物的排放量降低下来，因而该技术也是绿色建筑节能设计指标当中的一个重要措施，应用前景也十分的广阔，符合低碳环保、节能减排方面的理念以及趋势。
关键词：天然气；分布式；多联供技术；应用
引言
随着中国经济的快速增长，低碳经济的发展模式逐渐被政府和社会重视起来，提升社会整体的节能水准、降低单位能源碳排放量是行之有效的方式。在化石能源中，煤的碳强度最高，而天然气的碳强度则相对较低，因此使用天然气代替煤是一种切实有效的降低碳排放的措施，符合国家的政策要求。分布式多联供技术是在热电联产技术的基础上发展起来的一种能源供应技术，能够以小型化的机组实现向用户供冷、供热、供电，相比传统的分散供能方式，更易实现能源的梯级利用，极大提高能源的利用效率，符合国家低碳经济的发展目标，因此受到国家政策法规的鼓励推广应用。
1分布式能源优势
1）能源利用效率高：天然气分布式能源系统将一种燃料方式转换为多种能源供应，包括电、冷、热、蒸汽和热水等，实现了能量就地消化、梯级利用，能源利用综合效率一般都在80%以上。2）节约能源运行成本：由于目前电价和天然气价在燃气发电设备应用时候相比存在剪刀差，利用天然气分布式能源提供电力，较常规电网供电成本要低，同时余热资源充分利用，节约能源运行成本费用。3）智能自动化控制系统：先进智能的天然气分布式能源控制系统，实现了设备、程序、人员的综合一体化管理，大大优化了常规运行管理模式，保证了整个系统安全可靠、有条不紊的运行。4）双重削峰填谷作用：电力和燃气在夏季和冬季存在供应短缺和拉闸限能的情况，天然气分布式能源可以通过余量的天然气在电力需求高峰进行能源供应，起到了电力燃气的双重削峰填谷作用。5）低环境污染物排放：天然气是一种较煤、石油传统能源形式清洁燃料，大大降低大气污染物排放，包括二氧化碳、粉尘颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等，是低碳环保的能源方式。
2天然气热电联供方案
通过对现场所需电、热负荷进行综合计算并结合远期发展规划，确定热电联供装置规模和工艺流程。其中，发电机组采用600kW天然气发电机，针对烟气和缸套水两部分余热，采用400kW烟气余热利用装置和200kW缸套水余热利用装置，同时配套相关的控制测量设备。
内燃发电机利用低压排空天然气发电，发出的电经变压器升压后并入处理站变电所10kV母线，供全站电源。供热方面，根据使用用途及现场工艺流程特点分成两个部分。天然气内燃机发电机组燃烧后排放的烟气可达到550℃，通过热管式换热器，将进水加热到90℃，并入400kW水套炉，用于凝析油加热进行油气分离。内燃机的高温缸套水出水温度为75℃，通过板式换热器将进水加热到60-70℃，并入200kW水套炉，为凝液储罐和底水罐提供保温伴热。
烟气和缸套水控制阀的控制点分别为凝析油出口温度和#2水套炉出水温度，温度控制可在就地PLC控制柜由通过授权的操作人员可进行修改，以满足不同季节生产的需求。另外在两余热利用回路之间设置切换阀，当夏季#2水套炉不运行时，可实现回收缸套水热量并入#1水套炉，用于凝析油加热进行油气分离。当出现发电机故障或站内电负荷减少，余热利用装置无法满足生产所需热量时，水套炉可通过补燃天然气的方式满足生产需要热量。
3控制系统
先进智能的控制系统是实现天然气分布式能源设备安全、可靠、高效运行的重要因素。在设计过程中需遵守方案先进、技术适用、经济合理、结构清晰、功能完备、操作方便、维护简单等原则和基础。
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天然气分布式能源系统由下列单元组成：1）发动机调节系统和基于面板控制器的可视化系统；2）适用于模块控制器的分布式I/O组件（X2X-Link）；3）发动机上的分布式I/O组件（X2X-Link）；4）分布式发动机控制/监控组件（CAN总线）；5）与客户端PC上的DIA.NEWIN可视化系统连接（以太网）；6）与上级控制系统的连接（RS232/RS485）。
4效益分析
4.1节能分析
分布式多联供系统燃气轮机作为基本负荷，每天运行10个小时，一年开机260天，内燃机作为调峰负荷，夏季和冬季各开启60天，每天运行6个小时，同时冬季晚上作为值班供暖运行18小时，蒸汽进行制冷110天，其余时间供应蒸汽，生活热水全年260天均需要使用，两个热交换器平均每天当量满负荷运行时间为4小时。
分布式多联供系统燃气轮机效率按40%，内燃机效率按45%；单独供能系统供应热水和蒸汽按热效率90%计算，冷水由电压缩机组提供，电能按相应系数折算成一次能源消耗。由上表可知采用分布式多联供系统，相比传统的方式，全年可节省大约33%的能耗，节能效果显著。
4.2环境和社会效益
使用天然气作为燃料，不会排放烟尘，空气质量不会受到影响，不会排放二氧化硫、氮氧化物，对大气环境没有不良影响，系统每年能减排二氧化硫147吨，氮氧化物43吨，减少烟尘排放至少30多吨。同时，系统能够对电网起到一定程度的削峰作用，减少火电机组的装机容量，有利于引导资本投放到更有意义的领域；减少因用电高峰时负荷波动对电网产生的冲击，提高电网输送效率；火电机组装机容量的减少可以提高现有发电机组的负荷率，发电机组的年运行小时数得到保障，机组效率较高，单位发电能耗降低，进一步减少了污染物的排放。
4.3节约运行费用分析
独立供能系统的热水和蒸汽采用燃煤制备，冷水消耗电力获得，如果按天然气3元/m3，标煤600元/t、电费1.0元/kW•h来计算，在提供同等电力的情况下，独立供能系统总计能源费用约为1437万元，分布式多联供系统能源费用约1026万元，每年可节省四百余万能源费用。此外，分布式多联供系统相比分散式独立供能系统而言，易于运行管理，系统维护难度低，维护效果好，还能省下一笔可观的运行维护成本。
结语
现今环境污染以及能源紧张的问题愈加突出，能源的利用效率引起世界的普遍关注。发展天然气分布式冷热电联供系统能实现梯级式的能源利用，能够很大幅度上提升能源的利用效率，不但能够使得投资方经济效益得到保证，还能够积极的支持以及促进我国节能减排目标的实现，因此天然气分布式冷热电联供系统具有明显的环境效益以及经济效益。
在现实生活当中，采取“以热定电”的运行模式对于提高能源利用率也是较为有利的。但现今，我国小型的分布式电源只可以做到“并网不上网”的运行方式，在解决多余电量这一方面，只能通过采取增设蓄电环节以及制定初期用电能规划等措施来实施。
此外，制约我国天然气分布式冷热电联供系统应用的瓶颈主要为天然气供需情况、价格的不稳定性以及电力行业的技术与经营的壁垒。随着我国出台和实施的多个相关支持政策，在未来能源结构中，天然气分布式冷热电联供系统的作用一定会更加的突出。
参考文献：
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论文作者:任高辉1,杨汶武2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/19
标签：分布式论文; 天然气论文; 能源论文; 系统论文; 机组论文; 冷热论文; 余热论文; 《基层建设》2019年第24期论文;