摘要：近年来，以天然气为主要能源的、具有明显节能减排优势的分布式能源系统，作为21世纪科学用能的最佳形式蓬勃兴起，得到世界各国的普遍重视和推广运用，发展迅速。在我国，分布式能源系统也引起人们的广泛关注。国家“十二五”规划已将促进分布式能源系统的推广应用作为战略目标之一，或成未来一个时期能源发展的重要方向，在调整能源结构、转变经济发展方式的大变革中发挥重要作用。
关键词：天然气；分布式能源；应用；分析
引言
近年来,我国天然气供给能力迅速增强,天然气供给多渠道供应一是国内气田开采,二是国内煤层气开采、三是国内页岩气开采、四是国外管道气进口,五是国外液化天然气进口。为未来天然气充足供应奠定了基础。加快非煤能源发展、努力降低煤炭占一次能源的比例,是当前和今后一个时期国家能源战略的重要目标。天然气是公认清洁能源,燃烧排放的二氧化硫、硝基化合物等污染物几乎为零,改善空气质量,提升居民生活品质。天然气分布式能源系统冷热电联供能源综合能源利用率可达以上,远高于燃气轮机简单循环发电和超临界燃煤纯凝机组的能源利用率。
1.分布式能源
1.1分布式能源的概念
分布式能源指分布在用户端的能源综合利用系统。以天然气及生物质能、太阳能、氢能、风力和其他可再生的清洁能源为一次能源，在用户现场或靠近用户现场（用户端）的小型或微型独立输出电、热（冷）能的系统，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充，称作为分布式能源系统。相比于传统的能源系统，分布式能源系统具有靠近负荷中心，减少输配电线损及管道热损，传统的热电联产基础上综合利用冷能，外部能源网提供补充等优点。
1.2天然气分布式能源
天然气分布式能源系统指以天然气为主要燃料，带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。天然气分布式能源系统即是一个燃气冷热电多联供系统，其流程图如下：燃气冷热电多联供系统有两层含义：一个是电力的“现场产生、现场使用，二是冷热电联供，通过一种能源的输入，同时满足用户电、热、冷多种能量形式的需求，极大提高能源的利用效率。从图中可以看出，相比于传统的能源系统，分布式能源系统通过对余热的回收利用，多联供能够实现对一次能源的高效利用，单位能源的产出效益从60%提高到800/a以上。
1.3分布式能源系统的组成。
天然气分布式能源系统由前端的发电装置和后端的余热回装置组成，采用温度对口、品质耦合的方式将高温热源用于产生高品质的电能，低温余热回收提供蒸汽、热水以及满足制冷需求，实现能量的梯级综合利用，能源综合利用效率可超过70%。应用于天然气分布式能源的发电装置主要有燃气轮机、燃气内燃机、微燃机以及燃料电池等，余热回收装置则包括余热锅炉、吸收式制冷机和配套的蓄能、除湿装置等。
2.天然气分布式能源的特点
2.1能源损失少、输送成本低、供电安全
天然气分布式能源作为服务于当地的能量供应中心，直接面对当地用户的需求，就布置在用户附近，于是便简化了系统提供用户能量的输送环节，从而减少了能量输送过程的能量损失与输送成本。根据国际分布式能源联盟提供的数据，目前有相当数量的发电量损耗在输配电过程中；若从用户端计算，集中式供电的一次能源利用率尚不足三分之一。而天然气分布式能源的一次能源利用率超过70%，甚至可高达90%。直接安置在用户近旁的天然气分布式能源与大电网相互配合，有力地弥补了大电网在安全稳定性方面的可能不足，可有效提高用户的供电安全性。尤其是在电网崩溃或意外灾害(如地震、暴风雪、严重冰冻、战争、人为破坏等)情况下，仍可确保对重要用户的安全供电。
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2.2装机容量多为中小容量，灵活性大，调控简便
天然气分布式能源，主要是针对局部用户的需求，其系统容量受到用户需求的制约。因此，相对于集中式供能系统而言，其装机容量仅为中、小容量(k W级至MW级)；其中楼宇型天然气分布式能源的装机规模通常都在20 MW以下；但区域型天然气分布式冷热电联产系统，由于供能规模较大，装机容量达到100-200 MW范围；装机容量超过200 MW以上的则限制发展。由于天然气分布式能源与用户的需求紧密结合，系统规模小，灵活性大，天然气分布式能源往往便于调节，系统性能亦有所改善，节能减排优势凸显。与传统供能系统相比，每100万kW的电力装机容量，每年个可节省78万t以上标准煤，减少排放208万t的CO2和约3万t的SO2。
3.天然气分布式能源技术的应用
天然气分布式能源是分布式能源系统的核心技术和最主要的组成部分，它主要用于建筑和过程工业领域。按系统的规模划分，主要有楼宇型、区域型和产业型三种。它们各有特点，要求不同，相应的系统集成原则也有较大差别。
3.1楼宇型天然气分布式能源
楼宇型天然气分布式能源面对的是某一建筑(如医院、学校、大型超市、公共设施、宾馆、娱乐中心等)的能量需求，其系统规模较小，由于在同一建筑内不同用户的需求差异不会很大，而且负荷变化方向又往往趋同，供需之间的缓冲空间不大，回旋余地就比较小；这就要求系统必须对用户的能量需求变化作出即时快速反应。为此，联产系统的运行需要紧随负荷变化，运行工况必然要随时进行调整，始终处于被动状态；因此对系统的全工况性能要求就比较高。按系统集成原则，宜采用输出能量比例可调、蓄能调节，同时考虑部分常规分产系统与联产系统优化整合，以及与网电配合的优化运行模式等集成措施予以协调。
3.2区域型分布式冷热电联供系统
区域型分布式冷热电联供系统面对的是一定区域内若干建筑共同构成的一片建筑群。与单一建筑相比，建筑群的能量需求规模扩大，且由于不同建筑的功能通常不同，相应的能量需求及其变化也会有所不同；因此不同用户的负荷变化很少同步，通常不会同时出现高峰或低谷的情况。因此，联产系统运行时需要考虑负荷的“同时使用系数”，这将加大供应与需求之间的回旋余地，从而降低了对联产系统的全工况性能要求。因此，当规模适当大时，就可以引进高效的燃气轮机——汽轮机发电机组，实现燃气、蒸汽、电力、冷气、热水的最佳匹配，进一步提高一次能源利用率。
总结
天然气分布式能源系统具有清洁、高效、环保的特点，通过高温发电、低温供热、制冷的方式实现能源的梯级综合利用，能源综合利用效率可超过70%，相比传统燃煤发电，可减少50%以上的CO2、几乎100%的SO2和70%的NOX排放。目前，中小机组比例偏高的现状更加大了节能减排的难度。随着天然气供应格局的改善，积极建设分布式能源系统可带来良好的节能减排效益。以替代目前20%的小型热电机组供热量为基础，”以热定电“建设分布式能源系统，可每年减少CO2排放。因此笔者认为积极建设分布式能源系统可带来良好的节能减排效益。
参考文献
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论文作者:张越峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：能源论文; 分布式论文; 天然气论文; 系统论文; 用户论文; 需求论文; 余热论文; 《基层建设》2017年第14期论文;