鄒金洲

摘 要： 在高效利用能源上，天然氣電、熱、冷三聯(lián)供系統(tǒng)是目前典型的分布式能源利用方式，在我國的十三五能源規(guī)劃中，對天然氣的分布式能源應(yīng)用都做出了詳盡的規(guī)劃，以此為契機(jī)，將有效促進(jìn)我國天然氣的高效利用，本文從天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的概念入手，分析了系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成，為大家在這方面提供一些思路。

關(guān)鍵詞： 天然氣；分布式能源；供應(yīng)系統(tǒng)

眾所周知，中國是世界重要的工業(yè)生產(chǎn)國，這樣我國既是工業(yè)生產(chǎn)大國，同時也是世界上名列前茅的能源消耗大國，而且這種能源消耗又是低效的，我國的單位GDP能源使用率一直處于世界的平均線以下，這就造成了國家能源的浪費(fèi)。同時由于能源利用率較低，而高速增長的經(jīng)濟(jì)又促使我們使用更多的能源，這就造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，近些年來，大家都非常關(guān)心的PM2.5指標(biāo)居高不下，就是能源污染的直接后果。

黨的十九大報(bào)告中，提出“加快建立綠色生產(chǎn)和消費(fèi)的法律制度和政策導(dǎo)向，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系。構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，發(fā)展綠色金融，壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)、清潔能源產(chǎn)業(yè)。推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，實(shí)施國家節(jié)水行動，降低能耗、物耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接?！痹诟咝Ю媚茉瓷希烊粴怆?、熱、冷三聯(lián)供系統(tǒng)是目前典型的分布式能源利用方式，在我國的十三五能源規(guī)劃中，對天然氣的分布式能源應(yīng)用都做出了詳盡的規(guī)劃，以此為契機(jī)，將有效促進(jìn)我國天然氣的高效利用，對于推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，促進(jìn)資源節(jié)約、節(jié)能降耗，緩解大氣環(huán)境壓力，有著十分重大的實(shí)際意義。

1 天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)

1.1 天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的概念

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)是指利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯(lián)供等方式實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用，綜合能源利用效率超過70%，并在負(fù)荷中心就近實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的現(xiàn)代能源供應(yīng)系統(tǒng)，是天然氣高效利用的重要方式。

1.2 天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有四點(diǎn)。

1.2.1 能源的利用效率高

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)是將能源負(fù)荷中心的天然氣就近進(jìn)行充分燃燒，通過燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電，發(fā)電產(chǎn)生的余熱通過系統(tǒng)內(nèi)的余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組等設(shè)備利用，實(shí)現(xiàn)冷、熱和電能等能源的聯(lián)合供應(yīng)，在天然氣利用過程中能夠使燃料利用率處于超臨界狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)天然氣能源利用率最大化。

1.2.2 可有效的降低對煤炭資源的依賴

目前我國主要是利用煤炭進(jìn)行發(fā)電或供熱供冷，而火電汽輪機(jī)組余熱利用率低，能耗較高，同時對于水資源的消耗較大，并產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等多種污染物，而天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)中主要是依靠天然氣做燃燒介質(zhì)，其燃燒過程中，基本不產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等物質(zhì)，而且天然氣相比煤炭運(yùn)輸更為便捷和高效，存儲方式簡單。

1.2.3 便于對能源的調(diào)節(jié)和利用

在對電能利用過程中，能源轉(zhuǎn)化方式較為單一，這樣極易造成用電高峰的出現(xiàn)，而在天然氣分布式供應(yīng)系統(tǒng)中，天然氣利用過程中可以實(shí)現(xiàn)電、熱、冷多重能源的轉(zhuǎn)化，同時啟用和停止較為方便，可以實(shí)現(xiàn)錯峰運(yùn)行，可以大大緩解用電峰谷調(diào)節(jié)壓力，實(shí)現(xiàn)了天然氣和電網(wǎng)季節(jié)峰谷差的互補(bǔ)調(diào)劑，保證了電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.2.4 便于實(shí)現(xiàn)小型化和自動控制

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)中核心部件是天然氣發(fā)電系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由于燃燒介質(zhì)的不同，可以實(shí)現(xiàn)小型化，既可以實(shí)現(xiàn)家庭化和小區(qū)化，也可以建成連片使用模式。由于設(shè)備的小型和便捷，就能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制，特別是在分布式供電過程中，可以通過電網(wǎng)集中調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

2 天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)主要由供電系統(tǒng)、供冷系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)四部分組成。

2.1 供電系統(tǒng)

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)核心就是燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，在對于電力需求量較大時，選用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)作為發(fā)電機(jī)組，如果電熱冷聯(lián)供能源較多時，一般選用燃?xì)廨啓C(jī)，若是負(fù)荷容量變化較大的場所，可以選用微燃機(jī)。發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能，經(jīng)過變壓和調(diào)壓可以將負(fù)荷中心用不完的電能，進(jìn)行燃料電池進(jìn)行存儲或反送至380v的市電電力網(wǎng)中，如果天然氣發(fā)電機(jī)組較大也可以將電能反送至10KV的大電力網(wǎng)中。同時供電系統(tǒng)也可以直接使用市電或大電網(wǎng)的電能。

2.2供冷系統(tǒng)

在供冷系統(tǒng)中主要核心設(shè)備為溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組和余熱利用型冷熱水水機(jī)組，一般制冷功率較大的場所大多選溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組，若是負(fù)荷變化較大的多選用余熱利用型冷熱水水機(jī)組。

2.3 供熱系統(tǒng)

在供冷系統(tǒng)中主要核心設(shè)備為溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組和余熱利用型冷熱水水機(jī)組，這兩機(jī)組也是利用內(nèi)燃機(jī)在燃燒天然氣產(chǎn)生電力后的余熱，將內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的400多度的高溫?zé)煔庖霟煔鉄崴陀酂嶂比紮C(jī)組， 在其內(nèi)部進(jìn)行熱量交換，缸套水則通過板式換熱器進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換完畢后可以為負(fù)荷中心提供 60℃的熱水進(jìn)行循環(huán)供暖。

2.4 自控系統(tǒng)

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的控制核心就分布式控制系統(tǒng)即DCS，這個控制系統(tǒng)通過分散在各分系統(tǒng)中PLC器件，將天然氣發(fā)電機(jī)組、供熱、供冷和電力控制單元的狀態(tài)信號經(jīng)過匯集后傳送到分布式控制系統(tǒng)中，經(jīng)過事先編制的管理程序，做出響應(yīng)，并發(fā)出動作指令，自動對設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，同時在PLC器件中具備遠(yuǎn)程信號控制功能，可以將上述信號傳送到中央控制室，可以將發(fā)布于不同地點(diǎn)的單個天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)行集中控制，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，

3 天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展制約因素

3.1 天然氣的分布不均

眾所周知我國的能源需求中心多集中在東部沿海地區(qū)，而能源出產(chǎn)地又大多集中于西北部地區(qū)，目前雖然我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了西氣東輸?shù)闹卮蠊こ痰耐旯?，但是長途的運(yùn)送又加高了能源的價格，現(xiàn)在為解決這一問題，國家加大了天然氣的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸，隨著我國能源進(jìn)口量的增加，使得我國油氣的對外依存度已達(dá)到70%，因此，為減少天然氣的普及使用，我們還應(yīng)加大氣源的勘探，同時還的加大新的垃圾制氣和生物制氣的研究，擴(kuò)展可用氣體種類。

3.2 缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)調(diào)機(jī)制

由于我國的天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)尚處于研究階段，還未在全國進(jìn)行廣泛推廣，國家對于天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)都未形成統(tǒng)一的規(guī)劃，同時一些核心設(shè)備還不能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，特別是燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等大型發(fā)電設(shè)備主要依賴進(jìn)口。同時由于分布式能源供應(yīng)還未廣泛展開，這就形成電力、天然氣、能源和市政建設(shè)、規(guī)劃之間未能建立有機(jī)的協(xié)調(diào)機(jī)制。

4 結(jié)論

天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)在提高能源的高效利用和節(jié)能減排兩方面，社會和經(jīng)濟(jì)效益有明顯的優(yōu)勢，目前分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)還處于發(fā)展初期，但是伴隨人們環(huán)保意識的提高和科技水平的發(fā)展，天然氣分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)在不久的將來，會得到大力的推廣。

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