發(fā)展燃氣分布式能源應大中小并舉

1、發(fā)展燃氣分布式能源應“大、中、小”并舉王振銘中國電機工程學會熱電專委會二一二年七月北京前 言國家發(fā)展和改革委員會、財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家能源局聯(lián)合公布的發(fā)改能源【2011】2196號關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見中提出：“天然氣分布式能源在我國已具備大規(guī)模發(fā)展的條件”“以提高能源綜合利用效率為首要目標，以實現(xiàn)節(jié)能減排任務為工作抓手，重點在能源負荷中心建設(shè)區(qū)域分布式能源系統(tǒng)和樓宇分布式能源系統(tǒng)。包括城市工業(yè)園、旅游集中服務區(qū)、生態(tài)園區(qū)、大型商業(yè)設(shè)施等，在條件具備的地方結(jié)合太陽能、風能、地源熱泵等再生能源進行綜合利用”。文件中的提法很科學，條件具備的地方可發(fā)展區(qū)域分布式能源系統(tǒng)和樓宇分

2、布式能源系統(tǒng)。關(guān)鍵是要結(jié)合工程的實際情況，能大則大，能小則小，以求利益最優(yōu)，提高能源綜合利用率。一、美國的經(jīng)驗表1 2000年美國DES/CCHP項目的數(shù)量和規(guī)模統(tǒng)計數(shù)據(jù)系列形式裝機容量容量比例系統(tǒng)數(shù)量（座）數(shù)量比例平均裝機容量（MW）聯(lián)合循環(huán)211042.8272.878.1鍋爐/蒸汽134127.2606.122.4燃氣輪機93318.910410.69.0內(nèi)燃機50610.377078.60.7其他360.7191.91.9總計49261009801005.0 總量980項目中，平均容量0.7MW的770個小內(nèi)燃機項目占到總數(shù)的78.6%，可裝機容量卻只占10.3%。相反27個大項目，占

3、總數(shù)的2.8%，平均裝機78.1MW的大型燃機聯(lián)合循環(huán)項目，卻占了總裝機容量的42.8%。燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)應用指南是到2007年3月日本已建有分布式能源7359處總裝機容量87.836萬千瓦，平均容量為1194KW/個，看來日本分布式能源每個站的裝機容量并不大。首都藍天智慧能源工程在美國的分布式能源中采用燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)（GTCC）的項目雖然僅占項目的7%，但是裝機容量高達53%，說明這一技術(shù)主要承擔了城市中大規(guī)模的區(qū)域供熱，是主力中的主力。其主要原因是采用這一技術(shù)能源利用效率高，污染排放少，調(diào)節(jié)靈活，安全可靠，經(jīng)濟效益好。美國分布式發(fā)電的技術(shù)應用特點 裝機容量占比 項目數(shù)量占比2、 我國的

4、情況中國電力企業(yè)聯(lián)合會在2010年全國電力工業(yè)一覽表中給出：6000KW及以上火電廠設(shè)備容量中燃油 1.25% 877.99萬千瓦燃氣 3.75% 2642.4萬千瓦生物質(zhì) 0.02% 170萬千瓦垃圾 0.02% 170萬千瓦余溫、余壓、余氣等 1007萬千瓦 1.43%從以上21個工程的可研報告中可看出：1、 電力設(shè)計院編制的報告，在機組選擇，熱力平衡，經(jīng)濟指標計算等方面較完善。建筑設(shè)計院編制的報告，在冷熱負荷分析等方面較好。2、9F 大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，由于機組容量大，單位千瓦造價低，僅在4000元左右，6B、FT8由于容量小造價上升，小型燃機1萬千瓦左右的單位造價則升至10000

5、元以上。3、9F 大型燃機效率高，每立米天然氣可發(fā)5度電，甚至更多，而小機組則能耗高，發(fā)不到5度電。4、 很多項目未做冷熱電聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的方案比較，有的也未做主機選型的方案比較，很難說所選機型是否最優(yōu)化？5、 很多項目對設(shè)計熱效率重視不夠，有的項目根本未給出熱效率，甚至有的項目連發(fā)電供熱氣耗也未給出。有的項目給出的熱效率又出奇的高，不知如何計算的。6、 早期做的可研報告對熱泵與污水源的能源利用重視不夠，近期的可研重視當?shù)啬茉吹木C合利用。7、各可研報告對能源站的運行方式重視不夠。有些城市已實行峰谷電價，當后夜電力系統(tǒng)實行峰谷電價其電價比自己的發(fā)電成本還低，沒有必要再運行.8、能源站的年發(fā)電量與供熱

6、量和能源站的運行方式密切相關(guān)，所以應合理確定全年運行小時，再計算年發(fā)電量與供熱量，進而計算全年的經(jīng)濟效益。9、采暖期、制冷期與過渡期的冷熱負荷量不同，影響發(fā)電與供熱氣耗和熱效率。有些工程未分開計算，只按最大冷、熱負荷計算氣耗是不行的。10、很多工程一開始講本工程實現(xiàn)冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)提高能源利用率，但在工藝系統(tǒng)內(nèi)對如何供冷則不加說明，甚至連一張供冷系統(tǒng)圖都沒有。11、很多報告對供熱可靠性未做說明，應考慮事故備用，能源站停機時和尖峰負荷時供熱系統(tǒng)如何運行。12、在確定熱價與冷價時，要考慮用戶的承受能力。三、上海的研究上海熱電聯(lián)產(chǎn)政策研究（中國可持續(xù)能源項目）1、400千瓦級燃氣內(nèi)燃機的經(jīng)濟分析這種熱

7、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)適合于應用在中小型醫(yī)院、賓館和室內(nèi)游泳池等場所。燃氣內(nèi)燃機熱電聯(lián)產(chǎn)成功與否的關(guān)鍵是要仔細分析熱、電負荷，選擇合適的熱電裝機容量，保證較高的滿負荷運行時間。最佳日電負荷曲線400千瓦級燃氣內(nèi)燃機熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟分析結(jié)果：燃氣內(nèi)燃機裝機容量： 406KW燃料消耗量： 1213KW回收余熱量： 691KW設(shè)備滿負荷年利用小時： 4000h年天然氣耗量： 49萬立方米 天然氣價格： 2元/立方米年發(fā)電量： 162.4萬千瓦時年天然氣成本： 98.2萬元年回收余熱折合產(chǎn)汽量： 3962噸鍋爐產(chǎn)蒸汽成本： 214元/噸年產(chǎn)蒸汽效益 84.8萬元工資和福利費： 15萬元設(shè)備總價： 327.2萬元設(shè)備

8、年折舊： 18.2萬元年維修費用： 7.0萬元發(fā)電成本： 0.24元發(fā)電效率： 33%綜合效率： 90%投資回收期： 2.5年4000小時的滿負荷運行時間的條件下，燃氣內(nèi)燃機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟效益較好。但是在一些以空調(diào)負荷為主的建筑物內(nèi)，要達到4000小時的滿負荷運行時間是比較困難的。年滿負荷利用小時和發(fā)電成本關(guān)系隨著滿負荷年利用小時的減少，發(fā)電成本急劇上升。當年利用小時減到2000小時，其發(fā)電成本將上升到接近1元/度，顯然是不經(jīng)濟的。2、4000千瓦級燃氣輪機經(jīng)濟分析燃氣輪機的高溫高壓氣體帶動發(fā)電機發(fā)電后排出，這時還保持著相當?shù)臏囟龋ㄒ话阍?00以上），并具有較高的含氧量。通過余熱鍋爐回收這部

9、分熱量，還可通過補燃來產(chǎn)生更多蒸汽。4000KW燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)進行經(jīng)濟分析的結(jié)果：燃氣輪機裝機容量： 4000KW余熱鍋爐裝機容量： 11t/h燃氣輪機發(fā)電單耗： 12607kJ/kWh設(shè)備滿負荷年利用小時： 4000h年天然氣耗量： 566.8萬立方米天然氣價格： 2元/立方米年發(fā)電量： 1600萬千瓦時年天然氣成本： 1133萬元余熱鍋爐年產(chǎn)汽量： 44000噸鍋爐產(chǎn)蒸汽成本： 215元/噸年產(chǎn)蒸汽效益： 941.6萬元工資和福利費： 35萬元設(shè)備總價： 3628萬元土建： 86.4萬元設(shè)備年折舊： 201.6萬元土建年折舊： 2.88萬元年維修費用： 68.8萬元發(fā)電成本： 0.31元

10、/kWh發(fā)電效率： 28%綜合效率： 83%投資回收期： 6年由上面計算結(jié)果可知，在4000小時的滿負荷運行時間的條件下，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟效益較好。發(fā)電成本承受年滿負荷利用小時的減少比400千瓦的燃氣內(nèi)燃機平緩，當年滿負荷利用小時在2000小時時，其發(fā)電成本還只有0.46元/kWh。3、5萬千瓦級燃氣聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟分析一個工業(yè)區(qū)為例進行聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟分析。機組基本技術(shù)參數(shù)如下：燃氣輪機發(fā)電機組： 240MW余熱鍋爐： 265t/h,5.29Mpa,450抽凝式汽輪發(fā)電機組： 8000KW，40t/h,1.27Mpa背壓式汽輪發(fā)電機組： 5000KW，65t/h,1.27Mpa

11、調(diào)峰鍋爐： 50t/h,1.27Mpa主要技術(shù)經(jīng)濟指標計算結(jié)果如下：機組發(fā)電裝機容量： 93MW蒸汽輪機外供汽量： 105h/h調(diào)峰鍋爐外供汽量： 50t/h聯(lián)合循環(huán)機組年利用小時： 7000小時調(diào)峰鍋爐年利用小時： 3000小時年發(fā)電量： 千瓦時年供蒸汽： 噸天然氣價格： 1.6元/立方米上網(wǎng)電價： 0.43元/千瓦時熱價： 190元/噸天然氣消耗量： 21628萬立方米發(fā)電銷售收入： 26313萬元供熱銷售收入： 16815萬元購買天然氣支出： 30279萬元機組總投資： 46500萬元熱網(wǎng)投資： 2500萬元職工人數(shù)： 40人人均工資及福利： 5萬元工資及福利： 200萬元增值稅率（供電

12、部分）： 17%增值稅率（供熱部分）： 13%各種附加稅率： 10%所得稅率： 15%殘值率： 10%流動資金： 800萬元年折舊： 2903萬元其它運行費用和修理費用： 930萬元增值稅率（供熱部分）： 382萬元增值稅率（供電部分）： 838萬元增值稅： 1220萬元附加稅： 122萬元所得稅： 635萬元動態(tài)投資回收期： 14.4年（含建設(shè)期1年）內(nèi)部收益率（稅后）： 9.4%上海當時工業(yè)天然氣的價格在1.9-2.1元/Nm3之間，電廠平均上網(wǎng)電價在0.31元/kWh左右，熱價在40-130元/噸之間在。但應該注意的是，目前的集中供熱都是采用煤炭作為燃料，故熱價較低。因此可見，要得到1.

13、6元/Nm3的天然氣價格，0.43元/kWh的上網(wǎng)電價不是一件容易的事，要讓用戶接受190元/噸的蒸汽價格也不容易。研究認為：天然氣價格的變化對財務內(nèi)部收益率的影響很大，當天熱氣價格波動10%時，如其他價格不變，其財務內(nèi)部收益率將波動65%；當上網(wǎng)電價波動10%時，其財務內(nèi)部收益率將波動48%；而熱價波動10%時，其務內(nèi)部收益將波動32%。由此可知天然氣的價格對投資回報的影響最大，其次是電價，最后才是熱價。分布式能源站的可研報告也提出如上意見。 四、我的看法 1、大型工程大型工業(yè)開發(fā)區(qū)，大型聯(lián)合工業(yè)企業(yè)由于項目多，用電用冷用熱量大，應優(yōu)先選用9F與9E大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。以提高能源綜合利

14、用率，降低基建工程的單位千瓦造價，減少運行人員，節(jié)約工程占地，緩解當?shù)氐挠秒娋o張。（1） 機組選擇應兩臺以上，不可單機運行，對供熱供冷的可靠性要認真研究。（2）要考慮開發(fā)區(qū)附近是否有風能、太陽能和垃圾發(fā)電與地熱等能源，可否利用互為補充。（3）要考慮電力系統(tǒng)目前與今后電力系統(tǒng)的發(fā)展情況，要考慮燃機電廠上網(wǎng)電價高于當?shù)鼗痣姀S或水電廠上網(wǎng)電價的差值，如何補償。 （4）要考慮天然氣和今后的頁巖氣、煤層氣互相置換問題。（5）燃機熱電廠的設(shè)計應執(zhí)行電力行業(yè)的標準DL/T5174-2003燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠設(shè)計規(guī)定。該規(guī)定適用燃機出力為25MW-250MW。（6） 在機組選型與廠區(qū)總平面布置時要進行多方

15、案比較，確定推薦方案，要考慮有負荷發(fā)展的余地。（7） 要考慮燃機電廠集中制冷還是建若干制冷站再分供給各用戶。（8）要考慮集中供熱的熱網(wǎng)干管出線走向位置和生活熱水供應方式。（9）該類聯(lián)合循環(huán)熱電廠，宜由當?shù)鼐C合領(lǐng)導部門牽頭，吸收當?shù)卮笥脩?、供電公司、燃氣公司等參股。力爭其發(fā)電上網(wǎng)至本開發(fā)區(qū)的變電站，由開發(fā)區(qū)變電站直供各大用戶。大用戶用電較由市電供應節(jié)省的費用，應由參與各方合理分成。（10）要考慮能源站噪音對周圍居民區(qū)的影響。（11）對冷、熱負荷要認真調(diào)查，搞清典型日的小時負荷變化曲線和年負荷曲線。確定機組的年運行小時數(shù)，合理計算年發(fā)電量與供熱量。對發(fā)展負荷應予考慮。2、中型工程裝機容量為2萬-1

16、0萬千瓦的為中型工程，適用于較小的工業(yè)區(qū)、生態(tài)園或開發(fā)區(qū)?？蛇x用FT8、6B或9E機組，組成燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱系統(tǒng)。（1） 機組選擇應兩臺以上，不可單機運行。對供熱、供冷的可靠性要認為研究。（2）對供應范圍的冷熱負荷要認真研究。要收集典型日的冷熱負荷曲線和年負荷曲線。（3）要考慮附近是否有風能、太陽能和垃圾發(fā)電與地熱等能源，可否利用互為補充。（4）要研究其發(fā)電量是自發(fā)自用、還是上網(wǎng)或部分自用部分上網(wǎng)。上網(wǎng)時要考慮燃機電廠上網(wǎng)電價將高于當?shù)仉姀S上網(wǎng)的電價，如何補償。（5）在確定熱負荷時，應研究是否考慮當?shù)鼐用窈凸媒ㄖ纳顭崴?。?）燃機電廠的設(shè)計應執(zhí)行電力行業(yè)標準DL/T5174-20

17、03燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠設(shè)計規(guī)定。（7）在機組選型與廠區(qū)總平面布置時應進行多方案比較，要考慮擴建的可能。3、小型工程裝機容量為15MW及以下的工程，適用于分散的工業(yè)、醫(yī)院、機場、聯(lián)合公用建筑等。以選用燃氣內(nèi)燃機為主。該類工程目前多選用其發(fā)電自發(fā)自用、聯(lián)網(wǎng)不上網(wǎng)或分時上網(wǎng)。該類工程機組容量小，能耗較高，單位千瓦造價高，但因自動化水平高，占地面積小，施工周期短發(fā)電成本較高也能接受，該類工程的設(shè)計應執(zhí)行2010年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準的燃氣冷熱電三聯(lián)供工程技術(shù)規(guī)程。該類工程雖小，但有以下優(yōu)勢：優(yōu)勢之一：分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)，由于占地小，一般的寫字樓、商場、賓館、學校等建筑在地下室均可。優(yōu)勢之二：由于分布

18、式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)，是各單位籌建，因為工程小，造價低，建設(shè)資金自籌易解決，市政府只要出臺支持發(fā)展的政策，其他如資金、設(shè)備和管理等問題都會自行解決。優(yōu)勢之三：由于分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)自備電源，減少電力網(wǎng)的供電壓力。發(fā)電、輸電、配電的基建投資大量減少。電力系統(tǒng)不用投資，增加了發(fā)供電能力，提高了當?shù)刈园l(fā)電的比重，增強了應急突發(fā)事件的能力。分布式能源不是電力系統(tǒng)競爭的對手，而是電力系統(tǒng)可靠的幫手。對電力系統(tǒng)有利。優(yōu)勢之四：由于分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)電力自給，減少電力系統(tǒng)的購電量，因而盡管天然氣價格高，發(fā)電成本高，但遠比電力系統(tǒng)的售電價低，因而有明顯的效益。大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠的發(fā)電要全部上網(wǎng)，因而上網(wǎng)電價不能太高，