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天然气分布式能源系统在广西地区的发展应用

学术期刊发表网 位置:经济论文 时间:2019-02-12 15:50 (12)

摘要:下面文章主要结合分布式能源系统的特点和广西的实际条件,对其在广西应用的适应性和可行性进行定性和定量分析。并且通过文献调查和现场调研对天然气分布式能源系统在广西的实际应用情况进行了深入了解,并总结了在发展过程中存在的问题。文章中也针对广西的

  下面文章主要结合分布式能源系统的特点和广西的实际条件,对其在广西应用的适应性和可行性进行定性和定量分析。并且通过文献调查和现场调研对天然气分布式能源系统在广西的实际应用情况进行了深入了解,并总结了在发展过程中存在的问题。文章中也针对广西的实际情况,提出了一系列发展建议,为进一步发展分布式能源系统提供了新的思路。

  关键词:天然气分布式能源系统,冷热电联供,广西天然气利用

能源与节能

  在我国过去几十年经济层面取得巨大成就的同时,以煤炭为主的能源结构所造成的环境污染问题也日益严重,解决环境问题已经成了我国未来发展的重大课题。广西空气质量虽然整体较好,但近年来也呈恶化趋势,同样也面临着改善能源结构,建立多元化能源供应体系,解决日益恶化的污染问题。

  天然气作为一种优质、高效、清洁的能源,已经越来越被人们所接受,加大天然气利用规模是我国优化能源结构、提高能源利用效率、降低碳排放强度、改善环境污染的有效途径之一。我国政府积极推动能源战略重大调整,先后做出了西气东输,加快引进天然气的决定。广西作为西气东输二线工程的重要一环,具备了获得充足天然气供应的条件,为天然气在广西的广泛应用打下了坚实的基础[1]。

  天然气分布式能源系统是大电网集中供电系统的重要补充,是天然气高效利用的最佳途径。近年来,我国的天然气分布式能源系统获得了一定发展,为国家节能减排做出了很大贡献。但是,限于政策导向、技术装备、气源供应、认识角度、市场管理等问题,我国的分布式系统发展比较缓慢,总体上还处于起步阶段,目前在北京、上海、广东等大型城市已经有一些项目投入运行[1],取得了明显的经济、环境和社会效益。

  广西作为西南地区较为偏远的省份,虽有几个已建成并投入使用的天然气分布式能源项目,但总体来说还是落后于发达地区,本文将从广西地区的实际情况出发,从广西现状条件、政策、技术等各个层面来探讨分布式能源系统在广西地区的发展和应用问题。

  1天然气分布式能源系统简介

  天然气分布式能源系统也称为燃气冷热电三联供系统(CCHP),属于分布式能源,是传统热电联产的一种进化和发展。它是指布置在用户附近,以燃气为一次能源用于发电,并利用发电余热制冷、供热,为用户提供冷、热电的各种负荷需求的分布式供能系统。按照供应范围,天然气分布式能源系统可以分为区域型(DCHP)和楼宇型(BCHP)两种。区域型系统主要是针对各种工业、商业、科技园区、大学城等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心,设备一般采用容量较大的机组,往往需要建设独立的能源供应中心,还要考虑冷热电供应的外网设备。

  楼宇型系统是针对具有特定功能的建筑物,如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统,一般仅需容量较小的机组,机房往往布置在建筑物内部,不需考虑外网建设[2]。根据燃料不同,可分为燃用化石能源、燃用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等几种。燃用化石能源的动力装置有:微型燃气轮机、内燃机、常规的柴油发电机、燃料电池;利用可再生能源发电技术有太阳能发电、风力发电、小水力发电、生物质发电等;利用二次能源的有氢能发电技术。而根据用户需求不同,则可分为电力单供、热电联产方式(CHP)和热电冷三联产(CCHP)等方式[3]。

  2天然气分布式能源系统的特点和在广西的适用性

  2.1优化能源结构

  天然气分布式能源系统以天然气为一次能源,符合国家“十三五”能源规划和节能减排政策,有利于改善和优化我国以煤炭为主的能源结构,同时天然气在分布式能源系统中的应用还具有提高输气管线利用率,平衡夏季天然气冗余、冬季天然气供应短缺的季节消耗不平衡,削峰填谷缓解电力紧张等优势。广西电源结构主要为水电和火电,比例约为50:49。水电比重大,“靠天吃饭”的现象较为严重。

  在来水偏枯或者特枯的年份,电网就可能出现拉闸限电的情况;而火电受到煤价、运输条件和存储能力等多方面的限制,造成了目前广西电力供应抗风险能力较差,对负面影响的响应速度快。随着中石油西气东输二线广州至南宁支线、中缅油气管线、钦州LNG和广西中石化北海LNG液化天然气输气管道的陆续建成,广西天然气供应能力大力改善,这些都为天然气在广西大规模应用打下了坚实的基础。天然气分布式能源系统作为应用天然气的超级大户,其大力发展必将为广西的能源结构改善做出巨大的贡献。

  2.2提高能源综合利用效率

  从理论上讲,大电网的集中式能源模式效率是高的,然而这仅仅是考虑了转换和输送环节,从整个能源系统分析可能会得出不一样的结论。大火电机组发电虽然效率高,但是由于供热规模和供热半径的局限,发电余热无法有效利用,故其综合能源利用效率无法与天然气冷热电分布式相比较[4]。

  冷热电三联供由于建设在用户附近,不但可以获得40%左右的发电效率,还能将温废热回收利用供冷、供热,实现了能源的综合梯级利用,其能源利用率可达80%以上,比一般的凝汽式发电厂和燃气-蒸汽联合循环机组高得多。另外,与传统长距离输电相比,它还能减少4%的线损。实际比较数据见表1[2]。

  2.3输配电损小

  天然气分布式能源系统一般靠近用户侧安装供电、供冷及供热,不仅省去了长途输电设施、多层变电、配电系统的电网建设,还提高了供电可靠性,降低输变电损耗,从而优化了电力系统。广西现有主要水电分布在中部的来宾网区及北部的河池网区,火电主要分布在南部沿海的钦防北网区和中部的来宾网区。

  来宾和沿海钦防北网区电源较为集中,但负荷总量不大,需外送电力多,造成局部送出网架送电压力较大。而百色、梧州和玉林等网区则缺乏主力电源支撑,大部分用电需远距离输送,电网抗风险能力较差,输送损耗大。分布式能源的应用可以有效地减少电力的输送损耗。

  2.4排放低、环境效益高

  天然气分布式能源系统采用天然气做燃料,环境性能好,能有效减少有害物的排放总量,SO2和固体废弃物排放量几乎为零,温室气体、CO2减少量50%以上,NOx减少80%,总悬浮颗粒物减少95%,减排效果非常明显。根据相关研究,与煤电相比,天然气发电的环境价值为8.964min/kWh。考虑了环境价值后,三联供系统将具有更好的经济性,其大力推广将促使经济发展与生态环境更加平衡协调,为建设“美丽广西”奠定坚实基础。

  2.5增强建筑物能源供应的安全性

  天然气分布式能源系统是布置在用户端的能源系统,在供能可靠性及安全性方面具有较高的灵活性。当所在地的用户出现故障时,可主动与公用电网断开,可减小对其他用户的影响;当公用电网故障时,可自动与公用电网断开,独立向用户供电,提高了用户的用电可靠性;尤其对于工厂、医院等本来就需要备用电源,采用三联供可以兼做备用电源。

  2.6具有较好的经济性

  分布式能源系统和燃气锅炉、燃气-蒸汽联合循环机组每消耗1m3天然气所能得到的经济效益。相同燃料消耗量下分布式能源系统所得到的经济效益最高[2]。从以上特点可以看出,天然气分布式能源与传统集中式供能方式相比,具有优化能源结构、能效高、清洁环保、安全性好、经济效益好、不需要远距离输送等优点,有利于促进广西供电电源“多元化”发展,积极消纳广西富裕的天然气。因此,天然气分布式能源项目非常适合在广西大力推广,其发展潜力巨大。

  3分布式能源系统在广西应用的现状及存在的问题

  3.1应用现状

  华电南宁华南城分布式能源项目是广西首个以天然气为燃料的冷热电联供项目,于2014年10月建成并投入运行,规模为2×60MW,年发量6亿kW,是目前国内最大的分布式能源站。华能第一个分布式能源示范项目—华能桂林燃气分布式能源项目于2014年12月开工建设,总投资约14亿元,年用天然气2.5亿m3,年发电量10.02亿kW,年供热量338万吉焦,年产值约11亿元[5]。

  近几年,在远大公司的推动下,楼宇式分布式能源系统在广西也得到了一定的发展。桂林罗山湖楼宇分布式能源系统采用冷凝热回收、高效烟气板交、一体化输配系统等节能技术,仅节能性技术每年可为客户节省近368万元,同时在系统设计上充分利用一切可利用余热,使能源综合利用率高达90%以上,大大节省能源费用,提高系统经济性,为客户创造独特的价值。

  3.2存在问题

  (1)无油少气,管网发展滞后。

  广西没有自产天然气,这段自建区以来没有长输管道燃气的历史,直到2012年12月30日西气东输二线工程广西段建成通气后才宣告结束。无论是天然气主干管网还是城市燃气管网,广西的基础设施建设都是相对滞后的。全区天然气输配管网互助保障新机制未形成,中石化与中石油两大管网各自为政,互不相通。燃气管网规划落地难,建设成本攀升。

  城乡用气发展水平不均衡,部分郊区输配管网覆盖率较低,服务设施少。以华南城项目为例,由于中石油燃气管线规划变更,延迟建设通气,耽误了项目投产时间,无法如期给企业供热,导致最大的热用户富士康和华南城自建锅炉供热,项目利用小时数低,致使项目的经济性严重下降。

  (2)缺乏冷热价格制定机制。

  由于目前的配套价格机制,分布式能源系统总体效益情况一般。目前天然气分布式能源的气电价格无法按照能源用途进行细致分类。在现阶段,天然气分布式能源的余电只向电网企业出售,没有进行气电价格的分类制度,无法建立统一的分布式能源系统指导价格以及电价、热价、冷价与气价连动机制。这在很大程度上增加了天然气分布式能源系统的经济造价,降低其经济效益。广西地区天然气价格机制不完善,缺乏燃气发电、分布式供能、燃煤(重油)锅炉替代以及可中断用户等分类气价和季节性峰谷气价政策。

  (3)设备国产化较低,设备的造价和维护等费用较高。

  天然气分布式能源设备对国外生产厂家的依存度较高,设备国产化较低,设备的造价和维护等费用较高,在广西当地缺少天然气分布式能源主机设备、余热利用等设备制造厂家,这些因素在很大程度上影响了天然气分布式能源的经济效益。

  (4)社会认知度不高。

  政府部门、能源企业、投资方以及用能用户对天然气分布式能源认识不足,对其优越性认识不清、对国家要求优化天然气使用结构和利用方式的政策认识不足、对其产业发展的认识和定位各不相同、对其产业发展的基本原则和应用条件认识不足等,这些均不利于天然气分布式能源产业的推广。

  4分布式能源系统在广西的发展建议

  (1)提高分布式能源社会认知度,并依托政府做好分布式能源的推广,拓展用能用户,引导企业主动使用分布式能源站余热利用产生的冷热量,提高项目的热电比和热经济性。

  (2)在规划选址阶段和可行性研究阶段应进行严格把关,成立天然气分布式能源技术把关小组,对项目的厂址、负荷、气源、气价、周边环境、反算上网电价等各项关键建设条件把关,并充分论证;各项主要建设条件得到论证并通过后,应迅速加快项目的立项和建设进度,避免用户流失,防止出现华南城项目建成后运行效果差的情况。

  (3)地方政府针对分布式特点制定相应的电价、电量机制,完善市场秩序,引导行业健康发展。鼓励体制创新,在电力体制改革背景下,赋予了企业更多灵活性,鼓励各合作方之间创新合作模式,尝试多种冷、热、电价格制定机制,比如电力直供、生命周期成本定价等。

  (4)分布式能源是节能减排项目,在分布式能源的建设运营中,政府应从财税、补贴、法律法规等方面给予更多扶持。

  (5)建议在经济发达、天然气资源丰富、能源需求量多的城市,如南宁、柳州等,加快建设一批天然气分布式能源试点项目,探索制约天然气分布式能源项目推广的因素,形成促进天然气分布式能源项目规模化、规范化发展的管理办法、标准体系以及政策措施,为未来天然气分布式能源项目的发展提供示范效应。

  (6)示范项目引领行业发展。针对典型性项目,地方政府从宏观政策、发展引导、机制协调等方面加大扶持力度,建设示范项目,各合作企业从商业模式上进行多途径探索,带动天然气分布式能源行业健康有序发展。

  (7)鼓励技术创新。天然气分布式能源是城市供能系统一部分,是大网的补充,也是未来城市微能源网的重要源点,鼓励建设天然气分布式能源微网系统、区域智能供能项目、其他微能源系统,构建基于微网和多能互补分布式能源的能源互联网。

  (8)地方政府加大招商引资力度,引进天然气分布式能源主要设备厂商入驻广西建厂,为广西天然气分布式能源发展提供良好的供货渠道和售后条件,促进行业人才培养;探索发展总承包、能源合同管理等新型模式,助推行业发展。

  5结语

  天然气分布式能源系统具有其独特的优势,结合广西的实际条件进行定性和定量分析,得出其在广西的发展具有广阔前景的结论。通过文献调查和现场调研对天然气分布式能源系统在广西的实际发展情况进行了深入了解,其发展虽然落后于发达省市,但也呈迅猛发展之势,当然发展的过程中也存在着种种问题,这些问题正是在发展中急需解决的。针对广西的实际情况,提出了一系列发展建议,为分布式能源系统在广西的进一步发展提供了思路。

  参考文献

  [1]陈红盛.天然气分布式能源系统发展面临的问题及建议[J].煤气与电力,2013,33(07):A15-A17.

  [2]何忠.天然气分布式能源系统的应用及探讨[J].能源与节能,2011(4):11-18.

  [3]罗凌睿,何润民.天然气在分布式能源系统中的应用[J].西南石油大学学报,2010,3(4):19-21.

  [4]林世平,李先瑞,陈斌.燃气冷热电分布式能源技术应用手册[M].北京:中国电力出版社,2000.12.

  [5]梁金禄,李岩,方丽萍,钟莹莹,周雄.广西工商业用气及天然气分布式能源发展状况[J].钦州学院学报,2016,31(10):13-17.

  相关期刊推荐:《能源与节能》是经国家新闻出版总署批准,由山西省经济贸易委员会主管、山西能源研究会,山西节能研究会共同主办、以及社会各界企事业单位大力支持的科技类学术期刊。国内外公开发行,国内统一刊号:14-1267/TD;国际刊号:ISNN17674-3997;国内邮发代号:22-243;国外邮发代号:Q8841。

  


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