LNG发电在微电网中的应用分析

杨承志

摘 要：液化天然气（LNG）作为一种新型的发电能源，以分布式电源的形式应用于微电网中，不仅有助于降低微电网的控制难度，节省设备投资，还有利于充分发挥LNG发电环保性能好、削峰填谷能力强的特点，符合社会电力发展的需求，在微电网中的应用前景十分广阔。结合中国的实际情况，推广LNG发电在微电网中的应用，对我国清洁能源的发展有重要意义。该文结合LNG发电的特点，对LNG发电在微电网的应用前景和发展面临的问题进行了分析研究。

关键词：微电网LNG应用配电系统

中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0041-01

微电网作为一个小型的发配电系统，可以有效的将系统内各个分布式电源、储能设备、控制保护装置以及用电负荷整合在一起加以利用。近年来，微电网技术作为一种新型环保的发电和能源利用技术，在工业生产及生活中越来越被广泛接受并大力发展。微电网作为大电网系统和分布式电源之间的连接平台，其系统内包含了大量不同种类、分散接入的分布式电源，因此如何对分布式电源进行有效控制以及如何协调其与大电网系统的配合是目前微电网发展的重点与难点。如果在微电网系统内能大量应用LNG发电，则不仅有利于微电网系统的统一协调管理，而且LNG发电量的可控性也有助于降低微电网的控制难度，节省设备投资。

1 LNG发电的概念及特点

LNG是将常温的天然气经过净化处理后，利用冷冻技术液化而成的液态天然气。LNG是最干净的化石能源，由于其在冷冻、压缩过程中已吸收大量的功，因此LNG除了常见的化学能量外还具备冷能。同时在冷冻液化的过程中，天然气中含有的硫成分会变为固体并析出，所以LNG也为不含硫的清洁能源，从源头根除了燃烧时产生的可能性。同时，LNG燃烧时排放的氮氧化物不到煤的1/5，CO2仅为煤的一半。因此LNG具有低污染，环保性能高的特点。

2 LNG发电在微电网的应用优势

目前已知的分布式电源主要为环保能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、微型燃气轮机等。其中太阳能光伏发电和风力发电的优势在于规模化，很多地方由于地理位置和生产特性的影响，例如城市中心商圈、港口、科技园区等，电量需求量巨大，但可利用面积有限，大规模推广应用太阳能光伏发电和风力发电略有难度。因此可考虑建设一批LNG发电的电站，通过组建微电网向各个负荷供电。例如假设微电网中投入建设两台1.2MW的LNG燃气发电机组（包含供配电设备），其占地面积仅仅只需大约3 000mm2，其用地规模基本不会超过一个扩建变电站的面积，占用空间远远小于同规模的太阳能光伏发电和风力发电。

太阳能光伏发电和风力发电等分布式电源，其能量的来源具有强烈的随机性和不稳定性，受天气和环境影响很大。因此太阳能光伏发电和风力发电在输出电能时，无法保证稳定的输出无功功率和有功功率，也无法调节无功和有功的输出比例，难以结合当地的负荷需求情况协调运行，进一步增大了微电网的控制难度与成本。LNG发电则主要利用热机、燃气轮机-蒸汽轮机等联合循环供电，在发电量方面具有很高的可控性，可有效控制本身产生有功和无功数量。微电网可根据当地的负荷用电情况，实时的调控LNG的发电机组投入数量，实现用电高峰增投，用电低峰减投，从而抑制系统电压的波动，有效改善电能质量，节省设备投资。

相比于太阳能光伏发电和风力发电，LNG由于在液化过程中吸收了不少功，因此当将它重新气化时，会产生大量可利用的冷能。当微电网内采用LNG发电的分布式电源时，还可为微电网系统供电范围内的企业及用户提供大量的冷能用于空调、仓库冷藏等，既提高能量利用率，还具有良好的经济效益。

3 LNG发电面临的问题分析

3.1 LNG发电的经济性

LNG的发电成本中，LNG的原料成本约占55%～65%，LNG电站的运行维护成本约占15%，设备的损耗成本约占20%～30%，由此可知天然气的价格对LNG发电的经济效益的影响最大，能够长期稳定的天然气价格，有助于提高LNG电站的整体竞争力。目前国内经济发展前景良好，可考虑加强与其它国家LNG从生产贸易商的合作，加大LNG引入力度，同时压缩投资，确保低成本出发，并保证有稳定可靠的气源。

3.2 燃气轮机的选择

近年来，随着燃气轮机技术的发展，目前LNG发电大多采用的燃气-蒸汽联合循环的发电方案，其发电效率已能达到55%，今后随着燃气轮机技术的进步，效率还可能进一步提高，从而增强LNG发电的经济性。在机组功率的选择上，虽然传统电力工业观点认为大型机组热效率更高，经济性更好，但考虑到我国实行的是两部制电价，而微电网系统内的LNG电站主要是对微电网供电地区的电力需求起调峰和补充作用，发电时间长短不定，因此有可能选用小型机组时的经济性会更好。所以，微电网内LNG电站机组的选择还需根据微电网系统内的用电负荷特性和实际环境要求综合考虑后确定。

3.3 LNG电站和LNG接收站整体化建设

输送LNG的管道，对材料的温度性能有较高的要求，因此，选用远距离输送LNG时，建设成本会大大增加，经济上并不划算。此外，利用管道输送气化后的LNG时，管道上的阻力会导致LNG的温度升高，压力降低，影响LNG的冷能利用效果。所以微电网内如果建设多处LNG发电的电站或机组时，需要考虑配套建设部分LNG接收站，以保证对LNG冷能的充分利用，提高能量利用效率。通过以上分析可以看出，LNG电厂和LNG接收站合成一个统一的能源系统才是LNG能源最为有效的利用方式，才能实现经济效益的最大化。

4 结语

液化天然气（LNG）作为一种新型的清洁能源，具有建设成本低、环保性能好、运行灵活等优点，在微电网中的应用前景十分广阔。因此，结合中国的实际情况，推广LNG发电在微电网中的应用，对我国清洁能源的发展有重要意义。

参考文献

[1] 国海，苏建微，张国荣.微电网技术研究现状[J].四川电力技术，2009，32（2）：1-6.

[2] 李小玲，张呢喃.LNG冷能利用技术应用现状与展望[J].现代化工，2014（9）：4-7.

[3] 吴悫华，张呢喃.应用液化天然气发电的若干问题[J].热力发电，2005，34（8）：7-8.

[4] 王华北.我国LNG工业发展及应用研究[D].大庆：大庆石油学院，2009.

[5] 杨伟利.中国开启LNG冷能利用进程[J].环境，2007（11）：54-56.