分布式能源系统对天然气下游市场开拓的重要性

王　坤（广西广投天然气管网有限公司，广西南宁530028）

分布式能源系统对天然气下游市场开拓的重要性

王坤（广西广投天然气管网有限公司，广西南宁530028）

天然气分布式能源系统作为一种高效、环保、经济、可靠性高的能源系统，在世界范围内得到广泛应用[1]。伴随着国民经济的不断增长和国民生活水平的快速提高，对于天然气能源的需求量也在不断增大，这也在很大程度上推动了天然气能源的市场格局，要求天然气市场的运作和开拓要朝着高效和经济这两个方面来发展。

分布式能源系统；市场格局；下游市场开拓；消费需求

1　中国和世界天然气市场下游市场格局的分别比较

天然气具有洁净，高效，储量丰富，价格稳定等特点，在人们的日常生活中和社会生活中的重要性是不言而喻的。从居家过日子的做饭，取暖，到作为汽车燃料，到作为发电能源，到工商业用途可以说是包罗万象地分布在我们生活中的方方面面。

1.1世界天然气能源的日产量走势和消量费走势

由于近年来，世界能源压力的不断增大，再加上人们环保意识和可持续发展意识的不断提高，在这种形势下，清洁、优质、高效的天然气能源正日益受到重视，大力发展天然气已成为世界各国改善环境和保持经济可持续发展的最佳选择。为了适应国家推动能源革命的迫切要求，建立现代天然气能源产业体系，应对天然气产业发展所遇到的挑战已势在必行[2]。据统计，2015年世界天然气产量3538.649969十亿m3，同比增长2.18%。2015年世界天然气消费量达到3468.648852十亿m3，同比增长1.7%。关于具体的2012～2015年度天然气日产量走势情况和天然气消费走势情况分别见表1～2。

1.2国内天然气下游市场的相关情况

在我国，长期以煤炭作为最主要的能源，而天然气在能源市场中并不占主流，这也导致了我国的天然气消费需求比与世界平均水平相比有着较大差距。据不完全统计，2014年我国天然气消费比不到6.3%，而同期的世界天然气消费比达到了24%。作为世界第三大天然气消费国，我国人均天然气消费量仅为123m3/人，远低于全球平均452m3/人的水平，更不及OECD国家的1265m3/人。这主要与我国长期以来的能源结构和能源消费观念有关。从长远来看，这显然是亟待改观的。我国的2012～2014的天然气消费结构天然气分区域用气情况见表3。

表1　2012～2015世界天然气能源日产量走势情况

表2　2012～2015年度天然气能源消费量走势情况

从天然气的消费量来看一直在持续稳定增长。此外，我国的天然气分区域用气情况在持续增长。并且，北方地区的用气量总体大于南方地区，西部地区的用气量总体大于东部地区。其中用气量最大是东北地区，其次是西北地区和中西部地区。用气量最小的是长三角地区。这主要与西部地区，尤其是东北地区的天然气资源较丰富有关。

表3　我国的2012～2014天然气消费结构（以亿m3为单位）

2　分布性能源是天然气高效利用的最佳途径

2.1分布性能源系统简介

分布式能源系统（Dist ributed Energy System）简称DES，是在有限区域内冷热电三联供（CCHP）技术，通过管网和电缆向用户同时提供电力，蒸汽，热水和空调用冷冻水服务的综合能源供应系统，所以总称“冷热电联供”（DES/CCHP）。其原理在于，对一次能源通过各种转换方式的组合，最大程度地提高其效率性和经济性，给用户的生活及工商业等方面提供终端能源服务。它最大的优势是：

（1）能源转化过程中的不可逆损失较小，能源使用效率较高。尤其是在一些工商业密集区或居民密集区，这方面的优势更为明显，其能源使用效率可以由原先的70%提高到90%，更进一步地实现了能源的充分利用，减少了能源的浪费，满足了节能的需要。

（2）DES/CCHP发电是在10kV电压下就地直供的，有效地避免了不必要的损失，有效地减少了运营方面的费用。此外，它依靠大电网的巨大能量来保证供电的负荷，电压和频率相对较稳定，可作为事故备用电源。

（3）分布式能源系统的建设周期相对较短，全年运行时间可达5000～6000h。可以说是在很大程度上提高了性价比，充分实现了天然气的高效使用。

2.2国外分布性能源系统的应用状况

在国外，分布性能源系统已经得到了较广泛的使用。从美国于1978年开始研发这一系统起，世界各国对于分布性能源系统的开拓都相继起步。目前，在欧美国家和一些亚洲国家都已经在分布性能源系统的使用上至臻成熟。以美国为例，截止去年，美国在公共建筑中使用分布性能源系统的数量已经超过1000座，总装机容量超过4.9GW；在工业系统使用布性能源系统的数量已经超过1000座，总装机容量超过45.5GW。在欧洲也已经达到十分可观的比例。现在，欧洲国家由于分布性能源系统的大量普及，在能源使用效率上也提高了1/4左右。

2.3我国应当如何正确开发和使用分布式能源系统

国外应用分布性能源系统的经验，自然对于我国而言也有着重要的借鉴意义。但是，由于在具体国情上的不同，所以我国在开发和使用分布性能源系统上，也要充分结合我国的国情，不能照搬国外的经验。以建筑用能为例，我国建筑用能的特点是：

（1）我国的城市建筑相对较密集，城市人口大多居住在市中心区，不像国外很多市民选择在郊区居住。

（2）由于我国人口基数大的特点，对建筑用能的总体需求要远远大于国外。尤其是对热水，对空调等方面的需求。

（3）我国的居民区常常与其他区域如工业区，商业区混杂。不像国外，居民区通常与其他区域泾渭分明。

尤其是近年来，随着城市化进程的加快，更是导致了城市内的能源使用压力暴增。这对于分布性能源系统的开发和使用，是个得天独厚的机遇。

2.4以某大学城能源站为例，兼谈应用分布性能源系统在我国的开发和使用

基于分布式能源系统的主要设备建立不同能源系统，根据冷热电负荷需求、能源价格和设备技术信息等，运用非线性整数规划方法，建立分布式能源系统的优化模型。这是分布式能源系统开发和使用的初始原则[3]。以某大学城为例，这是一片面积达到18km2的区域，总人口达30万，其中大学生20万，居民10万。其中学生每天需求60℃的热水共40L，居民每天需求60℃的热水共60L。如此庞大的人口基数和需求量，决定了一方面能源的供应要确保连续性；另一方面又要尽可能地做到节能，减少能源的浪费。

目前，该能源站选用2台FT8 Twin燃气轮机，单台发电输出为51.35MW，一次发电效率为38.4%。由于2台FT8 Twin燃气轮机的并联组合，带一台发电机，一台余热锅炉和一台汽轮机，所以在实际的运行中，基本能满足整个大学城的需要。最大程度上实现了资源的充分利用，减少了资源浪费。这对于我国的布性能源系统的开发和使用，是一个具有推广价值的范例。最大程度上实现了资源的充分利用，减少资源浪费，这无疑是十分符合我国的国情的。

3　天然气市场开拓分布式能源的作用

即使是对于经营天然气的城市煤气公司而言，DES也是它们扩展天然气市场的重要方向之一。以广州煤气公司为例，它和大鹏企业签订的一期合同达到了410000m3/d，远期目标为1200000m3/d。但到了2006年，只能供应128000m3/d，仅仅能够满足不到二十万人口的日常使用。

已具有天然气项目的该地区，通过发展DES项目，能够得到更多开拓市场的机会，而还没有开发天然气项目的地区，如果选择在一开始就规划DES/CCHP项目，就不需要面对联合循环电站和城市煤气的两难局面。对于沿海有LNG项目的地区而言，采用罐箱运输和管网输送相互配合的送气方法，可以保证在节省运输成本的同时，也不会受制于管道覆盖范围的影响，这也是目前开发天然气市场最高效的方式。

目前利用天然气发电是最主要的领域，利用天然气联合循环发电的方法，其发电效率可以达到一半以上。主要的发电方式有两种：第一种是建造大型的联合循环发电厂，将发电项目集中入网；第二种是建立DES/CCHP，在某些冷、热、电的负荷中心或单独的建筑工厂采用分布式发电系统。

4　结语

对于电网企业来说，采用DES/CCHP并不会对整个电网形成冲击，也能够保障电力企业的利益。对于目前我国缺电严重的现象来说，一味地采用远距离输电会徒增损耗。DES/ CCHP能够直接供应电力和热能，在很大程度上减轻远距高压电网的工作负担，并为电网起到错峰填谷的作用，另外，DES/CCHP需要电网对频率和安全性的保障，因此电网企业还可以适当收取一些费用，协调两者之间的利益，共同发展。

[1]李 娜.天然气分布式能源系统的发展[J].电力科技与环保，2013，4（6）：56～60.

[2]姜子昂，冯 勐，张 宏，李 隽.关于推动中国天然气能源革命的思考[J].天然气工业，2015，3（2）：152～155.

[3]张 涛，朱 彤，高乃平，吴 竺.分布式冷热电能源系统优化设计及多指标综合评价方法的研究[J].中国电机工程学报，2015，14（6）：252～255.

F426.22

A

2095-2066（2016）31-0134-02

2016-10-13

王 坤（1979-），男，汉族，内蒙古通辽人，工程师，本科，主要从事企业管理工作。