天然气分布式能源应用

(中国石化集团新星石油有限责任公司 北京 100083)

天然气分布式能源应用

曾毅

(中国石化集团新星石油有限责任公司北京100083)

一、天然气分布式能源概念概述

所谓“分布式能源”(Distributed Energy Sources)是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅，利用一切可以利用的资源；二次能源以分布在用户端的热电冷联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源气梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。

在实践中，人们把利用天然气为主燃料，通过冷热电联供方式实现能源梯级综合利用，一次能源利用效率超过70%，贴近负荷中心就地实现冷热电三联供的分布式能源系统，统称为天然气分布式能源。天然气分布式能源是在热电联产系统基础上发展起来的一种总能系统，它直接面向用户，按用户需求供电、供冷、供热、供应生活热水等。天然气分布式能源集燃气轮机、燃气内燃机、吸收式冷热水机、压缩式冷热水机、热泵、吸收式除湿机和能源综合控制等高新技术和设备于一体，通过对输入能量及内部能流根据热能品位进行综合梯级应用，以达到更高的能源利用率、更低的能源成本、更高的供能安全性和更好的环保性能等多功能综合目标。推广和发展天然气分布式能源，是解决我国能源与环境问题的重要技术途径，也是构建未来新一代能源系统的关键技术。

二、天然气分布式政策体现

2011年10月9日，国家发改委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布《天然气分布式能源指导意见》，分布式能源将由此迎来发展的春天。相应政策主要体现在以下五个方面：

规划先行：政府制定天然气分布式能源专项规划，并与城镇燃气、供热发展规划统筹协调。

标准配套：政府部门制定电力并网规程和申办程序、科学合理的环保规定以及配套适用的消防条件。

投资补贴：对分布式能源项目适当给予投资补贴。

截至到2016年7月底为止，我国一共3个城市明确出台了天然气分布式能源项目补贴政策(装机容量补贴)，分别是上海、长沙、青岛。

邯郸市也出台了相关政策，只是免税。

北京曾传闻出台2000元/千瓦的补贴政策，最后不了了之。

其他城市单体项目也或多或少得到过政府补贴，但都是一事一议，并没有以文件的形式明确发出。在国家层面也没有具体的补贴政策出文。

政策倾斜：政府土地部门给予优惠价格提供土地。政府在上网、电价、气价、供热价格等方面给予优惠。在近期内还可以给予分布式能源设备进口免税优惠。

金融支持：金融系统大力支持分布式能源发展，积极贷款，保证资金供应，在利息上给予一定的优惠政策。

未来到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模达到5000万千瓦，初步实现分布式能源装备产业化。

三、天然气分布式能源技术路线

(一)天然气分布式能源的技术路线总体思路

对分析热机性能至关重要的热力学第二定律，用来分析能源利用充分与否，研究提高热机效率的方向。在理想条件下(恒温传热、没有任何摩擦发生)，理想热机的热效率为：η=1-T2/T1，其中：T1是高温热源(工质)向热机传热的绝对温度，T2是热机废气向低温冷源传热的绝对温度。显而易见，对理想热机而言，高温热源的绝对温度T1越高越好，低温冷源的绝对温度T2越低越好。诚然，理想热机效率高，实际的热机效率相应也高。T1高，表示能源所产生的工质(燃气或蒸汽)温度高，称做高品位能源。T2低，表示热机废气的温度比较低，就叫做低品位能源。高品位能源用在热机上最好，因为可以得出较多的机械功；低品位能源就只能作为提供生产较低温度的蒸汽或热水之用，如170 ℃以上的热能尚可用于驱动吸收式制冷机组，而60 ℃以下的热能就只好充当加热冷水使用，各得其所。这就是说，能量品质存在高低差异，依其温度而定，是呈现梯次的。不过，无论多高温度的热量也不可能完全转化为功，因此只有综合考虑能量所具有的数量和品质两方面的属性，逐级地转化能量并尽量缩小两级之间的温差，才能实现能量的有效利用。天然气分布式能源采用燃气轮机(或燃气内燃机)与吸收式制冷机联合；先将天然气燃烧产生的1 000 ℃以上高温燃气用以驱动燃气轮机(或内燃机)做功、发电，再利用300～500℃的发动机排气通过余热锅炉产生蒸汽：在夏季用于驱动吸收式双效溴化锂蒸汽型机组，对外提供7 ℃左右的冷水，供制冷空调；在冬季则通过换热器提供65 ℃的热水以供暖(在复杂循环中，则先用较高温度的蒸汽驱动汽轮机发电，再用汽轮机排汽驱动吸收式制冷机)，从而实现能的综合梯级利用。

天然气分布式能源的总体思路，是根据“温度对口，热能梯级综合利用”原理，在系统的高度上综合考虑能量转换过程中物理能的梯级利用，通过合理安排不同品位和形式的能量、以及各分系统构成的优化匹配与转换利用，总体合理地利用不同品位的物理能；即着眼于更好的总效果，而不拘泥于单一设备或工艺过程的能源利用率或其他性能的提高。核心问题在于能的综合梯级利用，即按能量品位的高低，“高能高用，低能低用”，进行梯级利用；尽量做到“物尽其用”，避免“大材小用”。从而得到在经济效益、能源利用率和碳排放三方面都比较满意的一体化系统。

(二)天然气分布式能源技术路线的特点

作为新一代的供能模式，天然气分布式能源是集中式供能系统的有力补充。它具有分布式能源系统的所有特点。

1.能源损失少、输送成本低、供电安全天然气分布式能源作为服务于当地的能量供应中心，直接面对当地用户的需求，就布置在用户附近，于是便简化了系统提供用户能量的输送环节，从而减少了能量输送过程的能量损失与输送成本。根据国际分布式能源联盟提供的数据，目前有相当数量的发电量损耗在输配电过程中；若从用户端计算，集中式供电的一次能源利用率尚不足三分之一。而天然气分布式能源的一次能源利用率超过70%，甚至可高达90%。直接安置在用户近旁的天然气分布式能源与大电网相互配合，有力地弥补了大电网在安全稳定性方面的可能不足，可有效提高用户的供电安全性。尤其是在电网崩溃或意外灾害(如地震、暴风雪、严重冰冻、战争、人为破坏等)情况下，仍可确保对重要用户的安全供电。

2.装机容量多为中小容量，灵活性大，调控简便天然气分布式能源，主要是针对局部用户的需求，其系统容量受到用户需求的制约。因此，相对于集中式供能系统而言，其装机容量仅为中、小容量(kW级至MW级)；其中楼宇型天然气分布式能源的装机规模通常都在20 MW以下；但区域型天然气分布式冷热电联产系统，由于供能规模较大，装机容量达到100～200 MW范围；装机容量超过200 MW以上的则限制发展。由于天然气分布式能源与用户的需求紧密结合，系统规模小，灵活性大，天然气分布式能源往往便于调节，系统性能亦有所改善，节能减排优势凸显。与传统供能系统相比，每100 万kW的电力装机容量，每年个可节省78 万t以上标准煤，减少排放208 万t的CO2和约3万t的SO2。

3.多能源输入，多功能输出随着经济、技术的发展，特别是可再生能源的积极推广应用，用户的能量需求趋向多元、目标各异；又，能源技术的发展，特别是可再生能源技术渐趋成熟，可供选择的技术也日益增多。天然气分布式能源作为一种开放性的能源系统已显现出多功能发展趋势，既可包容多种能源输入，又可同时满足用户的多种能量需求和其他性能要求。

4.系统集成呈现多领域、多学科交叉协同特征天然气分布式能源系统集成技术与时俱进，呈现多领域、多学科交叉协同特征，专业广、层次深；对流程设计、产品性能、运行模式、工程经验等有较高要求。因此针对用户具体需求(高效、可靠、经济、环保、可持续发展等)的集成方式多种多样，层出不穷，具有很明显的个性特点，复制性比较差。新型的天然气分布式能源通过选用合适的技术，经过系统优化和整合，可以更好地同时实现多个功能目标，满足用户的特殊需求。

(三)天然气分布式能源的技术路线关键

与传统的、单一功能的简单热力循环和热电联产系统相比，天然气分布式能源是一种更加复杂的能量转换利用系统。它不是各种用能子系统的简单叠加，而是一个通过系统集成将非热力循环系统与热力循环系统有机地结合在一起、来同时满足能源和环境性能等多目标需求的复杂系统。其总体性能不仅与各子系统的具体形式和性能参数有关，更为重要的是还取决于系统构成的流程方式以及各子系统间的热力参数匹配情况。因此，系统集成技术涉及到分布式冷热电联供系统的各个层面，是决定天然气分布式能源成败的技术关键。合理科学的系统集成，不仅可以使能源动力系统达到提高能源利用率和降低污染的目的，而且可以降低系统中其他联产过程的能耗与初始投资。因此，系统集成理论对分布式能源系统的设计优化、系统开拓和应用发展都是至关重要的。系统集成理论的核心问题是能的综合梯级利用和过程一体化原理，其理论基础是总能系统工程热力学。这是一门建立在工程热力学基础上，与系统工程理论、工程控制理论、计算机科学、信息科学、经济学、生态学等学科彼此交叉，相互渗透而发展起来的，并与能源利用实践紧密结合的工程热力学新学科分支。作为由多种能源技术集成得到的天然气分布式冷热电联产系统，系统的集成方法多种多样，各个子系统的选择范围也相当广泛；其中动力技术是天然气分布式能源系统集成的核心技术。动力系统处于天然气冷热电联产系统的上游，通常都是根据动力系统来确定天然气分布式能源所采用的系统集成技术。

目前，天然气分布式能源的动力主要采用燃气轮机和燃气内燃机。此外，还有尚处在研发阶段中的燃料电池，由于其排气温度较高，比较适用于天然气分布式能源，是一种很有前途的未来动力。与燃气轮机相比，燃气内燃机的发电效率较高，电热比较大，部分负荷性能较好。因此，当系统对电力需求较多或经常处于低负荷运行时，就应优先采用内燃机。不过，内燃机的排气温度和缸套水温度都比较低，所能输出的热量相对较少；而燃气轮机的排气温度较高且热流量较大。因此，当用户的热需求较大且对热量的要求较高时，燃气轮机便具有较大优势。制冷机与热泵是天然气分布式能源不可或缺的重要构成。吸收式制冷机组、吸收式热泵、吸收式除湿和蓄冷技术等都是改善分布式冷热电联产系统能源综合利用效率的重要技术手段。具体应用时，应仔细分析用户对冷热电的具体需求，来确定所需的系统规模以及不同能量之间的比例关系，然后结合系统的经济性和可靠性进行最终的选择。因此，通常不存在具有普遍意义的系统集成方案，设计结果往往具有极为鲜明的个性特征，颇难复制。深度集成将更好地体现热能梯级综合利用原理，是进一步挖掘天然气分布式能源潜力的有效手段和技术保证。

(四)天然气分布式能源技术的发展趋势

天然气分布式能源技术的发展作为未来能源发展的发展方向之一，天然气分布式能源的推广运用可以明显缓解能源生产、利用过程所面临的诸多问题。但作为一种由多个子系统集成而成的复杂系统，目前尚处在快速发展的阶段。不同子系统间的集成以及如何与建筑物的需求整合成一体，尚需更深入的研究和实践探索。基于不同的集成水平，天然气分布式能源的发展，大体上可分为三代。第一代：主要是实现了常规动力技术与余热利用技术的简单合成，但存在吸收式制冷子系统的补燃量过大，或电压缩式制冷份额过大的问题，相对节能率在5%～10%(相对节能率的概念是联产系统的能耗减少值与参照系统总能耗的比值。通常都是选择当前使用最广泛的分产系统作为参照，来考察常规系统与联产系统的燃料代价节省情况)。第二代：通过动力技术与余热利用技术的有机整合，构成了较好的综合利用，相对节能率达到10%～20%。目前实施的多数分布式能源系统，可以达到这一水平。第三代：尚处在发展中。在仔细考虑用户不同冷热电及环保性能具体需求的前提下，采用最佳的优化控制方式，使得每种需求都能得到满足，相对节能率将达到20%～30%。调节灵活的天然气分布式能源技术，将带动建筑一体化技术和太阳能技术、微风发电技术以及智能电网技术的发展；其未来发展趋势是：以天然气分布式能源为核心，结合可再生能源构建“小型化区域能源供应网络”，形成多功能互补的智能电网(微电网)与智能冷、热气供应网络。可以合理地预见，世界电力工业，将由传统的“大电厂、大机组、大电网、城市热网”组合的集中供能系统，向以依靠大型发电为主、天然气分布式能源为补充的“多模式互补系统”转变。

(五)天然气分布式能源技术的应用

天然气分布式能源是分布式能源系统的核心技术和最主要的组成部分，它主要用于建筑和过程工业领域。按系统的规模划分，主要有楼宇型、区域型和产业型三种。它们各有特点，要求不同，相应的系统集成原则也有较大差别。概要分述如下：

1.楼宇型天然气分布式能源楼宇型天然气分布式能源面对的是某一建筑(如医院、学校、大型超市、公共设施、宾馆、娱乐中心等)的能量需求，其系统规模较小，由于在同一建筑内不同用户的需求差异不会很大，而且负荷变化方向又往往趋同，供需之间的缓冲空间不大，回旋余地就比较小；这就要求系统必须对用户的能量需求变化作出即时快速反应。为此，联产系统的运行需要紧随负荷变化，运行工况必然要随时进行调整，始终处于被动状态；因此对系统的全工况性能要求就比较高。按系统集成原则，宜采用输出能量比例可调、蓄能调节，同时考虑部分常规分产系统与联产系统优化整合，以及与网电配合的优化运行模式等集成措施予以协调。

楼宇型冷热电联产系统的特点是系统布置相对简单，通常采用燃气轮机-余热吸收型冷热电联供系统。由于燃气轮机的功率范围较宽，可从几kW到200多MW，适用于各种容量规模的天然气分布式能源；其中又以20 MW以下容量的机组应用得最为普遍。燃气轮机余热吸收式冷热电联产系统，按热力循环不同，主要有两种类型，一种是简单循环型，其系统简单、易于维护，但发电效率较低、多在24%～30%之间，适合那些对电需求不高，但对冷热量需求较大的建筑用户；其冷热电比高达1.5～2.5；这在容量1 000 kW以下的系统中应用相当广泛。另一种是回热循环型，适用于冷(热)电比较低的场合，通常为1.0～1.5，此时热能用于发电的比例相对较高。

目前，楼宇型天然气分布式能源应用最多的是单轴燃气轮机，其流程如图1所示。

图1 简单循环燃气轮机—余热吸收型分布式能源流程

近年来，楼宇型天然气分布式能源还出现了一个值得重视的新动向：以燃用天然气的微小型燃气轮机为核心动力的分布式能源异军突起，或将在别墅、庄园得到广泛应用。

在日本，2001年～2002年期间，仅东京燃气公司一家就安装了700多套30～60 kW的微燃型冷热电联供系统(CCHP)。

2.区域型分布式冷热电联供系统

区域型分布式冷热电联供系统面对的是一定区域内若干建筑共同构成的一片建筑群。与单一建筑相比，建筑群的能量需求规模扩大，且由于不同建筑的功能通常不同，相应的能量需求及其变化也会有所不同；因此不同用户的负荷变化很少同步，通常不会同时出现高峰或低谷的情况。因此，联产系统运行时需要考虑负荷的“同时使用系数”，这将加大供应与需求之间的回旋余地，从而降低了对联产系统的全工况性能要求。因此，当规模适当大时，就可以引进高效的燃气轮机——汽轮机发电机组(η=35%～45%)，实现燃气、蒸汽、电力、冷气、热

水的最佳匹配，进一步提高一次能源利用率。如，由华电集团建造的目前全国最大的广州大学城区域能源站一期，就是以2×7.8 MW燃气一蒸汽联合循环机组为基础的天然气冷热电三联供系统。燃气能的38%先经燃气轮机转换为电能，50 ℃左右的烟气在余热锅炉产生4.0 MPa蒸汽，然后进抽凝式汽轮机进一步作功发电；可以抽出部分0.5 MPa蒸汽供给第一制冷站的溴化锂吸收制冷机，余热锅炉排出的50～100 ℃烟气用于加热、供应60 ℃生活用水，不足热量用蒸汽透平冷凝潜热补充；燃气能源利用效率达到78%以上(传统的火力发电厂，煤燃烧发电的利用率仅是35%左右，用煤做燃料发电并供热的热电厂，能源利用率也仅在45%左右)。能源站已于2009年成功运行可为大学城内10所大学及周边20万用户提供全部电力、生活热水和空调制冷。

在可能条件下，还可以考虑由若干个相对独立的中小型分布式能源联合，共同构成一个能源供应网络，从而实现不同建筑物之间、企业之间的能量联接和资源共享，以便根据不同的负荷情况，灵活启、停部分机组，使运行的机组始终处在设计工况附近运行，以利于机组的运行控制。

内燃机——吸收式制冷的天然气分布式能源，发电效率较高，且内燃机价格也比较便宜，在区域型天然气分布式能源中应用也相当普遍，其流程见图2：

图2 内燃机—余热吸收型分布能源流程

我国人口众多、居住密集；发展区域天然气分布式能源十分符合我国国情。在目前城市建设快速发展、推进城镇化和现有公用建筑能量系统改造中，都可以采用规模为50 MW左右甚至规模更大的机组，与几万冷吨(1冷吨等于3.51 kW。指24小时1 t的0 ℃水变成0 ℃冰所需的制冷量)的区域供冷系统或几百万平方米的供暖系统结合，建设区域型冷热电联供系统。6.3产业型分布式冷热电联供系统在产业相对集中的现代工业园区，建设天然气分布式冷热电联供系统，面对的可能是若干产业比较接近的企业，也可能是一个中型企业，相应的用户负荷具有趋同的特征。系统运行时，很容易出现这些企业用户同时处于高峰(或谷底)用能的状况，加之负荷规模比较大，对系统的全工况要求必然很高。因此，在系统布置时，应充分考虑蓄能装置对联产系统高效运行与满足用户负荷的协调作用。当然，必要时还可采取管理措施，安排各企业错开时段用能，避峰填谷。

工业能耗占我国总能耗60%以上，采用冷热电联供系统提高能源利用效率的潜力是非常大的。我国化工、食品、冶金、建材、造纸等过程工业都是耗能大户，在其终端耗能构成中，热电比常常在3以上。用热包括蒸汽和物流加热。不同的过程，需要加热的温度范围各不相同。例如，食品工业用热常在100 ℃左右，建材工业用热则会达到800～1 000℃，炼油工业用热从100 ℃左右到400～500 ℃。工业用冷温度范围很广，从0～20 ℃左右的一般浅冷，到乙烯工业、空气液化分离需要的-180 ℃左右的深冷都有。这些用热、用冷都是可以通过联产和联供技术的集成组合来生产和提供，最终实现更高的能源终端利用效率和最大的经济效益。

四、我国天然气分布式能源的发展现状及趋势

(一)发展现状与存在的问题

目前我国天然气分布式能源发展仍处于起步阶段，国内已建和在建的天然气分布式冷热电联供项目约50多个，装机总容量约600万kW，主要集中在特大城市，如广州大学城、上海浦东机场、上海理工大学、北京中关村软件园、北京燃气集团生产指挥调度中心大楼、中石油创新基地能源中心、湖南长沙黄花机场等。由于各种原因，已建成的50多个分布式能源项目约有过半数正常运行，取得了一定的经济、社会和环保效益，部分项目因并网、效益或技术等问题处于停顿状态。目前我国天然气分布式能源发展中存在着以下4个方面的主要问题。

1.盈利性差制约分布式能源发展

与欧美国家相比，包括我国在内的亚太地区天然气价格较高，导致天然气分布式能源发电成本是普通燃煤电站的2～3倍，竞争力较差。前几年我国天然气价格高企，在电价没有完全理顺的情况下，很多分布式能源项目经济效益得不到保证，规划项目开工率较低。随着天然气价格下调，分布式能源盈利性将得到提升。

2.国家配套政策和机制不健全

目前我国在天然气分布式能源的项目管理、产业规划、优惠扶持政策、技术标准规范等方面还不完善。具体扶持政策有待地方政府进一步落实，实施力度取决于地方的财政能力和用户承受能力。但到目前为止，仅有少数省市针对天然气分布式能源出台了实质性的鼓励政策，且支持力度有限。

3.分布式能源并网上网存在不确定性

《电力法》规定电力销售主体为电网企业，阻碍了天然气分布式能源向用户进行直供。天然气分布式能源的客户群一般是用电价格较高的工商业用户，这类项目的发展一定程度上挤占了电网企业的优质客户。国家电网公司虽然于2010年出台了《分布式电源接入电网技术规定》，但对天然气分布式能源项目并网缺乏执行力，尚无配套和落实措施。

4.核心技术受制于人

我国对燃气发电机组的基础研究力量不足，研发制造滞后于市场需求，目前90%以上机组都需要从国外引进。虽然我国企业与GE等国外燃气轮机制造商合作，但燃气轮机部件和联合循环运行控制等核心技术外方并未转让，导致项目总投资难以下降。此外燃气轮机等核心设备的运营维护成本居高不下，可能影响未来天然气分布式能源的大规模发展。

(二)发展环境分析

1.市场环境分析

(1)提高天然气消费比重是我国能源结构中长期调整的重点方向根据国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》，我国将实施绿色低碳发展战略，未来能源结构调整的方向是：加快低碳能源发展步伐，降低煤炭消费比重，扩大天然气利用比重，不断提高非化石能源消费比重。当前我国天然气市场正处于快速发展期的波动阶段。中石油规划总院预测，2020年和2030年我国天然气消费量将分别达到3500亿m3和5800亿m3，分别占我国一次能源消费的10%和14%，工业燃料和天然气发电是未来增量的重点领域。大力发展天然气分布式能源是扩大天然气消费的重要途径之一。

(2)天然气供需形势缓和为分布式能源发展提供气源保障

根据《能源发展“十三五”规划》，“十三五”期间，我国将实施“天然气消费提升计划”，以民用、发电、交通和工业等领域为着力点，鼓励提高天然气消费比重，预计“十三五”期间天然气消费年均增速13%，2020年达3500亿m3。目前我国国产气、进口管道气、液化天然气的供应格局基本形成，预计2020年和2030年天然气供应能力将分别达到3900亿m3和6500亿m3，供需形势将相对宽松，为天然气分布式能源的发展提供较为充足的气源保障。

(3)气价形成机制逐步市场化有助于提高分布式能源的竞争力

天然气价格改革的最终目标是全面市场化，政府只对具有自然垄断性质的管道运输价格进行监管。目前我国存量气与增量气价格已经实现并轨，并在上海建立了天然气交易中心，引导放开价格后的天然气进入市场交易，提高非居民气价市场化程度。受供需形势缓和、原油价格短期持续疲软影响，预计中短期我国气价不会出现大幅上涨，有助于天然气分布式能源项目降低经营成本，提高竞争力。

(4)冷热需求快速增长有利于发挥天然气分布式能源的优势

目前我国正处于工业化、城镇化加速发展阶段，居民和非居民供热、供冷需求持续快速增长。特别是在京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染防控重点区域和省级重点城市，工业园区、经济开发区、商业建筑的热、冷负荷需求旺盛，而燃煤锅炉热效率低、污染物排放浓度高，发展空间受限。因此通过建设包括天然气分布式能源在内的清洁能源机组实现冷热电联供，可以满足新增供热、供冷需求，替代分散燃煤锅炉，同时有效降低分散供热带来的环境污染。

2.政策环境分析

(1)产业政策鼓励在经济发达地区发展天然气分布式能源

能源发展规划和大气污染防治行动计划鼓励发展天然气分布式能源。《能源发展“十三五”规划》、《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》、《大气污染防治行动计划》均提出，在京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染重点防控区，鼓励发展天然气分布式冷热电联供项目，结合热负荷需求适度发展燃气热电联产项目。预计到2020年，我国天然气发电装机将超过1亿kW，其中天然气分布式能源装机将达到1500万kW。天然气分布式能源开发意见和管理规定明确了项目开发的具体要求。《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(发改能源〔2011〕2196号)提出了鼓励开发建设天然气分布式能源项目的基本原则和任务目标。《关于下达首批国家天然气分布式能源示范项目的通知》(发改能源〔2012〕1571号)、《分布式发电管理暂行办法》(发改能源〔2013〕1381号)和《天然气分布式能源示范项目实施细则》(发改能源〔2014〕2382号)，均提出了天然气分布式能源项目开发的管理要求、实施程序和鼓励措施。实施细则提出由省级政府负责本区域天然气分布式能源示范项目的具体实施工作，并制定鼓励政策和标准规范。

(2)电力体制改革鼓励因地制宜发展天然气分布式能源

《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)提出，未来分布式电源主要采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式，开放电网公平接入，建立分布式电源发展新机制，全面放开用户侧分布式电源市场，积极开展分布式电源项目的各类试点和示范；允许拥有分布式电源的用户或微网系统作为售电主体参与电力交易。随着电力直供政策的落实，分布式能源将迎来发展机遇。

(3)上网电价政策和补贴机制逐步完善

国家初步规范了天然气分布式能源上网电价管理机制。《关于规范天然气发电上网电价管理有关问题的通知》(发改价格〔2014〕3009号)指出，天然气发电价格管理实行省级负责制，新投产天然气热电联产发电机组实行标杆电价政策和气电价格联动机制，最高上网电价不得超过当地煤电上网标杆电价或当地电网企业平均购电价格0.35元/kWh；有条件的地方要积极采取财政补贴、气价优惠等措施疏导天然气发电价格矛盾。

(三)发展趋势

1.与智能微电网融合

天然气分布式能源的特点之一是布局分散灵活，与大电网互为备用，提高供电可靠性和供电质量，但分布式电源也会对电网的电能质量、继电保护等带来不利影响。智能微电网依靠“互联网+”，集各类分布式电源、储能设备、能量转化设备、负荷监控和保护设备于一体，采用先进的电力和控制技术，能够方便灵活地接入一切可利用的分布式能源，通过智能管理和协调控制，最大化地发挥分布式能源的效率，同时可以实现平滑接入大电网或独立运行，最大程度地减少对大电网的影响。因此未来集合天然气分布式能源、风电、太阳能、生物质能、地源热泵、水源热泵、蓄热蓄冷装置等构建的多能互补的智能微网，实现能源供应的耦合集成和互补利用，是天然气分布式能源的一个重要发展方向。

2.带动智能冷热气网发展

调节灵活的天然气分布式能源技术，将带动天然气管网智能控制技术、供热(冷)管网智能控制技术、蓄热蓄冷等蓄能技术的发展，构建以天然气分布式能源为基础的智能区域供能系统。通过智能热(冷)网，连接分布式能源站、换热站和用户，形成三位一体的集成智能供热系统，实现少人值守、远程监控，降低运行成本；采用气候补偿技术，根据室外温度变化情况及时调整热(冷)网调度顺序；对换热站二次侧实施动态监控，实时掌控能耗状况，对能耗数据进行统计、分析，优化控制策略，通过调节阀调整一次侧流量、温度，合理调节各用户供热温度，避免供热温度过高或过低；结合热计量推广，采用大数据和全智能控制策略，根据监控数据、用能时段及用能区域的不同，提高热源和热网全系统对单个用户的需求响应和分级控制，实现独立控制、分时分区供能。

3.开展配售电和能源综合服务业务

电力体制改革9号文推进售电侧放开，鼓励社会资本投资成立售电主体，逐步向符合条件的市场主体放开增量配电投资业务，允许分布式电源企业参与竞争性售电。随着《电力法》的修订，分布式能源实现直供电将成为可能。2016年5月，国家能源局下发《关于支持深圳国际低碳城分布式能源项目参与配售电业务的复函》(国能电力〔2016〕138号)，深圳国际低碳城分布式能源项目成为首个由国家能源局批复的参与配售电业务的天然气分布式能源项目。未来将有更多的分布式能源项目开展配售电业务。由于大多数天然气分布式能源项目服务于新建的工业园区和公共建筑，具有开展增量配电和售电业务的有利条件。通过开展配售电业务，成立区域售电、售热、售冷一体化能源服务公司，实现发、配、售电一体化，实现区域综合能源服务，满足用户多样化和定制化的需求，是天然气分布式能源项目未来的一个重要发展方向。

五、分布式能源在国外的应用

(一)美国的分布式能源应用

美国目前的CCHP系统已逾6000座。政府还规定电力公司必须收购热电联产的电力产品，其电价和收购电量以长期合同形式固定。为热电联产系统提供税收减免和简化审批等优惠政策。

2000年美国商业、公共建筑热电联产980座，总装机490万千瓦；工业热电联产1,016座，总装机4,550万千瓦，合计超过5,000万千瓦。到2003年，热电联产总装机5,600万千瓦，占全美电力装机7%，发电量占9%。2010年这一类的分布式总装机容量约为9,200万千瓦，占全国发电量14%。根据美国能源部规划，2010-2020年将再新增9,500万千瓦装机容量，占全国发电装机容量29%。美国的分布式发电以天然气热电联供为主，年发电量1,600亿千瓦时，占总发电量的4.1%。美国能源部积极促进天然气为燃料的分布式能源系统，利用这些系统为基础发展微电网，再将微电网连接发展成为智能电网。

据美国能源部数据统计，从1998年到2006年，美国分布式热电联产规模翻了一番，装机容量从4600万千瓦增加到8500万千瓦，占全国总装机容量的7.8%，分布式发电站数量达到6000多座，年发电量1600亿千瓦时，占总发电量的4.1%。其中，以天然气为原料的热电联产装机容量达到6180万千瓦，占热电联产总装机容量的73%；天然气项目占热电联产总数量的69%。

(二)欧盟的分布式能源应用

据1997年资料统计，欧盟拥有9000多台分布式热电联产机组，占欧盟洲总装机容量的13%，其中工业系统中的分布式热电联产装机总量超过33GW，约占热电联产总装机容量的45%欧盟决定2010年将其热电联产的比例增加1倍，提高到总发电比例的18%。

德国分布式能源在欧洲占有领先的地位，其中以天然气为燃料的mCHP也占有相当的比重。德国对mCHP政策支持比较复杂，体现在多方面：一是在热电联供法案中规定，mCHP向公共电网售电实行“优先价格法”：小型热电联供设备(<50kW)在投入运行后的10年内，每度电依法享受5.11欧分的补贴。除此之外，由于mCHP节省了输电费用，每度电奖励0.15～0.55欧分;二是在能源税法中规定，只要能够表明mCHP每年能效超过70%，就可以享受退税优惠，每度电为0.55欧分;三是为加快市场引入50kW的mCHP设备，出台了刺激计划，环境部将在10年期间提供400万欧元的财政支持。该计划采取分级基础性资助方法，对最初的4kW发电量，实行1550欧元/kW的补贴，对25kW～50kW范围的补贴为50欧元/kW。另外，设备符合NOx和CO2的排放标准，还可以获得奖励性资助。

过去几十年，几家大型电力公司和输送电网运营商一直支配着德国的电力市场，通过战略定价，限制了分散式发电和市政发电行业的发展。虽然迄今为止激励政策和立法对工业CHP的影响不大，但是，为了实现应对气候变化的承诺，必将引入新的激励政策和立法措施。而从技术方面看，未来德国分散式能源系统占发电市场的份额有可能超过50%，工业CHP将占较大的份额。

法国：对热电联产项目的初始投资给予15%的政府补贴。

英国：免除气候变化税、免除商务税、高质量的热电联产项目可申请政府采用节约能源技术项目的补贴金。

荷兰：建立热电联产促进机构；热电联产的发电量优先上网。

(三)日本的分布式能源应用

日本的分布式发电以热电联产和太阳能光伏发电为主，总装机容量约3,600万千瓦，占全国发电总装机容量13.4%。其中商业分布式发电项目6,319个，主要用于医院、饭店、公共休闲娱乐设施等；工业分布式发电项目7,473个，主要用于化工、制造业、电力、钢铁等行业。

近年来，日本分布式能源发展较快，其中热电联产装机容量超过过去20年的总和。2006年，日本热电联产装机容量达到870万千瓦，占日本电力装机4%。其中，以天然气为原料的热电联产装机容量达到450万千瓦，占热电联产总装机容量的51.2%。