浅谈天然气分布式能源供应系统

邹金洲

摘 要： 在高效利用能源上，天然气电、热、冷三联供系统是目前典型的分布式能源利用方式，在我国的十三五能源规划中，对天然气的分布式能源应用都做出了详尽的规划，以此为契机，将有效促进我国天然气的高效利用，本文从天然气分布式能源供应系统的概念入手，分析了系统的特点和组成，为大家在这方面提供一些思路。

关键词： 天然气；分布式能源；供应系统

众所周知，中国是世界重要的工业生产国，这样我国既是工业生产大国，同时也是世界上名列前茅的能源消耗大国，而且这种能源消耗又是低效的，我国的单位GDP能源使用率一直处于世界的平均线以下，这就造成了国家能源的浪费。同时由于能源利用率较低，而高速增长的经济又促使我们使用更多的能源，这就造成了严重的环境污染，近些年来，大家都非常关心的PM2.5指标居高不下，就是能源污染的直接后果。

党的十九大报告中，提出“加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。构建市场导向的绿色技术创新体系，发展绿色金融，壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业。推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。推进资源全面节约和循环利用，实施国家节水行动，降低能耗、物耗，实现生产系统和生活系统循环链接。”在高效利用能源上，天然气电、热、冷三联供系统是目前典型的分布式能源利用方式，在我国的十三五能源规划中，对天然气的分布式能源应用都做出了详尽的规划，以此为契机，将有效促进我国天然气的高效利用，对于推动能源生产和消费革命，促进资源节约、节能降耗，缓解大气环境压力，有着十分重大的实际意义。

1 天然气分布式能源供应系统的概念和特点

1.1 天然气分布式能源供应系统的概念

天然气分布式能源供应系统是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率超过70%，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应系统，是天然气高效利用的重要方式。

1.2 天然气分布式能源供应系统的特点

天然气分布式能源供应系统的特点主要有四点。

1.2.1 能源的利用效率高

天然气分布式能源供应系统是将能源负荷中心的天然气就近进行充分燃烧，通过燃气轮机或燃气内燃机发电，发电产生的余热通过系统内的余热锅炉、蒸汽轮机、溴化锂吸收式冷温水机组等设备利用，实现冷、热和电能等能源的联合供应，在天然气利用过程中能够使燃料利用率处于超临界状态，实现天然气能源利用率最大化。

1.2.2 可有效的降低对煤炭资源的依赖

目前我国主要是利用煤炭进行发电或供热供冷，而火电汽轮机组余热利用率低，能耗较高，同时对于水资源的消耗较大，并产生二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等多种污染物，而天然气分布式能源供应系统中主要是依靠天然气做燃烧介质，其燃烧过程中，基本不产生二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等物质，而且天然气相比煤炭运输更为便捷和高效，存储方式简单。

1.2.3 便于对能源的调节和利用

在对电能利用过程中，能源转化方式较为单一，这样极易造成用电高峰的出现，而在天然气分布式供应系统中，天然气利用过程中可以实现电、热、冷多重能源的转化，同时启用和停止较为方便，可以实现错峰运行，可以大大缓解用电峰谷调节压力，实现了天然气和电网季节峰谷差的互补调剂，保证了电网的平稳运行。

1.2.4 便于实现小型化和自动控制

天然氣分布式能源供应系统中核心部件是天然气发电系统，这个系统由于燃烧介质的不同，可以实现小型化，既可以实现家庭化和小区化，也可以建成连片使用模式。由于设备的小型和便捷，就能够实现自动化控制，特别是在分布式供电过程中，可以通过电网集中调度系统实现远程控制。

2 天然气分布式能源供应系统构成

天然气分布式能源供应系统主要由供电系统、供冷系统、供热系统和自动控制系统四部分组成。

2.1 供电系统

天然气分布式能源供应系统中的供电系统核心就是燃气轮机和燃气内燃机，在对于电力需求量较大时，选用燃气内燃机作为发电机组，如果电热冷联供能源较多时，一般选用燃气轮机，若是负荷容量变化较大的场所，可以选用微燃机。发电机组发出的电能，经过变压和调压可以将负荷中心用不完的电能，进行燃料电池进行存储或反送至380v的市电电力网中，如果天然气发电机组较大也可以将电能反送至10KV的大电力网中。同时供电系统也可以直接使用市电或大电网的电能。

2.2供冷系统

在供冷系统中主要核心设备为溴化锂吸收式空调机组和余热利用型冷热水水机组，一般制冷功率较大的场所大多选溴化锂吸收式空调机组，若是负荷变化较大的多选用余热利用型冷热水水机组。

2.3 供热系统

在供冷系统中主要核心设备为溴化锂吸收式空调机组和余热利用型冷热水水机组，这两机组也是利用内燃机在燃烧天然气产生电力后的余热，将内燃机产生的400多度的高温烟气引入烟气热水型余热直燃机组， 在其内部进行热量交换，缸套水则通过板式换热器进行热量转换， 转换完毕后可以为负荷中心提供 60℃的热水进行循环供暖。

2.4 自控系统

天然气分布式能源供应系统的控制核心就分布式控制系统即DCS，这个控制系统通过分散在各分系统中PLC器件，将天然气发电机组、供热、供冷和电力控制单元的状态信号经过汇集后传送到分布式控制系统中，经过事先编制的管理程序，做出响应，并发出动作指令，自动对设备进行调控，同时在PLC器件中具备远程信号控制功能，可以将上述信号传送到中央控制室，可以将发布于不同地点的单个天然气分布式能源供应系统，进行集中控制，并实现远程控制，

3 天然气分布式能源供应系统的发展制约因素

3.1 天然气的分布不均

众所周知我国的能源需求中心多集中在东部沿海地区，而能源出产地又大多集中于西北部地区，目前虽然我国已经实现了西气东输的重大工程的完工，但是长途的运送又加高了能源的价格，现在为解决这一问题，国家加大了天然气的远洋运输，随着我国能源进口量的增加，使得我国油气的对外依存度已达到70%，因此，为减少天然气的普及使用，我们还应加大气源的勘探，同时还的加大新的垃圾制气和生物制气的研究，扩展可用气体种类。

3.2 缺乏统一的标准和协调机制

由于我國的天然气分布式能源供应系统尚处于研究阶段，还未在全国进行广泛推广，国家对于天然气分布式能源供应系统的设备、建设标准都未形成统一的规划，同时一些核心设备还不能实现国产化，特别是燃气轮机、燃气内燃机等大型发电设备主要依赖进口。同时由于分布式能源供应还未广泛展开，这就形成电力、天然气、能源和市政建设、规划之间未能建立有机的协调机制。

4 结论

天然气分布式能源供应系统在提高能源的高效利用和节能减排两方面，社会和经济效益有明显的优势，目前分布式能源供应系统还处于发展初期，但是伴随人们环保意识的提高和科技水平的发展，天然气分布式能源供应系统在不久的将来，会得到大力的推广。

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