燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能研究

陈云峰

摘 要：分布式能源系统具有“天然气燃气轮机”和“可再生能源互补”两个系统兼并的特点，兼具天然分布式系统覆盖面积广、能源利用率高、天然气能源可再生、可循环使用等优势。本文结合当代天然气能源和可再生能源的运行特征，结合相关技术使用对比，分析了该系统的运行特点和技术要点，并对其发展前景进行了归纳分析，旨在为相关研究提供借鉴。

关键词：分布式供能;可再生能源;天然气燃气轮机

中图分类号：TM61;TU83 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）10-0107-02

Abstract： The distributed energy system has the characteristics of “natural gas turbine” and “renewable energy complementary”， it has the advantages of wide coverage and high energy efficiency of natural distributed system， as well as renewable and recyclable natural gas energy. This paper combined the characteristics of natural gas and renewable energy， combined with the comparison of relevant technologies， analyzed their operation characteristics and technical points， and summarized and analyzed their development prospects， in order to provide reference for relevant research

Keywords： distributed energy supply; renewable energy; Natural Gas Turbine

据相关分析，分布式功能系统的能源利用率能达75%以上，能够满足周边住户全面供热功能需求。在可再生能源技術的影响下，高供能特点能够实现区域能源平衡，全面发挥可再生能源的综合利用特性，降低电网对功能的影响。天然气分布式系统技术灵活多变，在带动当地智能电网技术和能源建设一体化建设的同时，借助太阳能、微风发电技术，可以满足多用户环保型供电需求。

1 分布式功能系统发展

在覆盖电网建设和电厂发展背景下，分布式功能系统具有“综合化、全面化、功能化”的特点，该项技术能源供应方式稳定，具有节能减排、适用区域广泛等特点，但受到国家电网建设以及分布式功能系统的运行影响，国内部分布式功能系统技术的运行法规、国家政策还有待完善。在2010年底，全球发电装机总量已经达到了3 950kW，其中，应用较多的为欧美、日本等国家，我国功能发展市场与之相比，在该项领域不断拓展，装机总量慢慢占据世界比例。目前，我国常用的能源系统是可再生能源和天然气轮机能源技术。

2 分布式功能的系统特点

2.1 机械设备

我国分布式功能原动机主要以内燃机和燃气轮机为主，这些设备主要为分布式功能系统提供发电、排放控制、效率转换等核心功能，具有高效能、强稳定性、低排放量等特点。目前，我国自主研发的燃气轮机、内燃机设备和国外先进设备存在较大差距，大多数供能设备都依靠进口。

2.2 我国分布式功能技术的运用范围

结合我国能源开发强度可以发现，运行相关分布式功能系统依靠天然气和可再生能源。天然气能源开发以微小型汽轮机作为原动力，具有高效率、强技术、高自动化技术的特点。结合天然气配输体系，我国全面建设了“西气东输”的管网环境，对推动天然气能源运用和环境保护具有一定的积极影响[1]。

3 互补分布式供能运用案例

3.1 案例简述

A楼为当地某一中心大楼，建筑总面积为49 500m2，整体采用分布式功能系统，采用了太阳能发电以及冰蓄冷系统、采暖锅炉等综合功能系统，技术先进且高智能化。

3.2 互补分布式供能系统设计

互补分布式供能系统需要的设备装置如表1所示。当该系统正常运行时，在理想环境下能够代替235kW的电力供应。该燃气轮机发电机组运行“并网不上网”的运行模式，发电电流经过逆变进入能源交流母排中，尾部高温烟气被空调机组吸收，这些余热是二次利用能源。

3.3 系统运行及测试

经过设计、组建后，为保障互补分布式供能系统能够实现较好的能源供应，笔者通过长达3 d的运行测试分析发现，该系统发电效率达到了35.57%，制冷机余热回收效率为43.85%，对整个系统运行而言，能源利用效率达到79%。折合成实际能源比例，根据A楼能源供应需求，若预估该能源系统达到2 500h/a，该系统产生能源能够代替电网供电600MWh以上。分析当地二氧化碳排放可以发现，全年预计可以减少排放二氧化碳155 000kg。按照季节运行消耗特征来看，1月份系统消耗效率为79.52%;季节过渡效率为75.26%，夏季系统效率为75.86%[2]。

4 多能源互补系统分析

4.1 技术特点

多能源互补供能系统类型较多，其中，使用最多的是风能和太阳能。有效运用该项技术，能够充分带动可再生能源，如太阳能、光伏能等，通过和天然气能源相协调，优化和调节用户负载，以保证其能够充分稳定供能。受季节性环境的影响，四季之间能源负荷变化较大，要保证系统稳定供能，需要调节器控制技术，完善系统。

4.2 运用智能电网

实际上，在智能电网技术的影响下，分布式供能接入电网能够产生稳定的可再生能源，保障区域内部电网平衡运行和使用稳定性。我国针对该项技术进行以下研究。

4.2.1 区域性可再生能源技术。区域性可再生能源和智能电网运行技术能够实现包括风能、太阳能、生物质和天然气燃气轮机分布式供能，实现分布式功能和蓄能动态调节等功能。

4.2.2 多能源互补类型。多能源互补类型是基于能源系统可模块化组合形式，依据当地用电耗能现状、阶梯能源使用、多类型能源互补等方式，实现多能源互补分布式供能系统建设。这种和区域可再生能源有一定差别，该技术能够实现多种能源，区域性可再生能源交叉范围较局限。

4.2.3 微电网智能化技术。微电网智能化技术能够实现微热、冷网和微电网相关智能供能和用能智能化。该技术因地制宜实现、平衡了当地用电、能源调度，实现了智能化能源配置和输送，在一定程度上完善了当代能源的稳定供应。

4.3 智能互补技术

根据区域内部用电需求和冷热能源需求，先进的燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能系统能够分析该区段的耗能变化规律，使相关单位能够及时根据相关数据进行分析预测，帮助相关检测人员、数据流量分析人员对当代能源数据进行整理和预估。这种智能的互补配置系统能够实现大范围供能，如大型工业园区、住宅小区、乡村、校园企业建设等。该技术供能体系有“天然气分布式供能”“小型风力发电”“储能系统”等。

5 结语

通过对能源综合分析可以发现，燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能能够结合当代微电网技术，实现更多能源储能和收集，实现区域内用电平衡，保障电网稳定操作，为相关区域能源耗能带来更多的经济效益。

参考文献：

[1]隋军，金红光，林汝谋，等.分布式供能及其系统集成[J].科技导报，2017（24）：1158-1162.

[2]李发扬.中国分布式供能系统的现状与发展趋势[J].南京师范大学学报（工程技术版），2009（4）：1136-1143.