全球分布式能源利用狀況分析

天然氣分布式能源是指分布在用戶端，主要使用天然氣為燃料，冷熱電聯(lián)產(chǎn)、實現(xiàn)能源梯級利用，是清潔、高效、靈活的能源供應(yīng)系統(tǒng)，是天然氣高效利用的重要方式。天然氣分布式能源系統(tǒng)利用發(fā)電以后產(chǎn)生的煙氣余熱實現(xiàn)夏季供冷、冬季供熱，且一年四季供應(yīng)生活熱水，能節(jié)約大量空調(diào)用電，所發(fā)電力除滿足自身需求外，就近上網(wǎng)，替代部分煤電。具有能效高（綜合能源利用效率在70%以上）、清潔環(huán)保、安全性好、削峰填谷、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點。

冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)（CombinedCoolingHeatingandPower，簡稱CCHP）是天然氣分布式能源的典型形式，即以小規(guī)模、小容量（設(shè)計產(chǎn)能吻合區(qū)域能量負(fù)荷）、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近，獨立的輸出冷熱、電能的系統(tǒng)。

傳統(tǒng)電廠將燃料轉(zhuǎn)換為電能后，往往拋棄了大量多余的熱能。分布式發(fā)電具有與負(fù)荷相適應(yīng)的規(guī)模與位置，能夠合理經(jīng)濟(jì)地回收這些熱能，用戶需利用自身設(shè)備內(nèi)或附近的組合式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)就能同時獲得熱能和電能。

冷熱電聯(lián)產(chǎn)既能滿足能量供應(yīng)，還具有低成本、高生產(chǎn)率等優(yōu)點。其最常見的形式是燃?xì)?mdash;蒸汽系統(tǒng)，能源綜合利用效率達(dá)80%。

天然氣（或煤層氣等）燃燒產(chǎn)生1100攝氏度以上的高溫氣體，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)作功發(fā)電。用余熱鍋爐收集從燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫?zé)煔獾挠酂?，產(chǎn)生的中壓蒸汽推動蒸汽輪機(jī)發(fā)電或在冬季直接供暖。在夏季，采用溴化鋰吸收式制冷技術(shù)，充分利用塬用于冬季采暖的蒸汽進(jìn)行供冷，即構(gòu)成了熱—電—冷多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

圖1：天然氣分布式能源項目典型流程圖

區(qū)域型系統(tǒng)主要是針對各種工業(yè)、商業(yè)或科技園區(qū)等較大的區(qū)域所建設(shè)的冷熱電能源供應(yīng)中心。設(shè)備一般采用容量較大的機(jī)組，往往需要建設(shè)獨立的能源供應(yīng)中心，還要考慮冷熱電供應(yīng)的外網(wǎng)設(shè)備。

樓宇型系統(tǒng)則是針對具有特定功能的建筑物，如寫字樓、商廈、醫(yī)院及某些綜合性建筑所建設(shè)的冷熱電供應(yīng)系統(tǒng)，一般僅需容量較小的機(jī)組，機(jī)房往往布置在建筑物內(nèi)部，不要要考慮外網(wǎng)建設(shè)。也稱為建筑冷熱電聯(lián)產(chǎn)（BuildingCoolingHeating&Power，簡稱BCHP）。

CCHP通過能源梯級利用，使能源綜合利用效率提高到80%。燃?xì)饫錈犭娙?lián)供以天然氣為主要燃料帶動燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)等燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備運行，產(chǎn)生的電力滿足用戶的電力需求，系統(tǒng)排出的廢熱通過余熱鍋爐或者余熱直燃機(jī)等余熱回收利用設(shè)備向用戶供熱、供冷。經(jīng)過能源的梯級利用使能源利用效率從常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的40%左右提高到80%左右，節(jié)省了大量一次能源。

圖2：天然氣分布式能源系統(tǒng)能量梯級利用

使用CCHP的先決條件是有較大的熱負(fù)荷，同時要求冷熱負(fù)荷穩(wěn)定。雖然微型燃機(jī)發(fā)電效率己從17%-20%上升到當(dāng)前的26%-30%，但以微型燃?xì)廨啓C(jī)作為動力的簡單的分布式供電系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)功效率依然遠(yuǎn)小于大型集中供電電站。冷熱電叁聯(lián)供系統(tǒng)如果僅作為發(fā)電使用不考慮利用余熱的效益，則發(fā)電成本高于目前市電平均價格，單獨發(fā)電是不經(jīng)濟(jì)的。對于熱負(fù)荷變化較大的建筑物或者負(fù)荷率很低的場所，能源綜合利用效率一般很難達(dá)到期望的效果，并且發(fā)電機(jī)的使用壽命也會受到影響。

CCHP成本中燃料占67%~78%，其經(jīng)濟(jì)效益受公共事業(yè)部門所制定的電價、氣價、熱價影響較大。對CCHP系統(tǒng)運營有利的趨勢是電價上漲、熱價上漲、氣價下跌。這些價格的制定與補(bǔ)貼受制于多方博弈，取決于政府行為，在中國氣電比價高的特點下更是如此。從天然氣公司得到的供氣價格高于燃?xì)怆姀S發(fā)電成本價，能否采取燃?xì)饧竟?jié)性差價或補(bǔ)貼等優(yōu)惠制度很重要。發(fā)達(dá)國家在推廣分布式能源過程中，均給予大量補(bǔ)貼;從前期設(shè)備投資到后期運營維護(hù)階段的氣源價格、上網(wǎng)電價補(bǔ)貼等。