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1、天然气开采与综合利用 Natural Gas Exploitation &Utilization Technologies,第五章、天然气的能源利用,第二节、分布式能源天然气高效利用的最佳途径 Distributed Energy System The Best Explorer of Natural Gas Down Stream Market in China,一,从“热电联产”到“分布式能源” From CHP to DES,（一）能源终端供应系统的历史回顾 History Review of Energy End-Use System,热电联产（Cogeneration or CHP）
2、 最早：锅炉汽轮机发电与锅炉直接供热的联合，用背压蒸汽或低压抽汽用于供热以替代低压锅炉供汽。 现在：燃气轮机或者内燃机发电-排烟及缸套、润滑油冷却水以各种方式供热。 冷热电联产（Trigeneration or CCHP） 背压蒸汽或燃机排烟，用吸收制冷生产713的冷水，使供热机组在夏季也有热负荷，提高能源利用效率,（一）能源终端供应系统的历史回顾 History Review of Energy End-Use System,区域集中供冷系统（District Cooling System, DCS） 利用集中设置的大型冷冻机组向一定的范围内（约1.5公里）提供低温循环冷水的供冷系统。 大机
3、组效率高、占地和人员少；节省一次投资、运行费用，提高能源利用效率。 目前最大的区域集中供冷系统规模已达10万RT（冷吨）,（一）能源终端供应系统的历史回顾 History Review of Energy End-Use System,分散式电源系统 Decentralized Electricity System, DES “分散式”是对应于集中式的大电站和大电网而言的；主要目标是缓解电网压力，保障供电安全，节省输电设施投资、损耗和运行费用的效益；是新一代电力系统的发展方向 1999年台中大地震，2000年美、加东部大停电等事件之后对于过于集中的大供电系统的反思,（二）从“联产”到“联供”
4、Cogeneration VS Combined Energy Supply System,联产- Cogeneratoin or Trigeneration 侧重于提高一次能源转换效率-通过“联合生产”不同品位的二次能源：功和热或冷来实现（Production) 联供 - Combined Energy Supply 着眼于提高终端能源供应的效率-一次能源经过各种转换方式组合，最经济、高效地提供用户所需要的空调、采暖、生活热水、蒸汽等各种终端能源服务(Supply) The two concepts are greatly different!,2019/10/23,8,分布式能源站简介:
5、联供模式 Distributed Energy system: Cogeneration Mode,燃气轮机发电机,2019/10/23,9,燃气轮机余热利用的各种组合方案 ConfigurationS of gasturbine DES,（二）从“联产”到“联供” Cogeneration VS Combined Energy Supply System,从“联产” 到“联供”，从电全部上网到“就地直供”，是第二代能源供应系统的重大发展！ The significant development: From “Cogeneration” to “Combined Energy Supply”,
6、 From “All through grid company” to “directly supply” 从为提高发电效率而“尽量利用余热”到“就地组合优化协同供应”,（二）从“联产”到“联供” Cogeneration VS Combined Energy Supply System,“联供”-DES/CCHP与 “联产”- CHP区别的关键： Key of the different between DES and CHP: directly supply VS through grid company 电力内部直供 VS 上网售给电网公司 优越性 Advantages： 更高的能源利用
7、效率-更多用户类型、更大区域 节省电网投资、运行费和损失 提高汽、热、冷的生产-供应系统的效率和经济性,（三）第二代能源供应系统 The Second Generation Energy Supply system,核心-分布式冷热电联供能源系统（DES/CCHP）： 通过各种一次能源转换技术的集成运用，同时满足用户对电、冷、热、汽多种终端能量供应需求。实现对能源的最经济的、环境友好的梯级利用和高效利用。,2019/10/23,13,天然气的最高能源利用热电冷三联产,电,热,冷,功/电,50,（三）第二代能源供应系统 The Second Generation Energy Supply sy
8、stem,分布式冷热电联供能源系统（Distributed Energy System / Combined Cold Heat Power） 1、一次能源经过各种转换方式组合（包括燃机-燃气空调，电压缩制冷，各种水/地源热泵制冷/采暖等等），最经济、最高效率地，直接向用户提供所需要的空调冷水、采暖热水、生活热水、蒸汽等终端能源服务的系统。,（三）第二代能源供应系统 The Second Generation Energy Supply system,分布式冷热电联供能源系统（Distributed Energy System / Combined Cold Heat Power） 2、超越了
9、“特定规模、形式的CCHP组合适应于特定的用户” 的局限；以经济、高效直接提供各种冷、热、汽、电等终端能源服务为目标，构成最优组合 3、关键的不同是：从联产到联供，电力直供 The Key concept: “Cogeneration” / “Combined Direct Supply”，,2019/10/23,16,分布式能源是天然气最佳利用途径 DES is the best way to use Naturla gas,冷热电联供，能源利用效率可达7080% Highest Energy Efficiency 节约社会资源，缓解能源对经济发展的压力 Save Resources, pr
10、omote economy developing 终端用户经济负担大大减轻 Beneficial to users 输变电损耗极小，可显著降低对大电网的依赖性， 有与电网配合调峰的功能,（二）从“联产”到“联供” Cogeneration VS Combined Energy Supply System,分布式冷热电联供能源系统（DES/CCHP） 经济的直供范围： 电：10kV,12公里 空调冷水：11.6公里 1 MPa 蒸汽：1-2公里 60左右采暖和生活热水：45公里 相应的最大经济供应范围：612平方公里,大型分布式冷热电联供能源 VS 联合循环电站 Advantage of lar
11、ge scope DES/CCHP 项目 联合循环电站： 大型城区或工业DES/CCHP： 规模 500-1000MW， 100-300MW， 运行时间 4000h/a, 5000-6000h/a， 效率 55-60%； 70-80%； 单位投资 4000元/kW; 4000-4500元/kW; （另有电网投资5000元/kW）,2019/10/23,19,天然气是 DES的最好能源 NG is the best energy for DES,DES/CCHP的可用能源: 煤、燃油、天然气、煤层气、其它可燃气体 天然气的优点： 1、可以采用燃气轮机或内燃机，联产效率高 2、洁净、无污染 3、方
12、便、量大 4、价格相对便宜,二,分布式能源站技术在国内外进展,美国分布式能源站进展(In U.S.) 1978年开始小型热电联产（CHP） 目前正走向小型冷热电联供（CCHP） 现有6000多个，包括200个大学校园,华盛顿水门饭店安装了土星热电冷系统,分布式能源站技术在国内外进展 Progress of DES abroad,Water Gate Hotel in Washington,2019/10/23,22,美国商用建筑能耗情况 Commercial Building in U.S.,商用建筑采用CCHP后节 能46%。 现在美国有4%建筑利用 CCHP，若达到8%则可减 排30%二氧
13、化碳。,分布式能源站技术在国内外进展 Progress of DES abroad,2019/10/23,23,Opryland 酒店的CCHP 设施,Typical Steam Absorption Chillers for Large Hotel in USA,2019/10/23,24,美国马里兰大学某实验楼多联供系统 A DES in Maryland University,基本表现形式实物图,能量利用率高达84.5%,分布式能源站技术在国内外进展 Progress of DES abroad,2019/10/23,25,表4 美国建筑冷热电联产的不同系统形式比较,美国建筑物冷热电联供
14、的形式（1999年） DES profile in U.S. at 1999,2019/10/23,26,美国冷热电联产进展,2010年： 20%新建商用、写字楼类建筑物使用CCHP 5% 现有商用、写字楼类建筑物使用CCHP 25%的美国能源部CHP项目用户使用CCHP 2020年： 50%新建商用、写字楼类建筑采用CCHP 15%现有商用、写字楼类建筑采用CCHP,康州哈特福德市百货公司楼顶的Solar热电冷系统,2019/10/23,27,A DES in Okasa Airport,2019/10/23,28,A DES in Okasa Airport (Flow sheet),分布
15、式能源与集中供冷 结合效益更好,2019/10/23,29,A DES in Yokohama MM21,分布式能源与集中供冷 结合效益更好,2019/10/23,30,日本建筑物冷热电联供的形式（至2003年初） DES profile in Japan at 2003,目前已5500座（1999年仅142座）,2019/10/23,31,A DES in Kuala Lumpur,分布式能源与集中供冷 结合效益更好,2019/10/23,32,英国分布式能源站已达1000多个 节约能源20%以上，全国累计: 6.5亿英镑/年 CO2排放仅为普通电厂1/4，SO2可忽略不计 大功率UPS，政
16、府、军事基地等带头采用 白厅CHP计划、唐宁街10号区域供热 白金汉宫分布式能源站 部分军事基地分布式能源站计划,分布式能源站在英国 Progress of DES in U.K.,2019/10/23,33,法国Dalkea在欧洲经营200多个分布式能源站 荷兰一公司在欧洲经营分布式能源站1000多个 各国能源构成、价格不同，分布式能源发展条件不同 欧洲各国普遍重视通过提高能源利用效率、发展可再生能源来保护环境,分布式能源站在欧洲 Progress of DES in EU,第二代能源供应系统分布式能源,问题和挑战： Problems, Challenge and Strategy 1、超越法人范围供应和销售电、热、冷、汽 Supply energy service to multi-client 2、更复杂的金融投资、税收、价格监管、运营管理关系 Complicated relation of finance
