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1、天然气分布式能源项目基础知识 2015年8月 最新信息 1 近日 华电 厦门 分布式能源有限公司的2个集中供热项目 华电厦门集美分布式能源站一 二期项目 和1个资源共享设施项目列入集美 杏林 台商投资区循环化改造示范试点园区的9个重点项目之中 获批中央财政资金支持 2 2015年7月13日 国家能源局发布 关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见 进一步明确可再生能源发展 十二五 规划把新能源微电网作为可再生能源和分布式能源发展机制创新的重要方向 3 截止到2014年底 我国已建和在建天然气分布式能源项目装机容量已达380万KW 其中已建成项目82个 在建项目22个 筹建项目53个 一 分布
2、式能源概念 世界分布式能源联盟的定义 分布式能源是分布在用户端的独立各种产品和技术 包括 1 高效的热电联产系统 功率在3KW 400MW的燃气轮机 蒸汽轮机 内燃机 燃料电池 微型燃气轮机等 2 分布式可再生能源 包括光伏发电系统 小水电 生物能发电以及风力发电 国家发改委的定义 分布式能源是利用小型设备向用户提供能源供应的新型能源利用方式 与传统的集中式能源相比 分布式能源接近负荷 不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输送 可大大减少线损 节省输配电建设投资和运行费用 由于兼备发电 供热等多种能源服务功能 分布式能源可以有效的实现能源的梯级利用 达到更高的能源综合利用率 一 分布式能源概
3、念 实际上 分布式能源技术组合包括柴油和燃气往复式发动机 燃气轮机 燃料电池 太阳能电池板和小型风机 虽然没有标准定义 中国业界普遍认为分布式能源 相对于传统的集中供能方式而言 是指将冷热电系统以小规模 模块化 分散式的方式布置在用户附近 可独立地输出冷 热 电能的系统 分布式能源灵活性高且适于许多应用领域 包括电力 机械能源和推进系统 可独立工作或在集成式网络内一起工作 以满足大型和小型能源用户的需求 一 分布式能源 天然气 概念 1 天然气分布式能源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 综合能源利用效率在70 以上 并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式
4、是天然气高效利用的重要方式 与传统集中式供能方式相比 天然气分布式能源具有能效高 清洁环保 安全性好 削峰填谷 经济效益好等优点 2 天然气分布式能源就是在用户终端实现冷热电三联供 也叫CCHP CombinedCooling Heating Power 它主要是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电 对作功后的余热进一步回收 用来制冷 供热和生活热水 就近供应 二 天然气分布式能源概念 主要特点 1 它将能源系统以小规模 数千瓦至50MW 模块化 分散式的方式布置在用户附近 2 可独立地输出冷 热 电三种形式的能源 天然气利用率高 大气污染物排放少 是一种高效的能源综合利用方式 3 供
5、电原则上以自用为主 并网不上网 并网的目的是调峰和应急 二 天然气分布式能源概念 分布式能源是相对于传统的集中式供电方式而言的 是指将发电系统以小规模 小容量 数千瓦至15MW 模块化 分散式的方式布置在用户附近 可独立地输出电 热和冷能的系统 其中燃气冷热电三联供系统属于分布式能源 二 天然气分布式能源概念 概念小结什么是 分布式天然气 是梯级利用能源方法之一 以天然气为燃料 通过 冷 热 电三联供 等方式 在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式 综合能源利用效率一般可以达到70 以上 是天然气高效利用的重要方式 什么是 冷 热 电三联供 天然气冷热电三联供示范项目的工作原理是以天然气
6、为燃料 利用小型燃气轮机 燃气内燃机 微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电 然后利用烟气余热 高温缸套水等的热量在冬季供暖 在夏季通过制冷机供冷 同时还可提供生活热水 哪些地方正在应用 冷 热 电三联供 目前 分布式天然气系统已经走进了机场 火车站 医院 酒店 商场 写字楼 区域型分布式能源则可应用在大学 CBD 中央商务区 度假村 工业园区 不仅如此 现在还有部分新城区 偏远城镇和农村等超大型区域也在利用分布式天然气发电 分布式能源没有统一的定义 发展处于探索阶段 在中国 相关配套政策 技术 设备等都正在逐步出台 三 天然气分布式能源的基本原理 三联供系统基本原理 能源的梯级
7、利用 三 天然气分布式能源的基本原理 楼宇式天然气冷热电三联供技术是一项先进的供能技术 它首先利用天然气燃烧做功产生高品位电能 再将发电设备排放的低品位热能充分用于供热和制冷 实现了能量梯级利用 因而是一种高效的城市能源利用系统 是城市中公共建筑冷热电供应的一种新途径 三 天然气分布式能源的利用原理 分布式能源的能量梯级利用 三 天然气分布式能源的利用原理 三 天然气分布式能源的利用原理 三 天然气分布式能源的利用原理 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 1 燃气轮机 余热吸收式分布式联产蒸汽型联产系统 余热锅炉透平排气的余热被回收 用以产生蒸汽 夏季用蒸汽驱动溴化锂吸收式机组制冷
8、冬季可利用这部分蒸汽直接供热或驱动吸收式热泵供热 排烟温度多为350 550 发电效率为24 34 冷电比 热电比 通常为1 5 2 5 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 2 燃气轮机烟气吸收式分布式联产直接通过烟气型溴化锂吸收式机组回收利用 没有余热锅炉这一中间环节 排烟温度多为350 550 发电效率为24 34 冷电比 热电比 通常为1 5 2 5 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 3 回热循环燃气轮机 烟气吸收式分布式联产 与简单循环燃气轮机 烟气吸收式分布式联产系统相比 系统增加一套空气预热器 利用排气给空气预热 发电效率相对于简单循环燃机要高 有高达38 冷
9、电比 热电比 多为1 0 1 5 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 4 汽轮机 余热吸收型分布式联产系统 系统性能与机组容量关系很大 容量较小的机组性能比较差 而大型机组生产冷量对外传输半径小 用蒸汽送至用户端然后做吸收式制冷 管道造价高 蒸汽系统以水为循环工质 系统复杂 不适合中小型用户 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 5 内燃机 余热吸收型分布式联产系统 内燃机排气温度350 450 缸套水温度大于90 其余热量占输入燃料能量的30 40 可直接用供热 另外可考虑在烟气型机组尾部增加一级换热器 回收170 以下的余热用于生产热水 冷电比 热电比 通常为1 0 1
10、5 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 6 斯特林发动机 余热吸收性分布式联产系统 该系统与内燃机联产系统相似 斯特林机是一种外部加热的闭式循环发动机 与内燃机相比 斯特林机的排气温度更高 回收利用是更便利 但冷却水温相对于内燃机的缸套水低 同时冷却水带走的热量在全部输入能量中所占的份额较大 三 天然气分布式能源冷热电联产系统的典型流程 7 燃料电池 燃气轮机 余热吸收型分布式联产系统 SOFC固体氧化物燃料电池 单独发电效率为50 60 与燃气轮机组合成混合动力系统 其发电效率可达到70 NOx的排放量低于1ppm 是目前最洁净的能源系统之一 电输出占很大比重 冷电比 热电比 仅为
11、0 2 0 5 此系统技术发展还不成熟 尚处实验阶段 四 天然气分布式能源三联供常用设备及系统形式 示意图一 四 天然气分布式能源三联供常用设备及系统形式 示意图二 五 天然气分布式能源三联供常用设备及系统形式 常用设备图 五 天然气分布式能源三联供常用设备及系统形式 常用设备图 六 天然气分布式能源三联供常用设备及系统形式 各类发电装置特点 七 天然气分布式能源三联供系统项目适用条件及应用 经济性原则 以热定电 燃机满发 三联供系统适用项目特点 电价相对较高的公共用户 有冷 热负荷需求或有常年热水负荷需求的公共建筑 对电源供应要求较高的用户 电力接入困难的用户 需要备用发电机的用户 在目前政
12、策 价格条件下 宾馆 综合商业及办公 机场 交通枢纽 娱乐中心 产业园区等用户适于采用三联供系统 七 天然气分布式能源三联供系统项目适用条件及应用 标准要点适用条件 发电机总容量小于或等于15MW 适用阶段 工程设计 施工 验收和运行管理 供电系统运行方式 推荐与市电并网运行 设计原则 电能自发自用 热 冷 电平衡 七 天然气分布式能源三联供系统项目适用条件及应用 能效指标节能指标 年平均能源综合利用率应大于70联供系统配置指标 余热利用率应大于60 八 天然气分布式能源国内项目应用案例一 北京蟹岛三联供能源中心 一 北京蟹岛三联供能源中心 三联供 热泵 太阳能 冰蓄冷 北京蟹岛燃气冷热电三联
13、供能源站工程是2009年底竣工 2010年初成功投入运行的燃气冷热电三联供工程 该工程以热泵机组配合蓄冷 蓄热装置作为供冷 供热的补充 能源站优先利用发电余热通过烟气热水型冷温水机组供应空调负荷 当发电余热不能满足供应时 由热泵机组配合蓄能设备补充供冷 供热 供能规模 19 6万平方米建筑供电 8 6万平方米建筑空调 生活热水 主要设备燃气内燃机4台 总发电能力3000kW余热烟气热水型冷温水机组 水源热泵蓄热及蓄冰装置 八 天然气分布式能源国内项目应用案例一 北京蟹岛三联供能源中心 北京蟹岛三联供系统原理图 八 天然气分布式能源国内项目应用案例一 北京蟹岛三联供能源中心 蟹岛三联供系统原理图
14、 八 天然气分布式能源国内应用项目 天然气分布式能源是近10多年来顺应形势发展催生出来的新生事物 示范工程较少 经验很少 采用的技术方式也很少 成功案例就更少目前我国已经有40多个天然气分布式能源示范项目在运行 受多种因素影响 约半数在运行 半数因电力并网 效益或技术等问题处于停顿状态 较为成功的案例仅有上海浦东机场项目 4MW 广州大学城项目 150MW 北京燃气集团大楼项目 1 2MW 北京火车南站项目 3MW 等 八 天然气分布式能源国内项目应用案例二 华电厦门集美分布式能源站 华电厦门集美分布式能源站位于集美 杏林 台商投资区工业园区 项目分三期规划投资建设天然气分布式能源站 三期总装
15、机规模为140MW 总投资约10亿元 项目一期工程项目动态总投资为27493万元 含热网投资 项目资本金占20 由华电 厦门 分布式能源有限公司出资建设 其余由商业银行贷款解决 项目建设规模为33 212MW燃气 蒸汽联合循环机组 即一台31 212MW燃气轮机 GELM2500 G4 一台2MW的背压式汽轮机组及一台36 4t h余热锅炉 为保证供热安全 配套建设2台20t h燃气锅炉 用于燃机启动和应急备用 八 天然气分布式能源国内项目应用案例二 华电厦门集美分布式能源站 华电厦门集美分布式能源一期项目分两个阶段建设 其中应急供热工程已于2012年5月投产为园区企业供应蒸汽 主体工程结合中
16、石油西三线天然气管道的建设进度正在建设中 计划于2016年6月投产 二期项目准备新建1台GELM2500 G4RD燃气轮机 1台次高压40t h余热锅炉 1台抽凝式供热汽轮发电机组 二期装机容量为44MW 八 天然气分布式能源国内项目应用案例二 华电厦门集美分布式能源站 九 发展天然气分布式能源项目的制约因素和对策 当前天然气分布式能源主要面临的是燃料成本较高 建设单位投资大 电价与煤电相比不具备竞争力 冷热产品定价标准缺失等问题 可以说 价格问题是制约当前天然气分布式能源发展的核心问题 为促进天然气分布式能源发展 最紧迫的是解决天然气分布式能源上网电价和冷热产品价格的制定 考虑到天然气分布式能源上网电价要远远高于燃煤电厂电价 建议政府 天然气供应企业 电网企业以及社会等四方做到 四个一点 缓解价格矛盾 九 发展天然气分布式能源项目的制约因素和对策 1 政府补贴一点 即政府对企业采取度电补贴或者项目建设资金补贴 降低或取消价格调节基金 或者从可再生能源发展基金等其它相关扶持基金中分出一部分能支持示范项目 2 天然气供应企业优惠一点 为鼓励能源的综合利用 促进全社会形成能源节约理念 在天
