时间：2015-12-01 分类：矿业
摘要：我国是一个能源生产大国但又是一个能源资源比较短缺的国家，随着经济的快速发展，能源消费总量的不断增加，污染也是越来越大，众所周知，能源问题已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素。为应对能源与环境、资源以及气候变化的挑战，我国政府提出了多元化、清洁化和高效化的能源发展战略，发展低碳经济和转变经济增长方式已成为我国实现科学发展的必然要求。
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天然气的分布式能源，可实现冷、热、电联产，大幅度提高能源利用率，减少碳排放，改善城市环境，在工业发达国家得到迅速发展。分布式能源传入我国已有10年的经历，但进展较慢，近年来在国家提倡的节能减排形势下，分布式能源也将得到快速发展
1.燃天然气分布式能源的现状
近几年来我国对环境问题越来越重视，节能减排力度越来越大，在国内各地专家学者的大力宣传积极推广下，目前以天然气为燃料的分布式能源已由学术研讨进入工程开发阶段，天然气作为清洁能源的优点日益突出，有越来越多的人认识到分布式能源的重要意义。天然气在我国是优质清洁能源，资源少、价格高，如何合理利用是首要问题。我们认为发展分布式 能源实现热、电、冷联产，优质能源梯级利用是最佳方案。天然气的替代能源一煤层气、沼气和秸秆产气都可在分布式能源中大有作为。
2.分布式能源系统
分布式能源系统是指设置在用户处能够提供能源的生产、存储、转换及相关服务的小型系统。它具有以下特点：
2.1就地设置的小型系统，一般设置在住宅小区、学校、医院、商场、办公大楼和工厂里，系统的负荷一般为1kw～100MW。
2.2采用一种能源生产其他形式的能源。采用的一次能源范围广泛，包括石化燃料、太阳能、水力和生物质能(沼气、秸秆)。
2.3一般能够同时提供冷、热和电，具有较高的轻能源利用率。生产的电(热)能可以单独供用户使用，也能够接入城市电(热)网。
2.4一般具有能量存储的功能。
分布式能源系统是在热电联产系统(以下简称CHP系统)的基础上发展而来的，CHP系统的应用已有超过100a的历史。研究显示，当热电同时利用达到每年4500h时，系统的投资回收期大约为4～5a。这表明热电联产系统产生的热量必须在低热量需求的季节(夏季)也得到利用才能达到经济性要求。因此，有必要在CHP系统中增加吸收式制冷装置，使其成为冷、热和电三联产系统，使能量达到更高的利用率。
本文主要研究以天然气为一次能源的分布式冷、热和电(Combined Cooling Heat and Power)三联产系统(以下简称CCHP系统)。CCHP系统是以能量的梯级利用为基础，能同时为用户提供冷、热和电的一种分布式能源系统。天然气CCHP系统的热动力设备主要有燃气内燃机、微型燃气轮机、燃料电池和燃气外燃机等。
3.分布式能源系统的基本特点
与传统的发电及集中式供热装置相比，分布式能源装置具有以下基本特点：
3.1以天然气等清洁能源为燃料，具有很好的环保效果。
3.2大多建设在生活小区、商业办公、学校等适宜集中供能的用户端，能量传输过程的损失小，具有明显的节能效益。此外，对于避免由于城市电网意外而造成的供电中断事故，具有非常现实的意义。
3.3由于燃用气体燃料，毋需大面积输煤和除灰渣设施，厂区占地面积小，必要时也可建在建筑物的地下室或屋顶，对城市市容影响不大。
3.4系统不需要大量的冷却水，耗水量不到同等规模燃煤电厂耗水量的1/3，节水性能好。这对水资源相对贫乏的地区而言尤为有利。
3.5流程短，设备简单化、轻型化，投资较小，建设工期不足千年。
3.6系统大多采用燃气—蒸汽联合循环的中小型热电联供型式，而燃气轮机的效率主要取决于燃气初温，与机组容量大小的关系不大。因此，不存在传统的小型燃煤电厂或集中供热锅炉房因装机规模小而带来的能源利用效率低下的问题，即不存在所谓的\"规模效益\"问题。
3.7由于存在第6条所述的优点，分布式能源装置特别适合\"庭院式\"或\"小区式\"的热电联供，燃气轮机发电功率可从数十千瓦至数万千瓦不等，根据用户供能面积的大小，灵活选择系统型式。
3.8分布式能源系统启停快，自动化程度高，具有无比优越的调峰性能。正是由于具有上述突出优点，分布式能源装置在西方发达国家得到了迅速发展。例如在德国，40%的电力由分布式电源装置供应。据统计，在美国，仅校园内就有这样的分布式能源联供装置110多座，几乎每所具有一定规模的大学就有一座。
4.需要注意解决的问题
4.1观念转变
一方面，我国城市供能分散一集中一分散的过程，不是简单的反复，而是一种基于先进的节能工艺、控制技术、环保理念和人性化设计基础上的进步，不能以传统的小机组或小火电的观点看待分布式能源系统。另一方面，分布式能源技术与城市较大规模的燃煤集中供热装置并不矛盾，前者主要以天然气等清洁气体为燃料，而后者则以煤为燃料，其环保效果和经济性与装置的规模大小关系密切。#p#分页标题#e#
4.2政策支持
分布式能源系统建成后，所发电力的多余部分应输送到电网，并且与城市骨干电网建立可靠的联接。这是系统正常运营的前提。但是，我国电力行业现状是壁垒保护严重，大大阻碍了分布式能源技术的推广。其它政策要素还包括气价、电(热)价的确定机制等。政策支持问题不解决，分布式能源的迅速发展就无从谈起。
4.3成本分担机制
我国天然气资源分布不均。大量的天然气通过长输管道从资源地输送到经济较为发达的地区，气价往往较高，用它作分布式能源装置的燃料，成本必然会高，在市场上缺乏竞争力。但是，应该看到，分布式能源装置能源利用效率大大提高，输送环节的损失少，可以部分弥补因燃料成本高所带来的效益损失。此外，更为重要的是，虽然以煤为燃料的企业自身燃料成本低，生产经营竞争力相对较强，但带来的环境问题使国家和普通百姓无形之中被动地分担了大量的社会成本，国家每年亦需花费大量的投资用于改善大气质量。
通过城市燃料的更新换代，分布式能源技术将大大改善人民的生活环境，造福于全社会，增强全社会的可持续发展能力。因此，在取得整个社会共识的前提下，应建立由电力、环保、燃气、用户、生产企业共同承担的成本分担机制，保证该技术的顺利推广和实施。
4.4配套工程
分布式能源装置的配套工程主要包括市政输气管道和连接用户的供热、供冷管网，而供电系统则与现有系统没有任何差异。在城市建设中，除大型写字楼、商场外，很少考虑集中供冷问题。大量的社区、学校也基本沿用原有的冬季集中供暖、夏季分户电空调制冷的模式。这将为以后推广使用分布式能源带来很大的难度。因此，新项目的建设应有一定远见性，充分考虑建设节能环保的供能系统的需要。
4.5法律支持
除了制定专门法律法规对以中、小型燃气轮机热电联产为普遍型式的分布式能源系统给予支持外，国家还应统筹修订现行《电力法》、《节能法》，确保法律的统一性和有效性。美国《公共事业设施法》要求大型公共建筑必须安装小型或微型燃气轮机发电系统的做法值得我国效仿。
5.结语
分布式能源技术已成为世界能源技术的发展潮流，符合事物发展的客观规律，当前，我国经济快速发展，但发展过程中遇到的环保、电力紧缺及负荷峰谷差大的问题日益突出。传统的大容量、大机组、高参数的集中式发电装置的建设模式无法完全解决这一问题。在这种情况下，分布式能源必将发挥积极作用，重点解决该技术推广应用过程中存在的政策障碍和法律环境不完善的问题，以使该技术早日服务于我国的能源工业，造福于人民生活。
参考文献：
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