分布式能源技术【2017年做能源的人都来学学】

分布式能源技术【2017年做能源的人都来学学】

一、什么是分布式能源

分布式能源是相对于传统的集中供电方式而言，是指将冷热电系统以小规模、小容量（数千瓦至50MW）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可地输出冷、热、电能的系统。分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和天然气冷热电三联供等多种形式，其中燃气冷热电三联供因其技术成熟、建设简单、投资相对较低，已经在国际上得到了迅速地推广。 分布式能源的起源可追溯到十九世纪的80年代。早在1882年，美国纽约出现了以工厂余热发电满足自身与周边建筑电热负荷的需求，成为分布式能源最早的雏形。热电联供（CHP）的不断发展，至今已成为世界普遍采用的一项成熟技术。热电联供根据能量梯级利用原理，把燃料燃烧释放的能量先发电，再将排放的余热（可占燃料总能量的60%以上）充分利用满足用户热负荷需求。热电联供方式相对于传统的发电和供热的热电分供方式而言，一次能源利用效率有大幅度的提高。

分布式能源学习讨论QQ群：6161625 之后余热利用进一步用于空调或制冷，发展成冷热电三联供（CCHP）能源系统，一次能源利用效率可达80%以上。近二、三十年来，随着世界范围经济可持续发展及日趋严峻的能源环境危机使可再生能源的开发利用提到前所未有的重要地位。当前，清洁能源的高效利用、可再生能源利用、工业余热余压利用的相互结合，共同构成了分布式能源的体系，成为当今世界迅速发展的绿色新兴能源产业。 二、分布式能源的特点： 天然气分布式能源系统具有节能、减排、经济、安全、削峰填谷、促进循环经济发展等多种不可替代的优势。1）提高能源综合利用效率

天然气分布式能源的节能不是单纯的设备或工艺的节能,而是整个供能系统的节能。由

于系统建在用户现场或邻近，减少了能源输运过程的损失。以供电为例，大型电厂远离用户，通过高压输变电网的逐级降压后进入配电网，再分配给低压用户，远距离输电损失一般占到总发电量的5%-10%，,配电网中的电能损耗更大。分布式能源不仅避免了输配电损失，还应用了能量梯级利用原理，先发电，再利用余热，体现了由能量的高品位到低品位的科学用能,且使一次能源综合利用效率和效益大幅度提高。

分布式能源学习讨论QQ群：6161625 2）降低排放，保护环境

由于采用清洁燃料，大量减少了烟气中温室气体和其它有害成分，一次能源综合利用率的提高和当地的各种可再生能源的利用进一步起到减排效果。据测算，在满足同样电热负荷条件下，天然气分布式供能方式与传统燃煤发电分供方式比较，CO2排放可降低约50%。近年来，脱氮及温室气体捕获利用技术的发展可以使分布式供能系统满足各种严格的环保标准。

3）良好的经济性

与大型天然气集中发电，特别是与燃煤电厂相比，天然气分布式能源首先用天然气生产了高价值的电力，又将余热用于供冷供热或工业蒸汽负荷，创造了比前者更加显著的经济效益。如果站在国家宏观能源经济的层面上，同时考虑优化能源结构，为电力和天然气供应消峰填谷，以及增强城市电网供电安全性等方面的贡献，天然气分布式能源系统所带来的附加经济价值是可观的。

4）提高能源供应的安全性

传统的集中供电依赖于大电网、高电压输变电系统，系统中一处故障可能造成严重影

响，也可能引起大面积的停电。近年来我国的低温雨雪冰冻灾害和国外如美国、欧洲、东南亚地区发生的大面积停电事故，不断提高人们对供能安全重要性的认识。分布式能源在大电网出现突发事件时可以维持当地继续供电，减缓了地方对集中供电系统的过分依赖，还可以根据用户负荷的特殊需求采用调节手段提高供电质量。

5）改善能源使用结构

天然气分布式能源系统对电力与燃气供应的削峰填谷是其重要的功能。如北京等大城市夏季多采用电制冷，冬季用燃气锅炉供热，电力及燃气供应存在很大的季节性峰谷差，以2007年以来的北京为例，采暖季天然气耗量可占全年用气量80％，冬夏燃气供应量峰谷差达到8:1以上，而制冷季空调耗电占总电负荷的40%，电力峰谷差接近2:1。采用三联供分布式能源系统，发电余热可用于供热和制冷，既能减小电空调造成的供电高峰，又填补了燃气供应在夏季的低谷，缓解了各自的峰谷差，是供能需求侧管理的有效手段,有利于能源供应的可持续发展。

三、分布式能源的适用范围

天然气分布式能源的应用非常广泛，原则上可应用于任何有稳定电、热（冷）负荷和天然气气源供应的地方，无论负荷规模的大小和当地有无公用电网。不同类型用户的天然气分布式能源在系统规模上有较大差异。根据系统的规模可大致分为楼宇型、区域型两种类型。上海迪士尼分布式能源项目V01上海中心大厦-分布式能源项目V02

楼宇型系统主要针对楼宇单一类型的用户，建筑规模相对较小，系统比较简单，用户的用能特点和规律差异不大。这类联供系统目前应用数量最多，建筑面积在一般在几十万平米以内，用户类型包括办公楼、商场、酒店、医院、学校、居民楼等等。 区域型指

在一定区域内多种功能建筑构成的建筑群，建筑群各组成部分的能量需求有显著差异，不同功能建筑的负荷种类、用能规律、负荷曲线都有所不同。该类型系统规模较大，总建筑面积可以可能几十万到一、二百万平米。用户类型包括商务区（含商场、酒店、办公等）、金融区（金融中心、办公等）、机场、火车站、大学、新城（含部分住宅）、综合社区等。

国内外天然气分布式能源的潜在市场十分广阔，包括居民建筑和公用建筑节能、老电厂与供热厂的设备更新和扩容改造、具有高负荷密度的数据中心、区域供热供制冷、工业园与经济开发区的能源中心等，应用范围向小型化和规模化的两级扩展，以发挥更大的全社会的效益。我国正处在工业化和城镇化的发展进程中，有利于同步进行区域总体规划和分布式能源规划，建设更多的区域型或大规模的分布式能源系统，发挥分布能源的规模效益，为实现节能减排目标提供了更有利条件。

四、冷热电三联供

燃气冷热电三联供系统基本原理是温度对口、梯级利用，其原理如图1所示。首先洁净的天然气在燃气发电设备内燃烧产生高温高压的气体用于发电做功，产出高品位的电能,发电做功后的中温段气体通过余热回收装置回收利用，用来制冷、供暖，其后低温段的烟气可以通过再次换热供生活热水后排放。通过对能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，大量节省了一次能源。

五、天然气发电技术 目前三联供系统中应用较多的发电机形式以燃气轮机、燃气内燃机和微燃机为主。采用不同形式发电机的三联供系统各有特点，各种发电设备形式应用于三联供系统的一些参数比较如下表所示。

燃气内燃机燃气轮机微燃机容量（kW）发电效率(%) 25-4222-3818-27燃料供应

压力 低压中高压中压噪音 高(中)中中NOX含量(ppm) 较大小小