1、天然气分布式供能系统天然气分布式供能系统能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策1天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术2供能装备与选用供能装备与选用3结结 语语4 能源利用率低下能源利用率低下v能源利用效率33.4%（世均43%,发达国52-55%）；v能源消费占GDP的13.5%,而美国仅占7%；能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策能源环境问题突出能源环境问题突出单位：百万吨单位：百万吨 *百万吨百万吨CO2CO2当量当量能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策能源结构能源结构20062006年年能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策战略对策战略
2、对策对策对策优质清洁能源优质清洁能源提高能效提高能效加速发展天然气加速发展天然气分布式供能系统分布式供能系统能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策v 丹麦丹麦 19811981年开始实施热电联产奖励政策；年开始实施热电联产奖励政策；1000kW1000kW以上的锅炉必须改造成以上的锅炉必须改造成NGNG或垃圾热电厂，政府补贴或垃圾热电厂，政府补贴30%30%的设备与工程费；的设备与工程费；20022002年最高调整到年最高调整到60%60%；到到20052005年，热电联产装机容量在整个发电装机容量中占年，热电联产装机容量在整个发电装机容量中占66%66%以上；并开发微型（户型）的热电联
3、产。以上；并开发微型（户型）的热电联产。2006年欧洲能源进口总量增长了2.4%，但丹麦能源进口量同比下降了8%。美国能源部的现代化电网工程项目负责人Steve Pullins 认为：“丹麦是美国应该效仿的楷模。”v 美国美国 19871987年的新能源法规定，电网必须接受热电厂的电；年的新能源法规定，电网必须接受热电厂的电；20102010年实现年实现CHP9200CHP9200万万kWkW的装机容量，各州提出优惠政策，的装机容量，各州提出优惠政策，如热电联产设备补帖平均如热电联产设备补帖平均10001000美元美元/kW/kW。能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策国外情况：国外情况
4、：v 日本日本 制定制定“供热法供热法”、“城市规划法城市规划法”等法律，规定新建和改等法律，规定新建和改建建30000m230000m2以上的建筑物一定要采用以上的建筑物一定要采用CCHPCCHP系统。对业主进系统。对业主进行减税和免税。行减税和免税。v 法国法国 对热电联产的投资对热电联产的投资15%15%的政策补贴。的政策补贴。v 一些国际组织的参与于支持。一些国际组织的参与于支持。国际分布式能源联盟（WADE）是一个非营利性的组织，旨在加快热电联产、分布式能源这种高能效系统的发展，以得到丰厚的经济和环境方面的收益。在1997年的联合国气候变化框架公约谈判中，为了提高热电联产作为减缓气候
5、变化的策略性，国际热电联盟正式成立。2002年，该联盟更名为国际分布式能源联盟。能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策v“能源法能源法”3939条对热电联产相关技术应用进行了规定；条对热电联产相关技术应用进行了规定；v 2000 2000年五部委制定文件年五部委制定文件“关于发展热电联产的规定关于发展热电联产的规定”；v“十一五十一五”十大重点节能工程的第二项就是热电联产工程；十大重点节能工程的第二项就是热电联产工程；v 2007 2007年国家发改委年国家发改委“关于印发天然气利用政策的通知关于印发天然气利用政策的通知”把把分布式热电联产、热电冷联产列入优先类天然气利用项目；分布式热电
6、联产、热电冷联产列入优先类天然气利用项目；v 国家能源局计划在国家能源局计划在20122012年前实施年前实施10001000项分布式能源项目；项分布式能源项目；v 中国城市燃气协会在中国城市燃气协会在20102010年年5 5月成立天然气分布式能源与节能月成立天然气分布式能源与节能减排专委会。减排专委会。v 20102010年住建部发布分布式能源技术行业标准。国务院研究室年住建部发布分布式能源技术行业标准。国务院研究室会同能源局开展调研。会同能源局开展调研。能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策国内情况：国内情况：v“上海市能源白皮书上海市能源白皮书”要求到要求到20102010年实现
7、热电联产、分布年实现热电联产、分布式供能系统装机容量达到式供能系统装机容量达到70709090万万kWkW；v 20042004年开始实行的鼓励办法是：天然气气价年开始实行的鼓励办法是：天然气气价2.042.04元元/标方标方（一般锅炉用气（一般锅炉用气3.43.73.43.7元元/标方），标方），设备补助热电联产系统设备补助热电联产系统10001000元元/kW/kW。20102010年天然气调价后在此基础上增加年天然气调价后在此基础上增加0.390.39元元/标方。标方。v 20082008年再次对上述优惠政策进行确认，并在年再次对上述优惠政策进行确认，并在20102010年授权市年授权市
8、节能协会对已有项目进行评估，讨论新的政策。节能协会对已有项目进行评估，讨论新的政策。v 市政府下设市政府下设分布式能源与燃气空调推进办公室分布式能源与燃气空调推进办公室能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策上海情况：上海情况：能源与环境的情形与对策能源与环境的情形与对策天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术v定义：以燃气及生物质能、太阳能、氢能、定义：以燃气及生物质能、太阳能、氢能、风力和其它可再生的清洁能源为一次能源，风力和其它可再生的清洁能源为一次能源，在用户现场或靠近用户现场的小型或微型在用户现场或靠近用户现场的小型或微型独立输出电、热（冷）能的系统，即分布独
9、立输出电、热（冷）能的系统，即分布式能源系统。式能源系统。一次能源经过各种转换方式组合，最经济、最高效一次能源经过各种转换方式组合，最经济、最高效地地直接直接向用户提供所需要的电力、空调冷水、采暖热水、向用户提供所需要的电力、空调冷水、采暖热水、生活热水、蒸汽等终端能源服务的系统。生活热水、蒸汽等终端能源服务的系统。理论基础：理论基础：v能量的能量的“温度对口，梯级利用温度对口，梯级利用”中科院院士、中国工程热物理学创始人、涡扇航空发动机发明中科院院士、中国工程热物理学创始人、涡扇航空发动机发明人吴仲华先生在人吴仲华先生在19801980年中央书记处举办的科技讲座的报告年中央书记处举办的科技讲
10、座的报告中国的中国的能源问题及其依靠科学技术的解决途径能源问题及其依靠科学技术的解决途径中提出了中提出了“温度对口、梯温度对口、梯级利用级利用”十六字。十六字。天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术意义意义v 节能：通过实行能源的梯级利用提高一次能源利用率，可节能：通过实行能源的梯级利用提高一次能源利用率，可达达8080以上，同时减少输配电损失以上，同时减少输配电损失（67%67%）；v 环保：以天然气为燃料，与燃煤电厂相比，分布式能源系环保：以天然气为燃料，与燃煤电厂相比，分布式能源系统的统的CO2CO2排放减少排放减少3030以上，占地面积和耗水量减少以上，占地面积和
11、耗水量减少6060以上，对环境的负面影响接近于零；以上，对环境的负面影响接近于零；v 削削“峰峰”填填“谷谷”：电气互补的技术优势可以部分的解：电气互补的技术优势可以部分的解决天然气和电力的调峰填谷难题；决天然气和电力的调峰填谷难题；v 能源安全：实现能源的多样化，相对独立供能，减少对能源安全：实现能源的多样化，相对独立供能，减少对大电网的依赖性。大电网的依赖性。天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术系统组成系统组成v燃气发电机组燃气发电机组v余热利用装置或供冷供暖装余热利用装置或供冷供暖装置置v配电系统配电系统v管理系统管理系统 天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效
12、利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术分布式能源系统典型结构分布式能源系统典型结构相关要素相关要素v实际用电、用热实际用电、用热（用冷负荷）（用冷负荷）v电价电价（峰平谷）（峰平谷）及电力供应情况及电力供应情况（并网条件、变压器）（并网条件、变压器）v设备运行维护成本设备运行维护成本v燃料成本及消耗量，燃料供应保障燃料成本及消耗量，燃料供应保障v系统规划设置的占地面积、环境系统规划设置的占地面积、环境（振动噪声排放）（振动噪声排放）v发电效率及综合效率发电效率及综合效率（一次能源利用率）（一次能源利用率）v发电机组容量、类型、数量、系统运行时间发电机组
13、容量、类型、数量、系统运行时间v运行逻辑运行逻辑天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术一组数字一组数字（以微燃机为例）（以微燃机为例）1000kW1000kW热电联产系统运行热电联产系统运行1 1年（年（8000hr8000hr）用气量用气量270270万万m3m3；发电发电800800万度；余热供应万度；余热供应1.51.5万平米空调；万平米空调；COCO2 2减排减排30003000 40004000吨。吨。天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利
14、用与分布式能源技术适用场所适用场所有较大且稳定的热负荷有较大且稳定的热负荷v超市、办公室、商业多功能建筑超市、办公室、商业多功能建筑v医院医院v宾馆宾馆v大学城大学城v工业园区及开发区工业园区及开发区v天然气分输站及门站天然气分输站及门站建筑物使用燃气锅炉生产热水或蒸汽建筑物使用燃气锅炉生产热水或蒸汽建筑物使用燃气空调建筑物使用燃气空调天然气高效利用与分布式能源技术天然气高效利用与分布式能源技术社会经济效益社会经济效益v调峰效用（气、电）调峰效用（气、电）v环境效益（环境效益（SO2SO2、NOxNOx排放）排放）v安全用电效益安全用电效益据硅谷地区Larry Owens电力公司估计，一次停电
15、事故将使Sun Microsystems公司每分钟损失100万美元。据惠普公司估计，一次20分钟的停电事故将导致一家电路制造工厂损失3000万美元。v经济效益经济效益分布式能源技术发展意义和问题分布式能源技术发展意义和问题经济的直供范围：经济的直供范围：电：电：10kV,12公里公里 空调冷水：空调冷水：11.6公里公里1 MPa 蒸汽：蒸汽：12公里公里 采暖和生活热水：采暖和生活热水：45公里公里(60左右左右)建设分布式功能系统会增加投资吗？建设分布式功能系统会增加投资吗？v节省了锅炉投资节省了锅炉投资v节省了电力增容的固定投资节省了电力增容的固定投资v（节省了占地面积、可不增加机房）（
16、节省了占地面积、可不增加机房）v节省了运行人员和维护费用节省了运行人员和维护费用v（节省了备用发电机）（节省了备用发电机）分布式能源技术发展意义和问题分布式能源技术发展意义和问题系统参与者系统参与者v政府相关部门政府相关部门v燃气公司燃气公司v电力公司电力公司v系统集成公司系统集成公司v设备制造商设备制造商分布式能源技术发展意义和问题分布式能源技术发展意义和问题政策支持政策支持v政策引导和补贴政策引导和补贴v关税减免关税减免v相关法规、规范相关法规、规范v电力并网电力并网分布式能源技术发展意义和问题分布式能源技术发展意义和问题分布式供能技术推广的启示分布式供能技术推广的启示v CHP/CCHP
17、CHP/CCHP的发展源自于节能、环保、能源安全；的发展源自于节能、环保、能源安全；v 充足的天然气资源是发展的重要条件；充足的天然气资源是发展的重要条件；v 政府支持是关键；政府支持是关键；v 在热力规划中需保留热电联产的供热区域，避免不必要在热力规划中需保留热电联产的供热区域，避免不必要的浪费；的浪费；v 建立合理的热电联产，规划电力定价及燃料定价，确保建立合理的热电联产，规划电力定价及燃料定价，确保积极性优势；积极性优势；v 注重对环境的贡献，补贴经营者等注重对环境的贡献，补贴经营者等（如减排补贴）（如减排补贴）。分布式能源技术发展意义和问题分布式能源技术发展意义和问题v 燃气发动机燃气
18、发动机 单机功率322000kW 发电效率3046.8 氮氧化物排放小于100ppm 热电比较小 重、体积大 噪声大，通常大于100dB 余热回收复杂 系统外围设备多、基础投资大，一般需要独立的厂房 维护周期短、费用较高供能装备及其选用供能装备及其选用供能装备及其选用供能装备及其选用v 小型燃气轮机小型燃气轮机 单机功率50020000kW 发电效率2438 氮氧化物排放小于25ppm 热电比大 余热品质佳，500度烟气 一般使用寿命30年 天然气进气压力一般不小于1.6MPa 需要增压设备 比较适用工业、大型公用建筑等 需要独立的厂房 供能装备及其选用供能装备及其选用v 外燃机外燃机（特种发
19、动机之一）（特种发动机之一）单机功率2055kW 发电效率29 热电效率75 余热品质较低，仅有冷却水可利用v 余热锅炉余热锅炉v 溴化锂吸收式空调溴化锂吸收式空调v 吸附式空调吸附式空调 供能装备及其选用供能装备及其选用v微型燃气轮机微型燃气轮机 单机功率30300kW 发电效率2433 热电比大 氮氧化物排放小于9ppm 余热佳，烟气300度 体积小、重量轻 无外围系统、无需专用厂房 可多台组合，灵活可靠 噪声小于75dB（1m）可直接接溴化锂直燃空调 数字化控制，可远程管理 供能装备及其选用供能装备及其选用安装在医院楼顶的安装在医院楼顶的CHPCHP系统系统v 航空发动机技术航空发动机技
20、术v 30kW30kW、65kW65kW和和200kW(08200kW(08年年)v ICHPICHPv 适用多种燃料适用多种燃料v 超低排放量超低排放量 (9 ppm NOx)(9 ppm NOx)v 室内、室外或楼顶均可简易室内、室外或楼顶均可简易安装安装v 维护管理简单、便捷维护管理简单、便捷v 可并网或孤网运行可并网或孤网运行v 可靠性高可靠性高CapstoneCapstone微微型燃气轮机型燃气轮机供能装备及其选用供能装备及其选用33压缩机叶轮压缩机叶轮永磁铁永磁铁透平叶轮透平叶轮成百上千个运动部件成百上千个运动部件涡轮机仅此一个运动部件涡轮机仅此一个运动部件供能装备及其选用供能装备
21、及其选用34无油系统无油系统None None Oil/Lubricating Oil/Lubricating SystemSystem 以下情况内燃机可能会出现拉缸以下情况内燃机可能会出现拉缸机油温度过高，润滑油黏度机油温度过高，润滑油黏度降低；降低；润滑油位过低；润滑油位过低；润滑油脏或主油道有异物润滑油脏或主油道有异物润滑油中进水；润滑油中进水；润滑油泵故障；润滑油泵故障；有润滑系统的燃气轮机燃机有润滑系统的燃气轮机燃机注意：注意：润滑油有毒且易烫伤人润滑油有毒且易烫伤人供能装备及其选用供能装备及其选用35基本免维护基本免维护Free Free MaintenanceMaintenanc
22、e供能装备及其选用供能装备及其选用36基本零排放，烟气无烟基本零排放，烟气无烟Capstone Near Zero EmissionCapstone Near Zero EmissionCARB 2007认证认证 NOx 氮氧化物排放氮氧化物排放 5ppm标准机型标准机型 NOx 氮氧化物排放氮氧化物排放 9ppm燃油机型燃油机型 NOx 氮氧化物排放氮氧化物排放 35ppm未加催化剂未加催化剂比太阳能光伏发电环保比太阳能光伏发电环保安装安装1台台C65所获得所获得CO2减排量相当于种植减排量相当于种植 285亩森林亩森林020406080NOx(lbm/MWh)VHP-GSIVHP-GL(D
23、)QSK23-G3 NR1QST30-G5J312-C85J312-C86J320-C85J320-C86NationalS.CalConEdC65 StandardWaukeshaNGModel/LocationCumminsD#2Jenbacher NGUtility GridCapstone NG0123456789CO(lbm/MWh)VHP-GSIVHP-GL(D)QSK23-G3 NR1QST30-G5J312-C85J312-C86J320-C85J320-C86C65 StandardWaukeshaNGJenbacher NGCumminsD#2Capstone NGEngi
24、ne Model供能装备及其选用供能装备及其选用模块化分布式供能系统技术模块化分布式供能系统技术上海案例分析上海案例分析变压器负载负载.QF1市电进线电流信号采样电压信号采样 A、B、C、N智能电网控制模块(逆功率、过电流、防孤岛(df/dt)、功率分配、自动跟踪)发电机QF2发电机.QF2模块化分布式供能系统技术模块化分布式供能系统技术模块化的配电结构模块化的配电结构典型的微燃机模块化分布式供能系统典型的微燃机模块化分布式供能系统模块化分布式供能系统技术模块化分布式供能系统技术模块化分布式供能系统技术模块化分布式供能系统技术实现发电效率最大化实现发电效率最大化提高系统可靠性提高系统可靠性提高
25、系统可维修性提高系统可维修性保证设定的运行时间保证设定的运行时间模块化供能系统效率与负荷关系模块化供能系统效率与负荷关系杭州燃气七堡基地杭州燃气七堡基地CCHPCCHP系统系统模块化，并网不上网，功率自动跟踪、优化分配案例案例案例案例杭州燃气七堡基地杭州燃气七堡基地CCHPCCHP系统系统南方电网南方电网CCHPCCHP系统系统并网，上网，功率自动跟踪、优化分配案例案例案例案例南方电网南方电网CCHPCCHP系统系统CHPCHP在玉柴重机工厂涂装线的运用在玉柴重机工厂涂装线的运用以热定电，并网不上网以热定电，并网不上网案例案例航天能源股份分布式能源与动力装置事业部、上海天然气供应保障与高效利用
26、工程技术研究中心航天能源股份分布式能源与动力装置事业部、上海天然气供应保障与高效利用工程技术研究中心1000kW1000kW微燃机分布式功能系统微燃机分布式功能系统（撬装式）（撬装式）案例案例微燃机分布式供能系统微燃机分布式供能系统航天能源股份分布式能源与动力装置事业部、上海天然气供应保障与高效利用工程技术研究中心航天能源股份分布式能源与动力装置事业部、上海天然气供应保障与高效利用工程技术研究中心案例案例Performance:El38 /33 MWe Heat12 /30 MWth,el53,6 /47%,heat17,3 /43%,total70,9 /90%Exhaust gas boi
27、lerGas EngineDeNOxSteamTurbine,5 MWeDeNOx气体发动机气体发动机（多台组合）（多台组合）模块化分布式供能系统模块化分布式供能系统District heatingnetworkDeSOxFeed WaterTankHeat recovery condenser(DH)ECOECO案例案例燃气轮机燃气轮机（多台组合）（多台组合）模块化分布式供能系统模块化分布式供能系统（大学城能源站）（大学城能源站）规划容量规划容量120MW120MW，采用燃气，采用燃气蒸汽联合循环系统；蒸汽联合循环系统；部部分抽汽吸收制冷分抽汽吸收制冷、部分压缩制冷，烟气制热水。、部分压缩制
28、冷，烟气制热水。较大的运行可调性和灵活性，较大的运行可调性和灵活性，解决季节、昼夜和假期三解决季节、昼夜和假期三个不平衡问题个不平衡问题。设计工况下能源利用效率可以设计工况下能源利用效率可以高达高达8080以上以上。与电制冷和与电制冷和冰蓄冷系统运行配合冰蓄冷系统运行配合。暑假期间可以作为调峰电站发电上网，缓解夏季用电紧暑假期间可以作为调峰电站发电上网，缓解夏季用电紧张局面张局面。案例案例大学城供能系统大学城供能系统案例案例52结结 语语 国内分布式能源技术的推广到目前为止，基国内分布式能源技术的推广到目前为止，基本上可以分为两个阶段：本上可以分为两个阶段：1 技术示范阶段；技术示范阶段；2 商业示范阶段。商业示范阶段。分布式能源技术特点明显，应用复杂性高，分布式能源技术特点明显，应用复杂性高，系统性强，可复制性不强。系统性强，可复制性不强。问题依然不少：并网、具体鼓励政策、减排问题依然不少：并网、具体鼓励政策、减排量交易等等。量交易等等。
