【正文】 下，天然氣冷熱電聯(lián)供具 有的節(jié)能、環(huán)保、減少用地等社會效益難以反映出來，導(dǎo)致現(xiàn)有項目經(jīng)濟效益較差，一些項目甚至在給予行業(yè)合 理回報率的條件下也難以收回投資。政府部門、能源企業(yè)、投資決策人對天然氣分布式能源認識不足，不利于產(chǎn)業(yè)推廣。 6. 燃氣輪機作分布式能源 市場前景和瓶頸分析 市場前景 我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃、發(fā)展低碳經(jīng)濟的大環(huán)境， 都 為發(fā)展分布式能源提供了廣闊的空間。 一方面， 經(jīng)濟的快速發(fā)展加大了對電力的需求，但是電網(wǎng)進一步擴大給供電安全與穩(wěn)定帶來極大地挑戰(zhàn)。另外，以煤炭為主要燃料的常規(guī)發(fā)電，帶來亟待解決的環(huán)境問題和能源問題。另一方面， 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，特別是城市化水平的發(fā)展，商業(yè)和民用對熱、電、冷總體能源的需求急劇增加，能源需求的主體呈現(xiàn)出多樣化的勢態(tài)， 發(fā)展小區(qū)和樓宇的熱電聯(lián)產(chǎn)也引起了人們廣泛的關(guān)注， 這種需求的特 點突破了傳統(tǒng)上意義上的熱電聯(lián)產(chǎn)主要服務(wù)于工業(yè)工藝用熱、冷的局面。 分布式能源，尤其是天然氣分布式能源， 憑借其 高效、節(jié)能、環(huán)保，有助于實現(xiàn)能源、環(huán)境、經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展 的優(yōu)勢，有著廣闊的反展前景 。 我國政府明確提出 “ 十二五 ” 期間建設(shè) 1000 個左右天然氣分布式能源項目 ，并擬建設(shè) 10 個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域 ， 力爭到 2020 年全國裝機規(guī)模達到 5000 萬 kW。 不同原動機的分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性比較 不同原動機比較 在分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，原動機是整個系統(tǒng)的核心部分，決定了整個系統(tǒng)的組成形式。目前應(yīng)用于冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的原動機主要有以下幾種：蒸汽輪機、燃氣輪機、微型燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機、斯特林機（外燃機）、燃料電池。表 1 列出了各種類型原動機在不同方面的比較： 表 18 各種原動機的比較 經(jīng)濟性比較 以下從經(jīng)濟性角度比較各種原動機組成的分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。因斯特林機尚未達到大規(guī)模的商業(yè)化運用，因此此處不對斯特林機進行經(jīng)濟性比較；由于蒸汽輪機發(fā)電效率較低，電熱比也較低，經(jīng)濟性差，因此此處也不將其列入比較范圍。而燃料電池則是考慮目前商業(yè)化了的磷酸型燃料電池 PAFC。表 19 給出了不同原動機的成本比較。 表 19 各種原動機的成本分析 可以看出，隨著發(fā)電機組容量的增大，發(fā)電機組的發(fā)電效率以及總效率增大，單位千瓦成本以及維護費用則有所降低。微型燃氣輪機及燃料電池的成本較燃氣輪機與燃氣內(nèi)燃機高。燃料電 池則是擁有最高的發(fā)電效率。分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所需冷、熱、電負荷需求，選擇適當?shù)呐渲眯问?。此處為了方便進行計算比較，假設(shè)兩個系統(tǒng)，所需電負荷分別為 1000kW 與 200kW，采用燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機、燃料電池組成冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。并假設(shè)所產(chǎn)生余熱中高品位煙氣余熱部分夏季均用于制冷，冬季均用于供暖；余熱中低品位熱水余熱均用于制取生活熱水。并且假設(shè)系統(tǒng)具有有足夠的冷負荷、熱負荷以及生活熱水需求。關(guān)于能源價格，取上海地區(qū)的能源價格進行計算，其中冷價按照 COP 取 3 的電制冷方式換算得出，熱價按照 40 元 /GJ 的標準計算。 1000kW 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 在 1000kW 系統(tǒng)中，我們分別考慮以燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機以及燃料電池所組成的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性比較，結(jié)果列于表 20 表 20 1000kW 分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟性分析 從計算結(jié)果中可以看出，在同樣的 1000kW 電需求的情況下，燃氣輪機與燃氣內(nèi)燃機組成的系統(tǒng)經(jīng)濟性相當。但必須注意到的是，燃氣輪機的余熱均是以高品位余熱的形式放出，而內(nèi)燃機的余熱中有一半左右是以低品位余熱的形式放出，目前比較常見的利用方法是將低品位余熱用于生活熱水的加熱，因此此處計算是假設(shè)這部分余熱以加熱生活熱水的形式進行利用；這就要求系統(tǒng)有這一部分的生活熱水需求，如賓館，休閑中心等場合，能夠消化這部分余熱，如果對一般的辦公樓而言，無法消化這部分余熱，那么扣除低品位余熱這部分的生活熱水收入，燃氣內(nèi)燃機所組成的系統(tǒng)回收期將達到 9 年。可見，如何消化低品位余 熱是應(yīng)用燃氣內(nèi)燃機冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前仍處于實驗室階段的吸附式冷水機組能夠利用低品位的熱能進行制冷，適合用于消化缸套水這部分低品位余熱量。當其技術(shù)成熟，商業(yè)化以后，應(yīng)該能夠應(yīng)用于燃氣內(nèi)燃機冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中進行制冷。而對于燃料電池而言，雖有發(fā)電效率高的優(yōu)勢，但由于初投資過高而導(dǎo)致投資回收期過高，經(jīng)濟性最差。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，燃料電池成本的降低，今后燃料電池將成為主流。綜合來看，目前而言， 1000kW 級別的系統(tǒng)中，燃氣輪機所組成的系統(tǒng)經(jīng)濟性較好，是具有優(yōu)勢的；燃氣內(nèi)燃機的低品位余熱若能充分進行利 用，其 系統(tǒng)經(jīng)濟性也能夠達到一個較好的水平；而燃料電池目前由于成本的問題，還不適合用于組成 1000kW 規(guī)模的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。 200kW 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 在 200kW 系統(tǒng)中，我們分別考慮以燃氣內(nèi)燃機、微型燃氣輪機以及燃料電池所組成的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性比較，結(jié)果列于表 21 表 21 200kW 分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟性分析 從計算結(jié)果中可以看出，對于 200kW 級別的小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而言，相比 1000kW 的系統(tǒng)，投資回收期要高一些，這是由于機組容量較小，從而發(fā)電效率較低，系統(tǒng)的總熱效率較低所致。這三種原動機中，燃氣內(nèi)燃機取得了較好的經(jīng)濟性，這得益于其初投資較低，同時發(fā)電效率保持在一般的水平。由于燃料電池的成本與發(fā)電效率均高于微型燃氣輪機，兩者對應(yīng)的聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性相當。 在 200kW 級別的小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，從經(jīng)濟性的角度來看，燃氣內(nèi)燃機是比較好的一種選擇，除非系統(tǒng)有噪聲，振動等方面的特殊要求，否則目前并不建 議采用微型燃氣輪機或燃料電池作為冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的原動機，采用燃氣內(nèi)燃機 應(yīng)是更好的選擇。當然隨著 技術(shù)的發(fā)展，微型燃氣輪機與燃料電池也將能夠取得良好的經(jīng)濟性，如微型燃氣輪機 燃料電池聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，能獲得更高的發(fā)電效率，具有很好的應(yīng)用前景。 結(jié)論 分析結(jié)果表明，對發(fā)電量 1000kW 的系統(tǒng)而言，采用燃氣輪機是比較好的選擇，如果采用燃氣內(nèi)燃機，則要求充分的利用低品位余熱；對發(fā)電量 200kW 的系統(tǒng)而言，采用燃氣內(nèi)燃機系統(tǒng)經(jīng)濟性較好。燃料電池雖在目前有成本較高的障礙，但由于其有著發(fā)電效率高的優(yōu)勢，是目前研究的重點，成本降低后將能得到更廣泛的應(yīng)用。 分布式能源系統(tǒng) 瓶頸分析 及解決辦法 。 不 可否認的是，我國 分布式能源 十年的發(fā)展之路走得并不順暢。 主要存在以下問題： 1) 法規(guī)不完善 我國在分布式能源與微網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)標準方面還比較欠缺，已發(fā)布的標準要求比較低，對于設(shè)備規(guī)范、設(shè)計標準、并網(wǎng)標準等有關(guān)技術(shù)標準的制定工作都還在探索階段。項目建設(shè)者只能在既有的法規(guī)政策、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、商業(yè)運營模式中探索前進。 2) 氣源短缺、燃氣管網(wǎng)配套建設(shè)不同步 我國天然氣缺口巨大，大力發(fā)展天然氣分布式能源項目，可能加大天然氣供應(yīng)缺口。目前，在分布式能源行業(yè)配套支持政策不明確的前提下，各相關(guān)參與者的積極性不高。落實商業(yè)樓宇型分布式能源站燃氣管線配套工程規(guī)劃設(shè)計、路由及施工等不能同步建設(shè)，這些因素將影響項目開工的外部條件，導(dǎo)致項目建設(shè)進度放緩。 3) 核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備難以突破 目前，分布式能源所有硬件的制造技術(shù)與國外還有較大的差距，主要體現(xiàn)在裝機容量、性能水平、維護保養(yǎng)、超低溫制冷技術(shù)及大面積集中供冷系統(tǒng)的控制等方面。一個分布式能源項目出于互補功能的考慮，大多需要從國外引進 2 套航改機發(fā)電系統(tǒng)，一套系統(tǒng)的費用在 ~ 億元。核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備費用，再 加上建設(shè)所需的土地資源投入，使得分布式能源投資巨大。 4) 并網(wǎng) 管理、電價機制和優(yōu)惠政策有待解決 有些已建項目 設(shè)計裝機容量較大，可是未能實現(xiàn)并網(wǎng)，使得項目裝機容量遠高于其耗電量，多余電量又無處可送，最終為了系統(tǒng)內(nèi)電網(wǎng)穩(wěn)定，不得不停用 。如果并網(wǎng)，分布式能源 自給自足的“微電網(wǎng)”形式，侵蝕了電網(wǎng)企業(yè)的利益，尤其在當前電力體制和電網(wǎng)業(yè)績考核機制下，電網(wǎng)企業(yè)支持分布式能源發(fā)展的內(nèi)在動力不足。 另外，在并網(wǎng)技術(shù)上也存在一些難題。 解決這些問題需要做到以下幾點 ： 加強科學統(tǒng)一規(guī)劃 ，制定具有實際可操作性的細化到項目的天然氣發(fā)電的近期 中期和遠期整體規(guī)劃； 實行分類氣價 ，對不同類型用戶 不同規(guī)模用戶和不同時段（高峰 低谷）采取差別價格； 明確電價形成機制 ； 加大開發(fā)和進口力度，加強天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) ； 規(guī)范并網(wǎng)管理，簡化并網(wǎng)程序 ； 發(fā)展有自主知識 產(chǎn)權(quán)的燃氣輪機工業(yè) 。 分布式能源的發(fā)展需要多方面的共同努力。隨著我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的深化、分布式能源行業(yè)配套政策的逐步完善、燃氣管網(wǎng)建設(shè)的加速、低碳經(jīng)濟時代的到來，分布式能源將在未來能源領(lǐng)域獲得大力發(fā)展。 7. 總結(jié) 國內(nèi)外的實踐表明， 分布式能源系統(tǒng)（ DES） 在溫室氣體排放、環(huán)境保護、能源的高效利用等方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，從而使 DES 擁有巨大的市場潛力和商業(yè)價值， DES 正成為能源動力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主攻方向。 分布式能源系統(tǒng)種類繁多，主要包括以 小型 燃氣輪機、 微型燃氣輪機、 內(nèi)燃機 、燃料電池 為核心的冷熱電聯(lián)產(chǎn) 系統(tǒng) 。 小型燃氣輪機系統(tǒng)的投資回收期最短，供電量和供熱量都較大，而且系統(tǒng)可靠性高，適合于較大型的場所。微型燃氣輪機系統(tǒng)雖然在初投資上略高于燃氣內(nèi)燃機系統(tǒng)，但其運行維護費低，投資回收期小，系統(tǒng)的供熱量大，供熱收入高。燃氣內(nèi)燃機系統(tǒng)的發(fā)電效率較高，調(diào)節(jié)能力強，但其自身供熱量有限，需要解決其供熱能力與發(fā)電量匹配的問題，可以與微燃機配合使用。燃料電池技術(shù)優(yōu)勢明顯，但成本昂貴，目前要進入商業(yè)化還有相當大的困難 國內(nèi)外分布式能源的潛在市場十分廣闊，包括居民建筑和公用建筑節(jié)能 、 老 電廠與供熱廠的設(shè)備更新和擴容改造 、 具有高負荷密度的區(qū)域供熱供冷、工業(yè)園與經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的能源中心等，應(yīng)用范圍向小型化和規(guī)?；膬杉墧U展，以發(fā)揮更大的社會效益 。 分布式能源的發(fā)展面臨著諸多問題。但是，隨著我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的深化、分布式能源行業(yè)配套政策的逐步完善、燃氣管網(wǎng)建設(shè)的加速、低碳經(jīng)濟時代的到來，分布式能源將在未來能源領(lǐng)域獲得大力發(fā)展。