【正文】 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。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 。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。 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) 。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。 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) 。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。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。 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。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。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。 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。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。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。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。 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。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。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。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。 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。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。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)。燃料電 池則是擁有最高的發(fā)電效率。 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。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 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)。 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。 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 。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。 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。 2)政策不配套 在目前財稅、金融和價格等方面政策不配套的前提下，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。如盲目上項目，電網(wǎng)企業(yè)壓力大；項目與規(guī)劃不協(xié)調(diào)，電網(wǎng)企業(yè)難調(diào)度；并網(wǎng)標準不統(tǒng)一，電網(wǎng)企業(yè)難吸納；電價不明朗，電網(wǎng)權(quán)益難保障等。 目前國家對分布式能源普遍很重視，但是 分布式能源的發(fā)展在技術(shù)、經(jīng)濟及市場等方面還存在著不少問題和障礙，但最主要的問題還是在制度和政策層面。 隨著國內(nèi)資源開發(fā)和國外資源進口的力度逐步加大，國內(nèi)氣田、煤層氣開采能力快速增長，船運進口液化氣迅速增加、頁巖氣資源充分利用，分布式能源發(fā)展的資源供給保障能力將得到進一步加強。 廣東省天然氣分布式能源發(fā)展環(huán)境 ： 發(fā)展空間巨大 ，廣東省將合理布局建設(shè)工 (產(chǎn) )業(yè)園區(qū)熱電冷聯(lián)供項目和分布式能源項目列入“十二五”規(guī)劃綱要，為天然氣分布式能源發(fā)展創(chuàng)造了條件。下一步湖北將加大推進省內(nèi)區(qū)域及城市管網(wǎng)天然氣儲氣調(diào)峰設(shè)施建設(shè)，加快省級天然氣平臺建設(shè)，鼓勵發(fā)展天然氣分布式能源項目，加快啟 動頁巖氣開發(fā)利用 。 與此同時，華電已與美國通用電氣（ GE）公司聯(lián)合，在上海成立華電通用輕型燃機設(shè)備有限公司，生產(chǎn)航改型燃氣輪機，拓展中國分布式能源市場。 各省市發(fā)展狀況以及政策法規(guī) 1) 黑龍江 2022 年，黑龍江省出臺了《重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，提出以哈爾濱為重點，加快重型和中小型燃氣輪機總裝、整機實驗和配套設(shè)備平臺建設(shè)，建成國內(nèi)唯一的全系列燃氣輪機研制生產(chǎn)基地，保持黑龍江燃氣輪機裝備在國內(nèi)的領(lǐng)先地位?！笆濉逼陂g建設(shè) 1000 個左右天然氣分布式能源項目，以及 10 個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。因地制宜在農(nóng)村、林區(qū)、海島推進分 布式可再生能源建設(shè)。在能源負荷中心，加快建設(shè)天然氣分布式能源系統(tǒng)。 《中國的能源政策（ 2022）》白皮書 促進清潔能源分布式利用。通過示范工程應(yīng)用，當裝機規(guī)模達到 500 萬千瓦，解決分布式能源系統(tǒng)集成，裝備自主化率達到 60%；當裝機規(guī) 模達到 1000 萬千瓦，基本解決中小型、微型燃氣輪機等核心裝備自主制造，裝備自主化率達到 90%。 《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》 根據(jù)發(fā)展改革委、財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》 。 隨著技術(shù)的進步與發(fā)展， 燃料電池和微型 燃氣輪機 也將 成為 未來能源市場 十分 活躍的部分。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。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。 各種方案系統(tǒng)成本與性能比較如下表。 其中， 方案一和方案三適用范圍更廣，是我們未來進行分布式能源冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)的主導方案。 方案三：采用了兩套機組，雖然在投資成本上高于另外兩個方案，但是雙效煙氣機可以完全吸收利用燃機尾氣進行制冷制熱，而且系統(tǒng)發(fā)電量是另外兩個方案的二倍 ，成本回收只需要 年。此方案適合除制冷、采暖和生活用水以外對蒸汽還有更大需求的單位，比如醫(yī)院等。但是，方案匹配中燃機發(fā)電尾氣不能夠完全被消化吸收，從而造成了一定的浪費。 各方案經(jīng)濟性分析 各方案機組所能達到的技術(shù)指標如下表： 表 15 各方案機組所能達到的技術(shù)指標 在考慮了設(shè)備投資、系統(tǒng) 收益（電收益和冷熱收益）、成本費用（ 燃料費用和運行費用 ） 后，得到各方案的綜合比較分析，如下表 。使用蓄熱和蓄冷技術(shù)進行調(diào)節(jié)，同時減少機組在夜間低谷低電價時段的運行，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。 1) 地點：湖北省武漢市 100,000m2 的 公用性和商用性建筑。 以燃氣輪機為核心的系統(tǒng)方案分析 方案概況 華中科技大學的張洪偉等人對 DES 進行了工程實例分析。 分布式供能系統(tǒng)熱電聯(lián)供具有明顯節(jié)能減排，夏季消電峰、填氣谷，社會效益明顯。 3)余熱鍋爐容量雖只是輔助鍋爐的不大比例，但年運行時問長，它卻提供了全年總供汽量 1/3 甚至更多，節(jié)能效果顯著。正確選擇并網(wǎng)點且充足以及穩(wěn)定電負荷是保證長期安全，經(jīng)濟運行必要條件。 另外，還可得到： 2022 年 總熱效率為 70%，熱電比為 178%，節(jié)約標準煤量為 2474t，CO2 和 SO2 減排量分別為 6432t， 。因此總量明顯增加，余熱蒸汽產(chǎn)量維持正常，占總產(chǎn)汽量比例所以有所下降。二期能源中心鍋爐房只有冬季采暖熱負荷，并與一期能源中心輔助鍋爐蒸汽管聯(lián)網(wǎng)運行，以達到充分利用一期輔助鍋爐余量 、減少二期鍋爐初投資，又可提高可靠性。 正常情況下， 13 月和 12月 熱負荷占 全年熱負荷 55％左右，而余熱鍋爐提供的蒸汽占這 4 個月總量的％；全年最低熱負荷 4 月份，余熱鍋爐可提供 43％負荷。前后歷經(jīng) 4年，從 2022 年起正式步入符合設(shè)計正常運行要求，實現(xiàn)節(jié)能減排且有良好經(jīng)濟效益目的。機組每天 7— 22 點 (谷時停機 )16 小時運行，常年無休。 設(shè)置一臺 400