新疆地区天然气分布式能源模式浅析
吴梅花
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吴梅花,. 新疆地区天然气分布式能源模式浅析[J]. 天然气进展,202212. DOI:10.12721/ccn.2022.157240.
摘要: 分布式能源通过对能源的梯级利用,实现能源效益的最大化。本文分析了分布式能源具有的节能环保的优势,及发展中遇到的问题,对新疆地区发展分布式能源的模式进行了研究。
关键词: 分布式能源;能源的梯级利用;能源模式
DOI:10.12721/ccn.2022.157240
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引言

能源短缺和环境问题已成为制约中国经济的高速增长障碍。因此大力开发清洁能源,构建可持续能源系统是今后的必然的发展趋势。

纵观西方发达国家能源产业的发展过程,可以发现:它经历了从分布式供能到集中式供能,又到分布式供能方式的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平提高的需求,而且也是集中式供能方式自身所固有的缺陷造成的。集中式供能方式投资大,能源中途转运损失大,投资风险大,分布式能源恰好克服了集中式供能方式的缺点,同时能量供应灵活,多样。因此,从长远看,构造一个集中式供能与分布式能源系统相结合的合理能源系统,发展分布式能源已成为世界各国的共同选择,成为全球能源发展的新方向。 

1.分布式能源的概念

分布式能源系统是用洁净能源(天然气)、生物质(秸秆、沼气)、新能源(氢)和可再生能源(风、太阳能、小水利)等为一次能源,将规模不一的发电和供热、制冷等设备加以集成分散的方式布置在用户附近的能源系统,是一个就地取材,把材“吃光用尽”,同时供应冷、热、电,分布在用户端的能源综合利用系统,可独立运行,也可并网运行,是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统。分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式。

目前国内代表式分布式能源主要形式:

第一种,是指将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式直接安装在用户端,可独立地输出冷、热、电能的系统。能源包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷、热、电三联供等多种形式。

第二种,是指安装在用户端的能源系统,一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅。二次能源以分布在用户端的冷、热、电能的系统联产为主,其他能源系统为辅,将电力、热力制冷与蓄能技术结合,以直接满足用用户的多种需求,实现能源的梯级利用,并通过公用能源供应系统提供支持和补充,实现资源利用最大化。 

3.分布式能源的优势

分布式能源具有以下优势

第一,经济性:发电的余热供冷能源的梯级利用,降低了能源输送的损耗。减少发电厂和高压输电网的投资。

第二,环保性:天然气或氢气、太阳能做 能源,减少有害物排放,减少了高压输电线的电磁污染和高压输电线的征地面积

第三,能源利用的多样性:解决能源危机、能源 安全问题

第四,调峰作用:夏季和冬季负荷高峰期,用天然气冷热电三联供,可对电网起到错峰调谷的作用。

第五,安全性和可靠性:大电网出现大面积停电 时,分布式系统任然能正常运行。

第六,助推电力市场化:适应电力市场发展的需要、由多家集资办电,发挥调动电力建设市场、电力供应市场的竞争机制。

第七,投资风险小:分布式发电装机容量小,建设周期短,可避免大型发电站建设周期带来的投资风险。

第八,有效解决边远地区供电问题。

4.发展分布式能源需要解决的问题

4.1技术的支撑

天然气分布式能源系统所需要的技术含量非常广泛,最核心的是发电设备。分布式能源站目前的技术设备主要包括燃气轮机、余热锅炉、压缩式制冷、吸收式制冷、蓄冷蓄热设备以及控制系统和设备。所有这些硬件设备当中,目前国内在技术上还跟国外有较大差距,缺乏具有自主知识产权的先进技术。

4.2政策风险大、燃料价格高

政策不具体,致使落实不到位。目前,国家层面及地方政府均陆续出台了鼓励天然气分布式能源发展的支持政策,提出了发展目标及措施,但因没有具体的实施细则,如上网电价、电力直供等问题而无法落到实处。由于国家政策没有强制执行标准,分布式能源战略风险、市场风险很高。

4.3企业运营存制约

天然气分布式能源企业自身运营存在的制约因素主要体现在投资成本大、回收期限长、设备运行以及燃料成本过高等方面。

较高的设备成本、运行与维护成本是阻碍分布式能源广泛推广的一个重要原因。同时,由于本地化的工程师与高级技工比较稀缺, 天然气分布式能源项目安装成本、运行维护设备的人工成本不可小视。

5.新疆地区分布式能源模式研究

5.1新疆发展分布式能源优势

新疆2000多万人口,面积160多万平方公里,而且其中很大一部分土地都是沙漠和戈壁滩,人口密度小。如果在如此大的面积搞基础设施建设,拉起联通全新疆的电网基础投资大,建设周期长,风险大。应根据新疆的资源、地理、人口、环境、生态、民族以及周边的国际环境等特点探索一种能满足对能源的需求、对安全的要求、对生态环境保护的要求,还要有最好经济效益的能源供给模式。

新疆有丰富的天然气,还有丰富的可再生能源资源,如风力和太阳能。这些多样化的清洁能源可能组合成非常好的分布式能源系统,便于维护,安全可靠。我们可按照区域发展的要求,因地制宜做一些大中小不同规模的分布式能源来满足新疆一些地区的热电冷需求,5.2分布式能源的设计原则

5.2.1首先就要自我平衡

发展分布式能源决不能以必须向电网供电为目的,否则就会失去分布式能源的意义。在分布式能源项目的规划和设计上,以负荷的自我平衡为首要出发点,通过合理的优化来安排系统,这应该是一种最基本的原则。将各种能源组合起来,以满足用户对热电冷各种形式的能源的需要。按需定制、量体裁衣。即根据用户的热电冷需要组合现有的各种资源,在满足需要的同时,保护环境,同时还达到终端效率最高,经济效益最佳。

5.2.2能源生产分类的管理模式转变

发展分布式能源、提供面向用户的解决方案,就要打破行业的垄断和分割,将现在的以能源生产分类的管理模式转变为提供一个最终的能源解决方案的模式。我国现在的能源供给模式实际上是分块进行的,比如煤炭、石油、天然气,包括水电、风电、太阳能等可再生能源都是单独自上而下进行生产的,供给用户是“能源素材”,由用户自己再进行组合使用。现在的问题在于我们是不是应该将这些分块的能源组合起来,以提高能源的使用效率。而且我们现在讲的能源效率大都只计算生产中的某一个环节的效率,如大型电站效率已经很高了,可能达到50%甚至更高,但它没有把生产、运输、终端用户作为一个系统来考虑,终端效率并不高。事实上综合终端能源效率才是一个最真实、有效的能效。分布式能源的最大意图就在于此,其“温度对口,梯级利用”的能量利用理念就是通过多种的技术手段,实现“能源综合利用”,将能源中的热能全部“榨干吃净”,以达到提高系统的最终综合能效的目的。

6.结论

随着国家能源政策的调整、电改的深入及新疆固有的资源环境优势,相信新疆分布式能源会迈向新的台阶。 

参考文献:

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作者简介:*吴梅花(1974年9月),女,新疆人,讲师,研究生,主要从事建筑环境与能源应用研究  (E-mail: 30779863@qq.com);