分布式能源概述：以燃氣及生物質能、太陽能、氫能、風力和其它可再生的清潔能源為一次能源，在用戶現場或靠近用戶現場的小型或微型獨

分布式能源概述：

以燃氣及生物質能、太陽能、氫能、風力和其它可再生的清潔能源為一次能源，在用戶現場或靠近用戶現場的小型或微型獨立輸出電、熱（冷）能的系統技術，即（廣義的）分布式能源技術。

一次能源經過各種轉換方式組合，最經濟、最高效地直接向用戶提供所需要的電力、空調冷水、采暖熱水、生活熱水、蒸汽等終端能源服務的系統。

相關名稱：分布式發電、分布式電源、冷熱電聯供（CCHP）、熱電聯供（產）（CHP）、天然氣分布式供能等等。

“天然氣分布式能源”定義：

摘自國家能源局《關于發展天然氣分布式能源的指導意見》（發改能源[2011]2196號）

一般地，“天然氣分布式能源”可分為“區域分布式能源（DES）”和“樓宇分布式能源（BCHP）”。

分布式能源系統特點：

分布式能源實現了能源的梯級利用，能源綜合利用效率可達70%以上。

分布式能源系統應用領域：

天然氣分布式能源參與方：

近期分布式能源系統相關政策：

01.《關于加快天然氣冷熱電聯供能源發展的建議》—國務院研究室研究報告445號(2011.4.6)

發展天然氣冷熱電聯供能源具有重要意義且條件具備、時機成熟。

2.《關于發展天然氣分布式能源的指導意見》—發改能源[2011]2196號(2011.10)

“十二五”期間建設1000個左右天然氣分布式能源項目；到2020年，在全國規模以上城市推廣使用分布式能源系統，裝機規模達到5000萬千瓦。

3.《天然氣利用政策2012》 —國發改委員第15號令 (2012.12.1)

天然氣分布式能源屬于優先類城市燃氣。

4.《國家電網公司關于印發分布式電源并網相關意見和規范的通知》—國家電網辦[2013]1781號 (2013.11.29)

分布式電源發電量可以全部自用或自發自用剩余電量上網，由用戶自行選擇，用戶不足電量由電網提供。

5.《分布式發電管理暫行辦法》—發改能源[2013]1381號(2013.7.18)

電網企業負責分布式發電外部接網設施以及由接入引起公共電網改造部分的投資建設，并為分布式發電提供便捷、及時、高效的接入電網服務。

6.《關于印發天然氣分布式能源示范項目實施細則的通知》—發改能源[2014]2382號(2014.10.23)

各省（自治區、直轄市）要充分考慮天然氣分布式能源項目在節能減排方面的優勢和特點，優化和簡化審核程序，加快審核辦理進度，并網申報、審核和批準過程原則上應不超過60個工作日。

天然氣分布式能源項目可向項目所在地有關部門申請冷、熱、電的特許經營，允許分布式能源企業在該區域內享受供電、供熱、供冷經營權利，與用戶分享節能效益。

分布式能源系統相關政策(地方政策)：

1.《上海市天然氣分布式能源系統和燃氣空調發展專項扶持辦法》的通知—滬府辦發[2013]14號 (2013.3.19)

對分布式能源項目按照1000 元/千瓦給予設備投資補貼，對年平均能源綜合利用效率達到70%及以上且年利用小時在2000 小時及以上的分布式能源項目再給予2000 元/千瓦的補貼。每個項目享受的補貼金額最高不超過5000萬元。

2.《關于調整燃氣空調和分布式能源系統燃氣銷售價格》的通知—滬燃集（2010）67號(2010.7)

分布式能源系統發展現狀與趨勢：

分布式能源提出30余年，項目研究與實踐已有15年；

行業初期發展緩慢，2008年之后開始快速發展，近兩年來爆發性增長；

項目主要集中于上海、北京、江蘇等經濟發達及氣源有保障的地區。

從項目累計裝機容量來看，2009年之后項目裝機容量才有較快增長；

截止2014年10月份，天然氣分布式能源累計裝機容量971MW（97.1萬kW)，相比2020年總裝機容量5000萬kW的目標相差較遠。

分布式能源系統發展現狀與趨勢：

早期的分布式能源項目，都以樓宇型項目如商業中心、工業用戶和醫院項目居多；

近年來區域能源站項目也得到較快發展；

隨著通信行業的飛速發展，數據中心項目成為近年來重點發展的領域之一。

技術發展趨勢：

分布式能源系統適用場合及目標用戶：

分布式能源系統適用于具有多種能源需求，能源消費量大且集中的地區，以及對供電安全要求較高的單位，如：醫院、賓館、商業綜合體、高檔寫字樓、交通樞紐、數據中心、機關和工廠等。這些用戶組織性強，便于集中控制和管理，用電、用冷（熱）負荷時間長，產生的效益較高，有利于資金回收。

工業用戶用能特點分析：

工業領域涉及行業主要為：鋼鐵、石化、化工、建材、機械、紡織、電子信息、食品、煙草、陶瓷、醫藥等。根據各行業的工藝要求不同，對用熱的要求也不同，但也有許多共同點。

能源需求種類多：主要為蒸汽、熱水、熱風、導熱油、冷/熱空調等；

熱耗占比多：工業耗能中一般50%以上為熱耗，用熱范圍大多在80 ℃以上，多數集中在100℃左右，特殊用熱在250 ℃左右；

溫度恒定：工作溫度要求變化范圍較小，一般在3 ℃-5℃之間；

用能連續、安全性要求高：工作時要求熱量必須連續的供給，供能不能中斷，避免影響生產。

用能時間長、能耗波動小：主要為生產工藝用能，主要與計劃生產量有關，能耗隨季節或時間等波動較小。

國外工業領域分布式能源發展情況：

來源：工業領域分布式供能發展研究，2013。

工業天然氣分布式能源系統解決方案：

能源需求特點：持續穩定的電力供應；有穩定蒸汽需求或工藝用導熱油需求；對能源成本敏感。

工業分布式能源系統配置的特征：

主要考慮解決工業蒸汽、導熱油、或熱風等用熱需求；

原動機按需求可采用燃氣輪機（滿足蒸汽需求）或內燃機（加熱導熱油）或微燃機（熱風）等；系統年運行時間長，一般高于5000h。

【例】昆山福伊特紙業工廠分布式能源項目

供能方式：冷熱電聯供

燃料類型：天然氣

發電機組類型：燃氣內燃發電機組

總輸出功率：電：600kW ，冷：349kW，熱：217kW。

類似項目：上海航天裝備制造總廠；玉柴聯合動力工廠…

【例】上海大眾汽車安亭工廠分布式能源項目

上海大眾汽車安亭工廠分布式項目是上海市首個工業燃氣輪機煤改氣項目，系統由4臺燃氣輪機、余熱鍋爐及其附屬設備組成，系統總發電裝機容量26.5MW，同時每小時可產生蒸汽57.3t (10bar )，綜合能源利用率可達84.3%。該項目已于2016年2月19日正式投產運行，投運后每年將節省標準煤1.6萬多噸，減排二氧化碳5萬多噸，同時與燃氣鍋爐相比，每年可節省運行費用約7000萬元。

工業用戶分布式能源系統解決方案示意圖：

數據中心天然氣分布式能源系統解決方案：

能源需求特點：

持續穩定的電力供應；全年空調需求；

供能安全性要求高；較低PUE值（數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比）。

分布式能源系統配置的特征：

冷（熱）比電接近1：1，系統配置采用“以冷定電”+冷電平衡原則；

原動機多采用內燃機，主要考慮內燃機發電量和其余熱通過溴化鋰之后產冷量接近1：1，故此可保障系統經濟性；

數據中心供能安全性要求高，系統原動機、溴化鋰及水泵等設備需采用N+1配置。

數據中心分布式能源系統解決方案示意圖：

【例】斐訊數據中心天分布式能源項目

供能方式：冷電聯供；燃料類型：天然氣；

發電機組類型：燃氣內燃發電機組；

總輸出功率：電：6×4.3MW；冷：6×5.1MW。

能源站供能能力為25.8MW電量+30.6MW冷量，可以在市電故障的情況下，獨立完成對數據中心的供能，并且解決了用戶變壓器容量不足的問題，每年可為生產基地節省能源費用5700萬元，同時節能21864噸，減排二氧化碳75590噸。

樓宇型天然氣分布式能源系統解決方案(醫院)：

能源需求特點：

持續穩定的電力供應；全年熱水需求；

經濟的能源成本；嚴格的噪聲及污染排放。

分布式能源系統配置的特征：

主要考慮解決熱水需求并供應一部分電力，系統設計采用“以熱定電”原則；

原動機可采用微燃機以保證系統的噪音和污染排放滿足要求；

系統年運行小時長，基本上可超過6000h。

醫院分布式能源系統解決方案示意圖：

【例】上海市第一人民醫院松江分院

供能方式：熱電聯供；燃料類型：天然氣；

發電機組類型：微型燃氣輪機；

總輸出功率：電：3×65kW，熱水：3×2t/h。

第一人民醫院松江分院是松江地區一家的綜合性醫院，占地面積150畝，建筑面積10萬m2，床位數700個。醫院除具有長久穩定的電負荷和冷負荷需求外，24小時需求熱水。年平均綜合能源利用效率82%，年可節約能源費用90萬元，年約節省標煤283.0噸，減少二氧化碳排放量633.4噸。

類似項目：上海市第五人民醫院、上海市第一婦嬰保健院…

區域能源中心天然氣分布式能源系統解決方案：

能源需求特點：

持續穩定的電力供應；空調冷熱負荷較大；

可能存在較穩定的生活熱水需求，但熱水負荷相對較小。

分布式能源系統配置的特征：

遵循“以熱定電，熱電平衡”的原則進行系統配置，分布式能源系統僅解決區域內的部分能源需求，需配置相應的調峰；設備共同滿足整個區域的能源供應；

原動機基本選用燃氣內燃發電機組，系統采用冷電/熱電聯供形式；

條件允許的情況下，多余電力可以上網；

系統過渡季節運行時間較短或不運行，年運行小時相對較短，主要為冬夏空調季。

【例】上海國際汽車城研發科技港

供能方式：冷熱電聯供；燃料類型：天然氣；

發電機組類型：燃氣內然發電機；

總輸出功率：電：2×800kW，冷：2×605kW，熱：2×680kW。

上海國際汽車城港區計劃建造120幢300-2000平方米的獨立樓宇，可容納150家左右汽車研發設計企業入駐，一次能源利用率可達78%以上，相比傳統分產系統年節省運行費用約522.1萬元，年節約標準煤1161噸，二氧化碳減排2035 噸。

類似項目：上海世博B片區、中關村壹號…

天然氣分布式能源項目的開發和實施：

分布式能源項目開發流程：

分布式能源項目可行性研究報告編制：

可研報告編制目的和作用：

可研報告格式要求：

需求分析與建設規模：

（1）需求分析關鍵—負荷分析：

現場調研，歷史數據分析；

設計軟件和各類型建筑逐時冷、熱負荷指標進行設計；

可進行逐時電、冷、熱負荷分析。

（2）建設規模關鍵—裝機容量：

“以熱定電”，“以電定熱”“以基本電負荷定容量”

“熱電平衡”。

建設方案：

系統配置與設備選型；系統工藝流程設計；系統運行模式設計；系統經濟效益與技術指標分析；系統電氣部分設計；系統控制部分設計；能源站選址與布置；工程實施設想。

投資估算與資金籌措：

工程建設其它費用：如建設管理費、工程保險費、前期工作費、勘察設計費等。

財務盈利能力分析：

項目投資使用計劃與資金籌措總表；

借款還本付息計劃表；

總成本費用估算總表；

利潤估算表；

應納增值稅和營業稅金及附加估算表；

融資前分析：項目投資現金流量表；

項目資本金現金流量表；

內部收益率、靜態及動態投資回收期、凈現值分析。

敏感性分析：

不確定因素：電價、天然氣價、運行小時數；

項目類型：改造類項目和新建項目

1、項目直接成本的構成：

設備采購成本

設備成本相對固定，并受到系統界面的嚴重影響；

工程建設成本

工程建設成本的彈性比較大，可以比設備小也可比設備大很多，深受設計理念、建設理念的影響，尤其是新建項目。

2、新建項目的特殊性

是考慮總投資還是考慮增加的投資，兩者相差很大。

系統收益=發電收益+供熱（冷）收益-天然氣消耗費用-運行維護費用

氣價、電價決定了分布式能源項目的基本經濟效益走向；由于各地的氣價差別較大，因此一個完全一樣的項目就可以有不一樣的結果；由此可以肯定項目評價有研究的必要。

分布式能源技術應用的根本目的是減少排放

如果項目項目評價中能加入減排的收益，將使評價趨于合理、公正；

減排的收益具有持續性；

減排評價具有可操作性；

分布式能源項目的綜合評價組成：

分布式能源項目的綜合評價組成

1、財務評價

包括：投資回收期、資產負債率、財務內部收益率、財務凈現值。

2、國民經濟評價

包括：經濟投資凈效益率、經濟凈現值率。

包括：一次能源利用率、“火用”效率、一次能源節約率（節約量）、系統利用率。

4、環境評價

包括：二氧化碳排放、粉塵排放等

分布式能源項目實施過程中的注意事項：

經驗教訓：世博B片區

天然氣分布式能源系統設計：

典型分布式能源系統流程圖：

天然氣分布式能源系統設計原則：

貫徹節約用地、節約用水、以及節約能源的原則。

對機組選型進行優化比較，選用符合我國國情的技術先進、性能可靠、價格合理的產品。

根據實際情況 “以電定熱”或“以熱定電”，最終以“熱電平衡”為設計原則。以基本電負荷和冷熱負荷確定裝機容量，努力提高分布式能源系統的經濟效益。

為便于項目建成后的運營維護，分布式能源系統模塊化設計，且使用同一型號機組。

將分布式能源系統的供熱系統并入原有供能系統，優先使用分布式能源系統余熱供冷、供熱、供應生活熱水，以盡可能提高系統的效率。

方案規劃、系統布置等，應緊密結合工程特點，進行方案優化。

天然氣分布式能源技術的特征：

梯級利用，較高的一次能源利用率。

分布式能源技術是一項精細的供能技術，傳統的熱電廠單從供能方式講是一項粗放型的供能方式。

余熱的輸送距離是有限的，因此區域型分布式能源系統的規模一定是受限的。

樓宇型分布式供系統因容量小，可靈活布置，使用場合更為廣泛，因此，將是分布式能源不可或缺的一部分。

經濟的直供范圍：

電：10kV,1~2公里 空調冷水：1~1.6公里

1 MPa 蒸汽：12公里 采暖和生活熱水：4~5公里(60℃左右)

分布式能源系統常用形式：

負荷分析：

冷熱電負荷分析關系到項目設計、設備選型及后續運營管理等多個方面，冷熱電負荷分析準確性關系影響到項目成敗；準確合理的負荷分析是項目成功的一半；

根據項目深度及要求，項目性質不同，采取負荷指標法、參考類似建筑法以及實測法等獲取可靠的分布式能源冷熱電負荷數據；

負荷分析難點：

區域氣候；供能對象的多樣性；用戶能源需求多樣化；負荷的動態變化。

負荷特性總結：

經驗教訓：

上海市黃浦區中心醫院

項目于1995年立項，總投資1500萬元。

Solar Saturn T1501+余熱鍋爐+兩臺溴化鋰吸收式機組。發電：1130kW，供蒸汽量：3.3t/h（8 bar），能源利用效率71%，年運行5840h。

實際運行的情況與原先估算存在著較大的差異，最高用電負荷僅為600kW，只占原先估算的能力53%。因此能源生產能力和實際消費嚴重失衡，余電蒸汽大量浪費，使用費用居高不下，用戶不堪承受，已處于停用狀態。

關鍵設備及其選型：

熱機：內燃機：往復式

燃氣發動機（高速＞1000r/min）、中速(1000~300r/min）、低速（≤300r/min））。

燃氣輪機：軸流式（重型、中型、小型）；徑流式（微燃機）；旋轉式。

外燃機：往復式，斯特林發動機；旋轉式，蒸汽輪機

非熱機：燃料電池（低溫、中溫、高溫）

發電機組設備：

燃氣發動機：單機功率3～22000kW；

發電效率26～46.8％；

氮氧化物排放小于500mg/Nm3

熱電比較小；重、體積大；

噪聲大，通常大于100dB；余熱回收復雜；

系統外圍設備多、基礎投資大，一般 需要獨立的廠房維護周期短、費用較高。

用于分布式能源系統的燃氣發動機有高速機、中速機之分，兩種類型的機組對系統的適用性也是不同的。

燃氣發動機構成的典型熱力系統：

燃氣發動機模塊化結構：

燃氣發動機系統典型布置：

燃氣內燃發電機組一覽：

功率、發電效率、排煙溫度、缸套水溫度等。

中小型燃氣輪機：

THM 1304 Gas Turbine

微型燃氣輪機發電機組：

微型燃氣輪機發電機組的技術發展—進一步提高發電效率，可達42%；

雙軸雙級增壓兩次做功；

耐高壓回熱器、燃燒室，壓比11:1；、中冷器。

分布式能源系統運營維護：

設備運營維護要求：

備品備件分級管理模式：

售后服務提供方式：

關鍵設備選擇：

主設備是否具有連續運行能力，可靠性如何？

發電效率、余熱的品質；

考慮實施現場的安裝條件、環境條件（振動、噪聲、排放）；

機組的維護保養、全壽命周期費用；自動控制要求。

上海大眾汽車安亭工廠項目實踐：

上海大眾汽車有限公司安亭工廠位于上海嘉定區，由于工廠用電量較高且基本穩定，生產廠房全年又都有穩定的蒸汽需求，適合發展分布式熱電聯產項目，此類天然氣高效利用在節能同時，也可為企業產生運行經濟性，減少運行成本支出。

為響應政府“煤改氣”號召，廠區正在進行鍋爐“煤改氣”項目改造，原有的燃煤鍋爐擬改建為燃氣鍋爐，已建成2臺30噸，1臺55噸，還將增加4臺55噸燃氣鍋爐。

電負荷分析：

蒸汽負荷分析：

項目實施：

不同機型比較：

綜合比較：

項目方案：

4臺德國MAN公司生產的MGT6200型工業燃氣輪機；

4臺余熱蒸汽鍋爐；1套CCHP智能系統；

水泵、冷卻塔等輔助設施。

項目過程：

能源結構調整，提高能源效率，保障供能安全，提高生活質量，提升經濟水平；

隨著政策逐步落實，技術及工程實踐經驗積累，近幾年發展較快，但離目標還有很大距離；

分布式能源在工業領域及數據中心、樓宇型、區域型的應用；

沒有最好的設備，只有最合適的設備。

本文來源于互聯網，作者：高頂云。暖通南社整理編輯。