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迎接天然气分布式能源规模发展,我们准备好了吗?
  新闻来源:石油商报 2017-09-25 16:11  

  天然气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式,是天然气高效利用的重要方式。

  近期,天然气分布式能源项目又添新成员,其中楼宇型的有成都市金堂县第三人民医院天然气分布式能源项目(总投资925万元);区域型的有广州发展太平分布式能源站项目(总投资约6.93亿元,2组4万千瓦机组),中电贵港天然气分布式能源站(总投资8.66亿元,2组6万千瓦机组)、中国石化分布式能源中心项目落户青岛等,以实际行动助力我国的能源大转型。

  与传统集中式供能方式相比,天然气分布式能源节能减排效果明显,可以优化天然气利用,并能发挥对电网和天然气管网的双重削峰填谷作用,增加能源供应安全性,是我国未来能源发展的一种重要趋势。

  目前,我国天然气供应日趋增加,智能电网建设步伐加快,天然气分布式能源在我国已具备大规模发展的条件。

  1、在我国电力消费占比逐年增加

  我国天然气分布式能源从2002年起步,是以天然气热电联产为主,可再生能源为辅的分布式能源供应形式,对改善我国能源消费结构,抑制环境恶化,实现可持续发展的意义重大。

  2014年底,我国已建和在建天然气分布式能源项目装机容量380万千瓦,天然气分布式能源项目157项(其中已建成项目82项,在建项目22项,筹建项目53项),年用气量约46亿立方米。截至2015年,天然气分布式能源项目已增加至288项(已建在建196项,筹建92项),总装机容量1112万千瓦,其中楼宇式133项,装机容量约23万千瓦;区域式155项,装机容量约1089万千瓦。主要分布在北京、上海等大中型城市,其中典型的区域分布式能源系统为广州大学城项目(15万千瓦),楼宇分布式能源系统包括上海浦东国际机场项目(0.4万千瓦)、北京燃气集团控制中心大楼项目(0.12万千瓦)、北京火车南站项目(0.3万千瓦)等。

  美国在20世纪70年代开始发展分布式能源,从小型热电联产到如今广泛应用的冷、热、电三联供系统,分布式能源得到了快速的发展。截至2016年,美国已经建设了超过6000座分布式能源站,到2020年分布式发电总装机量计划达到1.87亿千瓦,占总装机量的29%。

  与欧美国家相比,我国的分布式能源发展还有很大差距。我国的天然气价格较高,导致天然气分布式能源发电成本是普通燃煤电站的2倍左右,竞争力较差。在电价没有完全理顺的情况下,很多分布式能源项目经济效益得不到保证,规划项目开工率较低。随着天然气价格下调,分布式能源盈利性将得到提升。

  天然气分布式能源从发展之初就得到了政策的有力支持。自2011年国家四部委联合印发《关于发展天然气分布式能源的指导意见》后,相继出台了一系列鼓励发展天然气分布式能源的政策,支持行业进入快速发展期。

  为增加天然气在我国一次能源消费结构中的比重,我国应积极发展天然气发电及分布式能源,在能源负荷中心、产业园区、物流园区、旅游服务区、大型商业设施、交通枢纽、学校、医院等,大力发展天然气热、电、冷三联供分布式能源项目,鼓励发展天然气与风电、光伏发电等其他可再生能源结合的多能互补分布式能源项目。

  2、有助于我国建立绿色能源体系

  采用分布式能源发电,可以改善能源消费结构,减少能源浪费,减轻环境污染问题,有助于我国建立绿色能源体系。与集中式供能方式相比,天然气分布式能源存在以下优势:

  实现能源的梯级利用。天然气燃烧产生的高品位热能可以用来发电,烟气中的中温段余热可用于吸收式制冷/制热,低温段余热可以用来除湿、供热或者提供生活热水。

  能源转化效率高。大型集中式发电厂的发电效率为35%~55%,而分布式发电系统将发电、供热、制冷结合在一起,实现能量的梯级使用,采取就地转化,就地供应的运行方式,没有中间环节的损耗,使用户端的能源利用率得以提高,能源利用率可从40%提高到80%左右。

  灵活性好。与太阳能发电和风力发电等供电方式相比,天然气分布式发电系统不受自然条件限制,相对稳定,可以避免较高成本的跨区域输电,避免输电损耗中的能耗浪费,也不需要建设输电走廊,对偏远地区来说是一个很好的选择。

  稳定性高。分布式发电系统中各电站相互独立,用户由于可以自行控制,不会发生大规模停电事故,所以天然气发电的安全可靠性比较高,可以弥补大电网安全稳定性的不足。基于系统稳定性和经济性的考虑,分布式发电系统要存储一定数量的电能,这样既可以稳定供电,同时又能提供备用电力以及提高分布式发电机组的可调度性。

  环境友好。以天然气为燃料的燃气发电机组,烟气几乎不含二氧化硫和烟尘,氮氧化物仅为煤电的1/10,对我国空气质量改善起到重要作用。

  优化能源结构。煤炭在世界能源消耗中的平均占比仅为28%,而我国高达60%左右;天然气在世界能源消耗占比为24.1%,而我国仅为6.3%。发展天然气分布式能源,可以增加天然气消费,提高天然气作为清洁能源在我国一次能源结构中的比重。同时,还可以使我国以燃煤发电为主的电力结构得到进一步优化。

  3、经济性成为阻碍发展的主要因素

  近期国家大力推进天然气利用,而天然气利用到底走分布式还是走集中式,与能源结构、能源技术和能源需求的变化密切关系。虽然天然气分布式供能是一种能源利用率高、环境友好的用户终端能源利用系统,但由于用户侧供能需求不同、各地天然气燃料价格不同,其经济性有待系统的分析。

  项目投资成本高导致回收期不确定。天然气分布式能源项目单位投资高,一般单价约为4000~5000万元/万千瓦。有分析认为,分布式能源投资回收期较短,在有政府投资奖励、优惠贷款、减免税收以及温室气体减排奖励等优惠政策支持下,投资回收期一般为4~10年。但是由于气价及电价不合理等原因,在天然气分布式能源运行过程中,约有半数的项目处于停滞状态,从而延长了投资的回收期。

  天然气燃料价格高企使项目经济性受损。在项目的运营成本中,燃料成本占70%~80%。我国的天然气价格一直以来实行的是“双轨制”,使得用于发电的天然气成本居高不下,导致其所发电力上网价格要高于火电价格,对天然气分布式能源的经济性带来影响。

  并网上网受阻延长投资回收期。电气运行模式对天然气分布式能源项目的经济性有一定的影响。研究发现,在孤网模式下,余热贡献率不高,谷值发电呈现负收益,投资回收年限长;而在并网或上网直供模式下,余热收益高,电价合理,投资回收年限短。富余电力并入电网存在的困难包括:分布式能源的随机性可能会影响电网稳定;并网运行的分布式电源独立于电网之外,很容易产生孤岛效应,对电网系统、用电设备、用户和维修人员造成一定危害。

  核心设备维护成本高。天然气分布式能源系统最核心的技术是发电设备。技术设备主要包括微型燃气轮机、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,国产率低,缺乏具有自主知识产权的先进技术。由于主机是进口设备,定期检查、替换、维修系统部件及易耗品价格昂贵。根据调研,国内一个示范性项目每年的运行与维护成本达到2200万元。

  天然气分布式能源虽然具有明显的节能减排效益,但项目的节能效益与项目年利用的小时数密切相关;此外,合理的气价以及上网电价是影响项目经济效益的重要因素。

  此外,国家政策在分布式能源的发展过程中发挥了主导性的作用。我国为了推动分布式能源的发展,推出了一系列政策。从国家能源政策、电力体制改革、价格机制改革、商务模式和环保要求等多个方面为天然气分布式能源的发展保驾护航。但是国家层面及地方政府出台的大部分政策是框架性的,并没有具体的实施细则,而且涉及到的相关利益关系并没有捋顺,牵扯到如税收优惠政策、天然气价格折让、上网电价、电力直供等问题而无法落到实处。

  从长远角度来看,天然气分布式能源的发展不能过分的依靠财政补贴,应该依靠技术优势、价格优势、安全可靠性取得市场。市场是分布式能源发展的唯一方向,也是打破行业垄断,促进能源结构改革的有利武器。

  4、进入“发展元年”前景可期

  从2015年开始,随着国家大气污染防治工作深入推进,煤改气等激发了分布式能源发展的内生动力,天然气分布式能源发展进入了“发展元年”。

  与可再生能源协同发展。天然气分布式能源与可再生能源的协同发展,取长补短,可以解决分布式能源投资高、运行费用高等问题,减轻用能成本。两者组合以后可以与互联网、微网兼容,其综合利用率则可以达到80%~90%,甚至更高。

  燃气轮机核心设备国产化。占固定成本30%~40%的燃气轮机等设备制造与维修服务的国产化也是气电成本控制重要因素。为此,有燃气轮机专家建议立发展基金,推动自主燃机技术不断改进。

  政策支持。由于多数分布式能源发展成本仍然较高,在短期及中期内,需要明确、稳定的经济激励政策。经济激励政策包括税收减免和直接补贴等。补贴政策在一个行业的发展过程中具有阶段性的特点,未来随着天然气和电力行业的市场化,待分布式能源系统发展日臻成熟后,补贴的金额后期将会逐步减少甚至被取消。

  明确能源发展目标。为明确分布式能源的发展方向,需要确立分布式能源发展目标。美国和日本都有各自的分布式能源发展目标。明确的国家发展目标体现了能源发展方向,是实现能源转型发展的重要举措,相关刺激投资和产业支持政策都会服务于既定目标。

  能源与互联网深度融合。在能源互联网背景下,分布式能源未来发展将获得关键技术支撑。互联网+新技术的蓬勃发展,能源与互联网深度融合,是实现能源绿色协调发展的内在要求。分布式能源未来发展的关键技术包括云端大数据分析技术,信息能量交互分析技术,广域综合能源协同集成调度技术,整合能源互联网框架下多个分布式能源模块的核心技术,主要应用在能源供应侧和能源需求侧两方面。分布式能源是这一领域最好的体现者和结合者,也必将在今后发挥更大作用。

 
  【作者: 本报记者 张学青 关闭窗口
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