燃气分布式能源项目开发参考手册

发布时间：2023-06-13 16:29:14

分布式能源是集中式发电重要补充，与大型电网相互支撑、互为补充。燃气分布式能源的定义：指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式

分布式能源是集中式发电重要补充，与大型电网相互支撑、互为补充。

燃气分布式能源的定义：

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。

燃气分布式能源工作原理：

燃气分布式能源的特点：

通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，能源综合利用效率在70%以上，实现天然气的高效、阶梯式利用。

在能源利用负荷中心就近实现能源供应的现代供应方式，可减少输变电线路和设备，减少能源传输过程中的损耗，且电磁污染与噪声污染也可大为降低，且占地面积比燃煤电站减少30%到60%左右。

优化能源结构，实现发电能源多样化，提高能源供给的安全度。

与传统集中式供能方式相比，可减少CO2、SO2、NOx、粉尘、废水、废渣等排放，具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点，且燃气电厂的耗水量只是燃煤发电厂的30%到60%左右，大大减少水资源的使用。

燃气热电冷三联供系统主要构成：

系统主要由燃料供应单元、燃气内燃机、发电机、溴化锂直燃机、电力分配单元、终端和中控系统组成。

联供系统可以匹配地源（污水源）热泵。消耗发电机组发电量，调节电力平衡；当天然气停气时，地源（污水源）热泵可以应急供暖制冷；电价处于谷价时发电机组可以停机，只运行热泵。

中控系统动态的分析系统电力、冷能、热能以及各种能源的峰谷价格等因素，实时的调整系统的运行模式，保证系统可靠运行的基础上实现合理的能源匹配和最高的经济收益。

系统主体设备：

分布式能源系统的分类：

不同类型用户的天然气分布式能源在系统规模上有较大差异。根据系统的规模可大致分为楼宇型和区域型。

楼宇型：楼宇型分布式能源系统主要针对楼宇单一类型的用户，建筑规模相对较小，系统比较简单，用户的用能特点和规律差异不大。由于用户的负荷随季节和工作生活规律而变化，这类联供系统的运行应能实时跟踪负荷的变化，对系统全工况性能要求较高。这类联供系统目前应用数量最多，建筑面积在一般在几十万平米以内，用户类型包括办公楼、商场、酒店、医院、学校、居民楼等等。在楼宇型系统中，燃气内燃机发电机组得到广泛的应用。

区域型：区域型分布式能源系统是指在一定区域内多种功能建筑构成的建筑群，建筑群各组成部分的能量需求有显著差异，不同功能建筑的负荷种类、用能规律、负荷曲线都有所不同。负荷分析时需要以“同时使用系数”考虑不同功能建筑负荷变化的不同步。该类型联供系统规模较大，总建筑面积可以可能几十万到一、二百万平米，广泛应用较大功率的燃气内燃机和各种型号的燃气轮机发电机组，可采用多台机组并联或若干能源站组成的微网。区域型用户包括商务区（含商场、酒店、办公等）、金融区（金融中心、办公等）、机场、火车站、大学、新城（含部分住宅）、综合社区等。

国内外天然气分布式能源发展现状：

主要发达国家通过规划引领、技术支持、优惠政策以及建立合理的价格机制和统一的并网标准，有效推动了分布式能源的发展，分布式能源系统的发电量在各国能源系统中的占比不断提高。其中欧盟国家平均比重已达到10%左右、美国约为4.1%、日本约为13.4%。

1.2011年，美国能源信息署公布《美国2011能源展望》指出：到2035年，将天然气热电联产的比重提高到25%以上。

2.在日本，分布式能源系统也得到了大力推广，已经发展成为一项重要的公益事业。由于缺乏能源资源，日本政府高度重视提高能源的利用效率，到2008年有多达7800个总能系统投入运行，在2010年分布式能源供能系统达到1000万KW左右。此外，日本能源贸易工业部已于2010年发布长期能源规划，强调分布式能源和微网系统的发展，规划到2030年将分布式能源的发电比重提高到15%以上。通过经济产业省、环境省、地方自治团体等，重点针对热电联产系统，对设备投资和燃料费用进行补贴（33%~65%不等）。

3.在欧洲，德国、荷兰等国的分布式能源系统发展水平均已居世界领先水平，各国政府都在免税、补贴以及电力发展指南方面开展研究，纷纷出台刺激热电联产热负荷增长的措施，积极支持和鼓励分布式能源的发展。

法国对热电联产投资给予15%的政策补贴；英国同样也通过能源效率最佳方案计划来促进分布式能源系统的发展，制定了分布式能源项目申报及质量控制标准，将节能与环保性能综合为一个总体质量指标，只有经过评估高于这个指标的项目才能享受国家优惠政策。

4.国内天然气分布式能源发展现状：

近年来，在政府和企业的大力支持下，我国天然气分布式能源的发展开始起步，在北京、上海、广东、四川等地发展较快，以广州大学城分布式能源站、北京市燃气集团监控中心天然气三联产系统等项目为典型代表，目前总装机容量较小，在全国年发电量中的比重也相对较小。和国外发达国家相比，我国分布式能源技术和产业发展相对落后，仍有很大的发展空间和潜力。

大学城区域能源站系统图：

中国能源结构现状：

区域式分布式能源开发—目前，国内已建成投产广州大学城分布式能源站，仅华电集团就有6个以上、总装机规模超过100万千瓦的分布式能源项目取得核准批复，另有10多个分布式能源项目在开展前期。楼宇式分布式能源开发—已建成投产上海浦东机场能源中心、北京市燃气集团监控中心建成燃气内燃机三联产系统、杭州七堡天然气三联供项目等。

典型区域式分布式能源项目介绍：

国内开发天然气分布式能源的政策和区域选择：

国家发展改革委员会在《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》中提出：到2020年，全国热电联产总装机容量将达到2亿千瓦，其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量都约为1亿千瓦。

考虑到分布式能源系统的运行特点，分布式能源项目的投资还是要优先考虑江浙沪、珠三角、北京等经济较为发达的地区。这些地区的节能减排压力大，且有实力对分布式能源系统给与补贴，民众也更能接受分布式能源这种新兴的用能方式。

《燃气冷热电三联供工程技术规程》CJJ145-2010，2011年3月1日实施。适用于发电机总容量小于或等于15MW的工程设计、施工、验收和运行管理。

1）上海市鼓励政策

上海市是目前我国对分布式能源项目支持力度最大的城市，也是唯一一个明确制订针对天然气分布式能源鼓励政策的城市，为分布式能源提供了设备补贴、气价优惠、市政工程优惠，以及上网电价上的政策，分布式能源项目基本上可以在6年内收回投资。而一个天然气分布式供能项目的使用寿命大约有20年。

根据《上海市天然气分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法（2013-2015）》，上海市对单机规模1万千瓦及以下的天然气分布式供能系统项目按照1,000元/千瓦给予设备投资补贴，对年平均能源综合利用效率达到70%。

及以上并且年利用小时在2,000小时及以上的分布式供能项目再给予2,000元/千瓦的补贴。2010年，上海市政府规定向天然气分布式能源项目提供优惠气价2.43/2.73元/立方米（一般锅炉用气3.8元/立方米）。其他与分布式能源相关的补贴政策（略）。

2）长沙市鼓励政策

《长沙市促进天然气分布式能源发展暂行办法》（长政办发〔2014〕6号）文件明确指出：对在长沙市国家节能减排财政政策综合示范期内获取核准批复的天然气分布式能源项目给予设备投资补贴，补贴资金主要由长沙市国家节能减排财政政策综合示范奖励资金排，补贴标准为3000元/千瓦，每个项目享受的补贴金额最高不超过5000万元。

3）其他地区鼓励政策

根据《关于发展天然气分布式能源的指导意见（发改能源〔2011〕2196号）》、《天然气利用政策（发展改革委令2012年第15号）》等指导性文件，陕西、云南、安徽、湖南等省份已经编制完成《天然气分布式能源发展规划》，江苏、上海、浙江等省也正在积极研究制定。北京有关天然气分布式能源的补贴政策也在酝酿中。国家能源局一方面正在配合推动《电力法》的修订工作，以打破天然气分布式能源的直供电障碍，另一方面也在鼓励各省积极出台能较好体现天然气分布式能源环境效益的相关政策，并长远考虑利用碳排放交易、财税政策等方式体现天然气分布式能源的环境效益。

4）天然气分布式能源开发区域分类

综合考虑各地的经济发展状况、政策支持力度、环保要求、用户接受程度等因素，将天然气分布式能源的开发区域分为三个等级。一类地区：上海、长沙、北京，盈利能力强，积极开发，抢点布局二类地区：江苏、广东、浙江、天津，在经济发达城市，选择优质负荷开发三类地区：福建、河北、山东、湖南、湖北、山西、陕西、重庆、四川，在气源充足、经济条件好、支持政策明确的城市，谨慎开发另外，由于天然气价格是影响项目推动的主要因素，因此以上三个等级的划分只是一个参考，还受供热价格、上网电价、当地的支持政策等多方面的影响。

5）各省份天然气最高门站价格表

开发天然气分布式能源的项目类型选择：

1、美国发展热电联产（CHP）的经验

根据2012年美国热电联产安装数据库的统计，截止2012年底，美国工业和商业场所安装的热电联产项目约4,200个，总装机容量82.4GW。其中，工业领域的装机容量占87%，有71%的热电联产项目以天然气作为燃料。

从以上图中可以明显发现，经过多年的发展，美国热电联产（CHP）的用户结构形成以工业用户为主（占87%），商业用户为辅（占13%）的局面。从用能负荷的稳定性方面来考虑，工业用户负荷更为稳定，更能发挥分布式能源的特长，能源使用效率更高。如果是利用余热、余压的分布式能源项目，其用能成本和能源效率将得到进一步的提高。反观商业用户，其能源的使用基本呈现白天多、晚上少的特点，而且有季节性的波动，分布式能源项目的年利用小时数较低，造成机组运行效率不高。

2、分布式能源项目特点分析

分布式能源的适用性较为广泛，既可以区域式集中供能，也能为单一用户供能，既适用于工业用户，也能为商业、公共用户提供能源保障，可以满足各种不同类型用户的用电、用热和用冷需求。分布式能源按照系统规模，可以分为区域型（DCHP）和楼宇型（BCHP）两种；按照用户需求，可以分为电力单供、热电联产（CHP）、冷热电三联产（CCHP）等方式。区域性分布式能源实现了区域内多个用户的集中供能，不同用户之间的负荷可以进行互补，也能满足不同类型的用能需求，机组基本可实现全年满负荷运行，使用效率高，同时也降低了机组的运行成本，是较为理想的分布式能源利用形式之一。但缺点是，当分布式供能系统不能满足用户的用能需求时，就需要有其他的供能方式进行补充调峰，或者留有备用机组，由此造成机组初始投资可能偏高，也可能面临没有外部电网、热网进行调峰或调峰成本过高的问题。而且，当不同用户有不同的用能标准（要求）时，分布式供能系统也可能难以全部满足。

楼宇式分布式能源多为单一用户，包括工厂、车间等工业设施、写字楼和商业中心等商业设施以及医院、体育馆、学校等公共设施。楼宇式分布式功能系统充分体现了分布式能源运行灵活的特点，环保减排效益明显。但其用能规模有限、用能形式较为固定、峰谷差较大等缺点也非常突出。工业设施类的楼宇式分布式能源系统相对来说用能需求较大，在不停工的前提下可实现24小时的全天候运行，且用能形式变化较小，便于机组的设计选型。如果能利用自身的余热、余压，更能大幅降低系统运行成本，提高综合能源利用效率。但如果该工业设施受宏观经济、行业等的影响较大，分布式能源系统的运行效率则会随产能的波动而波动。商业类和公共类楼宇式分布式能源系统的发电成本随系统所在的地点不同，其成本和能源利用率也不同，比如在五星级酒店的能源利用率要比在普通办公楼高。由于天然气价格较高，发电成成本仍高于火电发电成本。如果电网收购电价定得过低，只能寄希望于国家补贴。

从能源需求的角度分析，热电联产的能效和经济性要高于电力单供，冷热电联产的能效和经济性又要高于热电联产。显而易见，分布式能源系统的供能种类越多，其能效和经济性就越高。从燃料来源分析，以太阳能、风能等可再生能源为燃料的分布式供能系统，由于燃料来源免费，经济性最为显著，但也有因环境、气候、昼夜等难以克服的条件而导致的供能不稳定的缺陷。天然气分布式能源供能稳定、可持续，但受制于目前国内气价过高、上网困难且电价偏低等因素，如果没有政府的补贴和扶持，很难正常运营。有鉴于此，建立以天然气分布式能源为核心，太阳能、风能、生物质能、地热能等可再生能源为辅助的分布式综合供能系统，既能保证供能的持续性和稳定性，也能在一定程度上降低系统的燃料成本，是较为理想的分布式能源应用方式。

3、天然气分布式能源的项目类型选择

区域式分布式能源项目兼有用能稳定和规模化优势，是优先级的分布式能源项目类型。如能建立天然气和开再生能源综合运用的分布式能源网，其经济性、环保性将更加突出。结合工业用户和商业用户的用能特点以及美国热电联产项目的开发经验，鼓励开发工业类楼宇式分布式能源项目，如同时有余热、余压利用将更为理想。商业类、公共类楼宇式分布式能源项目以具有优质负荷为前提条件，普通楼宇式分布式能源项目不作为推荐开发项目类型。考虑到楼宇式分布式能源项目在可再生能源方面可利用的条件有限，因此建议以天然气分布式能源为主。总体上，各级别分布式能源项目都要优先选择冷热电三联供，使能源利用效率最大化。不具备供冷条件或不需要供冷的，鼓励建设热电联产项目。一般情况下，不建议开发电力单供的分布式能源项目。

开发天然气分布式能源的项目开发流程：

1、项目建设基本条件：

2、流程简图

3、项目开发区域选择

3.1选择地区—经济发达、能源品质要求高的城市，以及天然气供应有保障，天气气以及电、热价有利润空间或有专门补贴支持政策的地区。

3.2选择对象—适合做分布式能源站的用户包括制造业园区、高新区、技术开发区；城市规划新区或中小城镇；大中型公建项目：机场、铁路站、交通枢纽等；数据中心或金融后台服务区；综合商业区或商务区；单体或建筑群如医院、酒店、学校、写字楼、机关等；电子、食品、制药等工厂；规模多在1–200MW，是中国CCHP的主力。

3.3选择标准—较大冷、热、电负荷，年运行时间长（10万平米以上，冷热供应时间8-10个月）。

4、区域规划调查（以工业园区为例）

4.1工业园区的总体发展详细规划，包括近期和远期的土地面积、人口、产业结构及空间布局，工业、公共建筑、住宅等各类占地面积和建筑面积。

4.2工业园区近期、中、远期的能源规划，包括冷、热、电、汽终端需求负荷、及其昼夜和季节变化规律，电力规划先于冷热规划。

*如果工业园区尚未编制能源规划，可与政府相关部门协商，委托有资质的单位编制“城市集中供热规划”或“热电联产规划”，并经省级行政主管单位审批，并取得批复文件。

4.3区域冷热电市场调查

--工业（工业园区）热负荷现状

--采暖热负荷现状

--生活热水及空调热负荷现状

--热电联产集中供热现状

--按容量统计工业园（区）内锅炉现状

--按燃料统计工业园（区）内锅炉现状

--工业园（区）内不同热源类型所占份额

--热网、供热和电源、电网调查

--当前存在问题调查与分析（供热设施、环境状况、供热管理体制、电源设施）

--工业园（区）热负荷、冷负荷与电负荷发展预测

4.4与供气单位签订供气协议（意向书）

4.5与政府签订项目协议

4.6聘请设计院初步可行性研究报告初可设计需取得的支持性文件或协议

4.7土地方面：

1、省市发改委同意开展前期工作的函

2、省国土资源厅出具预审意见

3、省住房和城乡建设厅出具预审意见

4、省文物局出具预审意见

5、省军事设施保护委员会出具预审意见

6、中国民航管理局出具预审意见

7、地震局出具预审意见

4.8环境保护方面：

1、取得省环境保护厅出具环境影响报告书的批复

2、目标地市环境保护局出具的环境影响评价执行标准的函

3、目标区域人民政府外排废水进入污水处理厂的函

4、目标地市住房和城乡规划建设局出具的项目厂址周边规划控制的意见

4.9水土保持方面：

省水利厅准予水行政许可决定书或水土保持方案报告书的审批

4.10上网方面-接入系统：

省电力公司出具允许上网的函

4.11与下游市场签订冷热气供应协议（意向书）

设备选型和系统配置方案

天然气分布式能源的系统主要由燃机设备和余热利用设备构成，有多种组织形式，在应用中有鲜明的优缺点，推广和规划时应予以充分考虑。系统的基本组成：燃气冷热电联供系统由燃机设备和余热利用设备构成，其中燃机设备是系统的核心，包括燃气轮机、内燃机等。余热利用设备包括余热锅炉、吸收式制冷机、换热装置、电制冷机，燃气锅炉等。燃机通过燃烧天然气发电后，产生的高温烟气送入余热利用设备，冬季可用于取暖，夏季可用于供冷，还可生产蒸气和生活热水，驱动热量不足部分可由补燃的燃气进行供应。根据项目的条件，联供系统及其设备配置可作多种形式的变化，如可采用冰蓄冷装置、蓄热装置、热泵等，提高系统的整体能源利用效率。

1、发电机组的生产厂商