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樓宇型天然氣分布式能源的存在問題及發(fā)展方向

文檔作者：肖蔚然，孫錦余，蘭靜，陳鋼文檔來源：南方電網(wǎng)綜合能源有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月16日
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樓宇型天然氣分布式能源的存在問題及發(fā)展方向
肖蔚然，孫錦余，蘭靜，陳鋼
（南方電網(wǎng)綜合能源有限公司，廣東廣州510075）
摘要：對樓宇型分布式能源發(fā)展較為緩慢的問題行了探討，從實(shí)際情況來看，建設(shè)規(guī)模小、造價高、運(yùn)
行時間短、天然氣價格過高、脫硝的環(huán)保壓力等因素導(dǎo)致了樓宇型分布式能源發(fā)展緩慢。通過分析，
認(rèn)為通過核心設(shè)備的國產(chǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)無人值守，可以有效提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，從而促進(jìn)
樓宇型分布式能源的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：樓宇型分布式能源；存在問題；發(fā)展方向
中圖分類號：ＴＫ01 + 8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ 文章編號：1004 -7948（2014）07 -0068 -03
doi：103969／ ｊ． ｉｓｓｎ． 1004 -7948． 2014． 07． 020
引言
通過能源“梯級利用、就地消化”，分布式能源
可將能源利用效率提高至70％ 以上，遠(yuǎn)高于常規(guī)
火力發(fā)電的40％，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要途
徑，也是未來能源高效利用的發(fā)展方向［1 -5］。能源
站以天然氣為燃料帶動燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)等燃?xì)?
發(fā)電設(shè)備運(yùn)行，產(chǎn)生的電力滿足用戶的電力需求，
系統(tǒng)排出的廢熱（450℃左右）通過余熱鍋爐或者
溴化鋰制冷機(jī)等余熱回收利用設(shè)備向用戶供熱、供
冷。煙氣降到120℃左右后可繼續(xù)用于制取生活
熱水，或用于除濕［6 -8］。
分布式能源站一般分為區(qū)域型和樓宇型，區(qū)域
型能源站主要為工業(yè)園區(qū)或商業(yè)區(qū)進(jìn)行整個區(qū)域
的冷熱電聯(lián)合供應(yīng)，區(qū)域能源需求大，一般采用燃
氣輪機(jī)或大型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)（單機(jī)4ＭＷ 以上）；樓宇
型能源站主要為醫(yī)院、酒店、商場等建筑進(jìn)行冷熱
電聯(lián)合供應(yīng)，此類型項(xiàng)目能源需求小，一般采用小
型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)（ 單機(jī)2ＭＷ 以下）或微型燃機(jī)
（200ｋＷ 左右）［9 -10］。
1 樓宇型分布式能源的存在問題
1. 1 經(jīng)濟(jì)性分析
以廣州典型的商場冷熱電聯(lián)供分布式能源項(xiàng)
目為例，設(shè)計(jì)原則為： 1）以基本冷負(fù)荷定電負(fù)荷（兼顧冬季采暖）。2）不足電力需求部分由電網(wǎng)供應(yīng)。
3）尖峰冷需求由電制冷機(jī)供應(yīng)。4）建設(shè)適當(dāng)規(guī)模的蓄冷裝置提高供冷可靠
性。
通常樓宇型項(xiàng)目的站點(diǎn)設(shè)置在大樓負(fù)1 層或
負(fù)2 層，根據(jù)國家安全條例，入室管道壓力不能超
過0. 4ＭＰａ，此類項(xiàng)目一般只能采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)。
對于不同的項(xiàng)目，其能源需求差別較大，理論上來
說應(yīng)該選擇最優(yōu)的發(fā)電規(guī)模，但實(shí)際上，發(fā)電設(shè)備
一般是定型產(chǎn)品，與實(shí)際需求有一定區(qū)別，例如一
個項(xiàng)目，根據(jù)計(jì)算，最優(yōu)的發(fā)電規(guī)模是2567ｋＷ，但
各大品牌發(fā)電機(jī)的定型產(chǎn)品一般都是2ＭＷ、3ＭＷ
這樣一個跨度，若定制2567ｋＷ 的發(fā)電機(jī)，將會增
加設(shè)備的采購成本，對于后期運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用也將
會增高，因此，一般設(shè)計(jì)原則是就低不就高，以免產(chǎn)
能浪費(fèi)。
本文對2ＭＷ 級別的系統(tǒng)進(jìn)行分析，此級別的
項(xiàng)目適合于大型商場應(yīng)用，項(xiàng)目采用發(fā)電規(guī)模為2ＭＷ 的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)（不同品牌會略有增減），不足
的電量由電網(wǎng)供應(yīng)，發(fā)電后的高溫?zé)煔饧案邷責(zé)崴?
送進(jìn)溴化鋰制冷機(jī)，其供冷／ 熱規(guī)模約為1. 8ＭＷ
（夏季供冷，冬季供熱，熱水需求較少，忽略不計(jì)），
尖峰冷需求由電制冷機(jī)供應(yīng)，將消防水池進(jìn)行改
建，建設(shè)100ｍ
3 的蓄冷水池，蓄冷能力約為0. 8ＭＷｈ，在溴化鋰制冷機(jī)或內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)突發(fā)故障
時，可保證約30ｍｉｎ 的冷量供應(yīng)，這個時間備用電
制冷機(jī)有充分的時間啟動。電制冷機(jī)和備用燃?xì)?
鍋爐，按實(shí)際最大負(fù)荷配置。
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商場典型分布式能源系統(tǒng)圖如圖1 所示。
圖1 商場典型分布式能源系統(tǒng)圖
項(xiàng)目投資采用增量投資，商場原有的電制冷
機(jī)、燃?xì)忮仩t等不包含在內(nèi)，項(xiàng)目建設(shè)于商場負(fù)2
層，土建成本暫忽略不計(jì)，總造價約為2000 萬元，
各分項(xiàng)如表1 所示。
根據(jù)燃料價格等相關(guān)邊界條件，在不考慮相關(guān)
稅費(fèi)的情況下，其項(xiàng)目投資回收期為14ａ，投資收
益率僅為2％。遠(yuǎn)低于銀行5 年期存款利率。可
見，經(jīng)濟(jì)性是阻礙樓宇型分布式能源發(fā)展的最主要
問題。典型商場實(shí)現(xiàn)冷熱電聯(lián)供后的數(shù)據(jù)分析如
表2 所示。
表1 分布式能源系統(tǒng)分項(xiàng)造價表
設(shè)備規(guī)模價格／ 萬元備注
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)2ＭＷ 800 進(jìn)口設(shè)備，約4000 元／ ｋＷ
溴化鋰制冷機(jī)1. 8ＭＷ 250 國產(chǎn)設(shè)備，遠(yuǎn)大或雙良
輔機(jī)設(shè)備- 約200 管道、水泵、冷卻塔、水池改造等
電氣設(shè)備- 約100 配電設(shè)備
控制系統(tǒng)- 約300 ＤＣＳ、電動閥門、測量裝置等
安裝調(diào)試- 約350
總計(jì)約2000 約10000 元／ ｋＷ
表2 典型商場實(shí)現(xiàn)冷熱電聯(lián)供后的數(shù)據(jù)分析
項(xiàng)目數(shù)據(jù)備注
主機(jī)類型內(nèi)燃機(jī)一般每立方氣發(fā)電約為4ｋＷｈ，制冷／ 熱約為3. 6ｋＷｈ
運(yùn)行時間2880ｈ 7 個月制冷，1 個月制熱，每個月30ｄ，每天利用12ｈ
冷／ 熱價格0. 45 元／ ｋＷｈ
燃料價格3. 5 元／ ｍ
3
電價0. 963 元／ ｋＷｈ 10ｋＶ，商業(yè)用電
供電收入3. 47 元／ ｍ
3 每立方氣發(fā)電約為4ｋＷｈ，供電約3. 6ｋＷｈ，廠用電10％
供冷熱收入1. 62 元／ ｍ
3
總收入5. 09 元／ ｍ
3
運(yùn)維成本0. 60 元／ ｍ
3 按0. 15 元／ ｋＷｈ 計(jì)算，每立方氣發(fā)電約為4ｋＷｈ
折舊成本0. 70 元／ ｍ
3 20 年，造價10000 元／ ｋＷ，年利用時間2880ｈ，約0. 174 元／ ｋＷｈ，每立方氣發(fā)電約為4ｋＷｈ
凈利潤0. 29 元／ ｍ
3 折合0. 07 元／ ｋＷｈ
收益率2％
回收期14ａ 未考慮增值稅、所得稅、教育城建等附加費(fèi)
1. 2 樓宇型分布式能源存在問題分析
對于樓宇型分布式能源經(jīng)濟(jì)性較差的問題，根
據(jù)實(shí)際情況分析，影響其發(fā)展的原因主要為： 1）建設(shè)成本高。機(jī)組容量越小，單位千瓦造價
越高，小型分布式能源造價已超過10000 元／ ｋＷ，遠(yuǎn)
超燃?xì)獍l(fā)電的4000 元／ ｋＷ，燃煤發(fā)電的
5000 元／ ｋＷ，太陽能發(fā)電的8000 元／ ｋＷ。而且，
目前分布式能源項(xiàng)目的審批流程按照火力發(fā)電廠
執(zhí)行，需要編制將近20 個專題報(bào)告（ 環(huán)境評估、節(jié)
能評估、水土保持、社會穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)評估等），前期開
發(fā)費(fèi)用并不能同比例減少，從而進(jìn)一步推高了項(xiàng)目
建設(shè)的單位造價。
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2）運(yùn)行成本高。成本主要包括燃料成本、運(yùn)
行成本和折舊成本。
ａ. 天然氣價格高。從經(jīng)濟(jì)性分析來看，燃料
成本已占到總收入的69％，對項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性造成
了較大影響。按單位兆焦能量對比，天然氣價格是
燃煤價格的3 倍以上，而分布式能源的能源利用效
率僅是傳統(tǒng)燃煤發(fā)電1. 75 倍左右，燃料成本過高
對經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生了較大不利影響。
ｂ. 運(yùn)行維護(hù)成本高。樓宇型分布式能源發(fā)電
規(guī)模一般在2ＭＷ 以下，規(guī)模小導(dǎo)致產(chǎn)值低，運(yùn)行
維護(hù)成本比例上升，將嚴(yán)重?cái)偙±麧?，從而影響?xiàng)
目投資經(jīng)濟(jì)性。
ｃ. 運(yùn)行時間短。酒店醫(yī)院一般夜間負(fù)荷較
低，日負(fù)荷有較大波動，酒店甚至還有淡旺季的差
別，季節(jié)負(fù)荷也有較大波動，無法像工廠、數(shù)據(jù)中心
等全年穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行時間短，從而導(dǎo)致折舊成本
較高。
2 樓宇型分布式能源發(fā)展方向探討
樓宇型分布式能源要形成規(guī)模優(yōu)勢，大范圍推
廣，其核心要解決經(jīng)濟(jì)性的問題，主要途徑為降低
項(xiàng)目建設(shè)成本和減少運(yùn)維成本，重點(diǎn)分析如下。
2. 1 降低項(xiàng)目建設(shè)成本
降低項(xiàng)目造價是發(fā)展小型分布式能源的必由
之路，其解決方案如下： 1）核心設(shè)備國產(chǎn)化。核心設(shè)備占項(xiàng)目總造價
的50％以上，國產(chǎn)設(shè)備價格較低，可有效降低建設(shè)
成本，1 ~2ＭＷ 規(guī)模的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，國內(nèi)濟(jì)柴動力
總廠（26／ 32 氣體發(fā)動機(jī)）、廣州柴油機(jī)廠（230ＳＧ
系列）都有較成熟的產(chǎn)品，可應(yīng)用在樓宇型分布式能
源項(xiàng)目上。與國外產(chǎn)品相比，小機(jī)組的技術(shù)差距相對
較小，可在犧牲部分效率的基礎(chǔ)上，提高其可靠性。2）核心設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。分布式能源的特點(diǎn)是
“量體裁衣”，但是，非標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品難以通過規(guī)模
優(yōu)勢來降低成本，小型分布式能源要大規(guī)模發(fā)展，
需要在量體裁衣的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)3 ~5 個系列標(biāo)準(zhǔn)化
產(chǎn)品或者方案，采用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品或許不能做到能源
利用效率最高，但可以有效降低成本，減少項(xiàng)目開
發(fā)時間，有利于快速開拓項(xiàng)目。
2. 2 減少運(yùn)維成本
對于小型能源站，降低運(yùn)維成本是提高經(jīng)濟(jì)性
的重要手段，其方案主要如下：
1）無人值守，自動運(yùn)行。通過提高設(shè)備的自
動化水平，達(dá)到無人值守、自動運(yùn)行的效果，從而減
少運(yùn)維人員。煤礦的瓦斯發(fā)電機(jī)組與小型內(nèi)燃機(jī)
類似，已能實(shí)現(xiàn)自動開機(jī)、并網(wǎng)，分布式能源只要在
此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)余熱利用裝置的自動運(yùn)行即能滿足
要求，其核心是在自動化水平與造價中取得平
衡點(diǎn)。2）集中監(jiān)控，定期巡檢。將眾多項(xiàng)目的運(yùn)行
監(jiān)控集中在一處，可有效減少運(yùn)行人員，維護(hù)人員
對設(shè)備進(jìn)行輪流巡檢，在運(yùn)行狀態(tài)有變化時進(jìn)行針
對性檢查，可有效減少維護(hù)人員。
3 結(jié)論
1）樓宇型分布式能源發(fā)展較為緩慢，重點(diǎn)要解
決規(guī)模小、造價高、運(yùn)行成本高，經(jīng)濟(jì)性較差等問題。2）降低項(xiàng)目建設(shè)成本和減少運(yùn)維費(fèi)用是樓宇
型分布式能源發(fā)展的重要方向，降低項(xiàng)目建設(shè)成本
的核心是設(shè)備國產(chǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化，降低項(xiàng)目運(yùn)維成本
的核心是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無人值守，自動運(yùn)行。
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作者簡介：肖蔚然（1981 - ），男，廣東梅州人，碩士，工程
師，從事燃?xì)獍l(fā)電、天然氣分布式能源研究工作。
收稿日期：2014 -03 -17
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