园区内分布式能源形式比较

摘要：加快能源生产和利用方式变革，强化节能优先战略，全面提高能源开发转化和利用效率，合理控制能源消费总量，构建现代能源产业体系。分布式能源系统将在重建能源产业体系中发挥重要作用。

关键字：分布式能源 天然气 水煤浆

中图分类号：F407文献标识码： A

前言

根据园区内自然气候条件及基础能源供给等情况，本文仅对以天然气和水煤浆作为分布式能源站的一次能源，从系统形式和效益方面进行一定的分析比较。

1 系统形式比较

1.1天然气分布式能源系统形式

以天然气作为燃料，在区域负荷中心建立能源站，实现就近冷热电能源的三联供。从能量梯级利用流程来看，天然气由管网进入能源站，经过分离器、调压系统等装置进入燃气轮机发电，产生的电能送入用户。燃气轮机排出的高温烟气可以经过余热锅炉，产生的蒸汽推动蒸汽轮发电机发电，将电能送入用户，同时产生的蒸汽可以通过减温减压器供给热用户，也可以通过溴化锂吸收式制冷机组制冷，提供给冷用户。实现冷热电三联供。

燃气轮机自身的发电效率并不是很高，大功率的一般在30％～35％之间，小功率（单机功率4000KW）的一般低于24％，但是产生的废热烟气温度高达450～550℃。且排气量比较大。利用余热锅炉吸收这部分热量，转换成蒸汽，大幅提高能源的利用效率，组成燃气-蒸汽联合循环，可将总体能源利用效率提高到80%以上。

燃气轮机发电的分布式能源，在电网调峰运行时，也有很大的优势。据有关资料显示，一般燃煤电厂需要3小时才能启动发电，在负荷突然变化的时候，显然燃煤电厂反映速率肯定无法满足系统需求，而燃气轮发电机，可以瞬时启动，基本跟负荷需求同步。满足系统及用户的需求。

燃气轮机发电的分布式能源，在对厂址及厂外的条件要求方面，也比一般燃煤电厂低。占地面积小，不需要大量用水，能更加建设在负荷中心处。另一方面，天然气是一种优质的清洁能源。天然气的主要成分是甲烷，燃烧后生成二氧化碳和水，产生的温室气体只有煤炭的1/2，燃烧几乎不产生的大气污染物SO2和烟尘，所产生的环境效益更是一般燃煤电厂无法比拟的。

1.2水煤浆发电分布式能源系统形式

水煤浆燃烧发电，可以说是世界石油危机后，人们寻找煤替油燃烧的产物。水煤浆燃烧发电涉及多项技术，主要包括：制造、输送以及燃烧这3个主要环节。

水煤浆是由煤、水、添加剂按一定比例，通过物理加工处理制成的新型洁净代油燃料。水煤浆具有良好的流动性，便于装、储、管道输送及喷雾燃烧，与烧粉煤相比，所产生的NOx、SO2及灰渣少，可以在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等方面代油或代气燃用，获得良好的经济效益和环保效益。超低灰水煤浆还可直接用于柴油机和燃气轮机。

水煤浆作为燃料的分布式能源，从能量释放的角度来看，水煤浆从储备罐―供浆泵―过滤器―喷枪进入燃烧室，在点火油、助燃风等系统辅助下，在锅炉炉膛燃烧，经对流管束换热，产生蒸汽，然后再由尾部烟道―除尘、脱硫设备―引风机―烟囱排入大气。产生的蒸汽推动蒸汽轮发电机发电，将电能送入用户，同时产生的蒸汽可以通过减温减压器供给热用户，也可以通过溴化锂吸收式制冷机组制冷，提供给冷用户。实现冷热电三联供。

分布式能源根据园区内情况，以水煤浆作为分布式能源的一次能源原料，就水煤浆的制造及运输方面因素，可按两个方向考虑。

（1）水煤浆厂及分布式电站建在园区内。将煤运至园区内，在园区内制造水煤浆成品，将成品通过管道输送至分布式能源电站。

（2）水煤浆厂建在矿区，能源站建在园区。或者利用附近的水煤浆生产基地，直接将制备完成的水煤浆成品通过汽车等运输方式至分布式能源站点。

浆厂方案的主要区别点在于新建水煤浆厂及其位置。新建水煤浆厂投资取决于生产规模、制浆工艺及建厂条件等因素。水煤浆的生产成本主要包括原料煤成本和制浆加工费。在园区内建设水煤浆厂，分布式能源电站每吨燃料价格估计可降低200-300元/吨。

2 建设规模

2.1热负荷概算指标

园区通常是由单一产业聚集区或综合性产业区构成，对于电子信息纺织新材料机械及装备制造产业区等，可采用线性回归预测方法并充分考虑一些附加值。每个产业区每公里的规划热负荷如表1：

表1 园区每公里热负荷

产业园区 每公里规划热负荷（t/h）

生物医药产业区 50

电子信息产业区 25

纺织及新材料产业区 30

精密机械及装备产业区 20

出口加工产业区 40

工业发展备用地区 25

由于园区的区域较大，所以同时使用系数不可忽略。各类负荷的变化规律是：

工业负荷为全年性负荷，冬季与夏季负荷有一定差异，其比值一般为1.0：0.6，全年平均热负荷为冬季负荷的80%，年平均系数为0.8；

采暖负荷为季节性负荷，负荷曲线为正态分布，峰腰是整个采暖期负荷的年平均值，为最大值的0.5～0.8，年平均系数取0.6；

空调制冷的热负荷也是季节性负荷，平均值一般为峰值的80%，年平均系数为0.8；

生活热水负荷量通常占全网负荷总量的比例很小，可忽略不计。

由于用户最大热负荷同时出现概率不高，根据有关规范和设计手册的推荐值，对工业通常取0.65，空调（冬夏两季）取0. 85。一般可选择工业生产占40%，采暖通风占60%。选用全系统的同时使用系数为0.7～0.8。对大部分实行两班制和每周双休日制的企业，热负荷的年运行时数按每年4000h计算．规划热负荷等于总预测热负荷（或合同热负荷）乘以全热负荷同时使用系数，即Q规=(0.7～0.8) Q预t/h。

2.2主要技术原则

（1）统一规划分步实施以热定电和适度规模的原则，以供热为主要任务，并符合改善环境节约能源和提高供热质量的要求。

（2）根据以热定电热电联产的原则，尽量提高热电比，节约能源，有较好的经济性灵活性和安全性。

（3）尽量降低工程造价，提高经济效益；工艺流程合理，管线布置短捷；建筑物布置紧凑，减少工程占地；缩短建设工期，提高综合经济效益。

（4）根据能源供应条件和优化能源结构的要求，从改善环境质量节约能源和提高供热质量出发，优化热电联产的方案。

3 效益比较

3.1投资成本比较

一般分布式天然气发电的单位静态投资约为6500元/KWh，而水煤浆发电的单位静态投资约为7500元/KWh。在单位投资方面，分布式天然气发电单位投资要比分布式水煤浆发电投资低1000元/KWh。

3.2运行成本比较

在运行燃料成本方面，根据一般计算， 1KWh需要水煤浆0.56kg，天然气为0.4m3。水煤浆来源按在园区内建造水煤浆电厂，水煤浆价格按800元/吨，天然气价格按2.5元/m3计算。即分布式水煤浆电厂每度电的成本约为0.448元；而天然气发电每度电的成本1元。

3.3环境保护

3.3.1大气污染物

燃烧天然气不产生烟尘，基本不产生SO2和NO2，一般直接排放就能够满足国家和区域的排放要求。燃烧水煤浆将产生大量烟尘、SO2和极少NO2，需要设置除尘器和脱硫设备，达到排放标准。

3.3.2水体污染

分布式能源站的水污染源主要是生产、生活废污水排放，其中生产排放水主要包括循环冷却水排污、锅炉排污、化学水处理排污等。

循环冷却水排污、锅炉排污、化学水处理排污中的污染物含量少，为清下水，水质已满足一级标准要求，经收集后排放雨水沟中。

3.3.3噪声污染

水煤浆分布式能源站的噪声源主要是锅炉鼓、引风机噪声，及排汽门、安全阀排汽产生的噪声。天然气分布式能源站的噪声源主要是燃气发电机组、冷却塔、排汽门、安全阀排汽产生的噪声。

3.3.4固体污染物

水煤浆分布式能源站的固体污染物主要是燃烧生成的灰渣。可将全部灰渣用于生产建筑材料。天然气分布式能源站无此污染。

4 主要结论

根据一次能源供给情况，因地制宜，适地发展；根据用户分布、需求及增长情况，统一规划，分步实施；采用清洁一次能源，持续发展，保护环境。

参考文献:

［1］ 工业园区小型分布式能源系统应用研究 沈阳工程学院学报（自然科学版） 林世平2011年4月

［2］ 分布式能源热电联产的新发展沈阳工程学院学报（自然科学版） 王振铭2008年4月