摘要：根据国内已建成天然气分布式能源的运营现状，对项目开发、设计、投产运行全过程进行分析，提出了五个方面力争的原则，希望能够降低新项目的投资风险，提高在建、在运项目的运行经济性和盈利能力。
关键词：天然气分布式能源；五个原则；装机规模；冷热电负荷匹配；能源利用效率；设备利用率；运行负荷率
引言
目前我国天然气分布式能源仍处于起步阶段，国内已建和在建的天然气分布式冷热电联供项目共50多个，装机总容量约为600万千瓦，主要集中在特大城市，如广州大学城、上海浦东机场、上海理工大学、中关村软件园、北京燃气集团生产指挥调度中心大楼、湖南长沙黄花机场等。已建成的分布式能源项目约有过半数正常运行，取得了一定的经济、社会和环保效益，但大多数运营状况差强人意，经济效益不及预期。部分项目因并网、效益或技术等问题处于停顿状态〔1〕。本文从装机规模和容量选择、冷热电负荷匹配度、能源利用效率、设备利用率、运行负荷率等五个方面进行分析探讨，力求天然气分布式能源项目设计更加科学合理，降低单位容量造价和总投资，运行更加经济高效，提高边际利润。
1 装机规模和容量以能满足用户统计负荷80%需求为宜
《关于发展天然气分布式能源的指导意见》（发改能源〔2011〕2196号）指出，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。与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。合理选择建设规模，优化系统配置，原则上天然气分布式能源全年综合利用效率应高于70%，在低压配电网就近供应电力〔2〕。
如何合理选择建设规模，目前还没有规范和标准，参考多个天然气分布式能源项目的经验，建议装机规模和容量能满足用户统计负荷80%需求为宜，不考虑备用，不足部分吸收电网用能辅以电制冷或燃气炉解决备用需求问题。主要是基于以下因素考虑：
1.1 投产后实际的冷热电负荷需求难以预料
1.用户的冷热电负荷统计若依据设计数据，有些环节会考虑备用负荷，因此统计时应当剔除备用负荷；2.若依据设备铭牌数据，实际投入运行后达不到额定功率运行状态；3.用户项目投入使用后，使用率和用能需求的增长需要一个过程。
1.2 装机规模过大，势必增加总投资
面面俱到用户的用能需求，导致分布式能源站系统配置庞大而复杂，装机规模和制冷制热设备过剩，增加单位容量造价和总投资，使投资方背上沉重的固定成本负担。
1.3 装机规模过小，难以发挥规模效益
对用户来说，吸收电网用能占比增大，降低用能成本的空间变小；对投资方来说，获取的收益受限，难以发挥规模效益。
以用户统计负荷80%需求装机规模为例，配以2套机组，项目建成后，用户实际负荷即使只能达到统计负荷的三分之一，运行1套机组，负荷率可达83.25%，处于经济运行状态，能够充分发挥机组性能，降低能耗指标，提高能源利用水平，产生预期的经济效益。
2 冷热电负荷的匹配度力争达到80%
天然气分布式能源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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆能源的梯级利用，涉及冷负荷、热负荷、电负荷之间的大小与匹配问题，相互之间匹配的比例称之为匹配度，理想的匹配度是100%，即发电设备额定负荷运行时，生产的热或冷能满足100%的需求，或者热冷负荷满足全部需求时，发电设备能在100%的负荷率运行。
100%的匹配度事实上是难以达到的，从经济运行的角度考虑，冷热电负荷的匹配度力争达到80%，即发电设备额定负荷运行时，生产的热或冷能满足80%及以上的需求，或者热冷负荷满足全部需求时，发电设备能在80%及以上的负荷率运行。
匹配度的高低也能判断分布式能源项目开发价值的高低，匹配度过低，说明冷热电负荷不平衡，若“以热定电”，则造成发电容量过剩，余电上网比例过大；若“以电定热”，则热量过剩无法消纳，或者热量不足搭配过多的燃气炉，拉低了能源利用效率和经济效益。通常情况下，匹配度低于50%的用户，不建议开发分布式能源项目，“以热定电”会造成余电上网比例超过50%，违反了现有分布式能源并网条件。
3 能源利用效率力争达到80%
现行分布式能源政策要求综合能源利用效率在70%以上，若期望项目有更好的经济效益，在设计阶段就要统筹兼顾，力争综合效率达到80%，甚至更高。经过测算，对于一个年耗气量4000万方的分布式能源项目来说，能源利用效率每提高1%，相当于节约了1%的燃料，或者增加了相应的产能和销售收入，当天然气价格2.5元/方时，增加的净利润约100万元。
4 设备利用率力争达到80%
即主要设备不考虑备用，逐步达产后，发电机组及其余热利用设备全年大多数时间运行，主要设备全年利用率力争达到80%及以上，让价值最高的设备发挥最大的产能。
5 运行负荷率力争达到80%
项目投产后，根据用户实际负荷需求合理安排运行方式，发电机组力争达到80%及以上的负荷率状态运行，有利于降低运行成本，否则应减少发电机组运行的数量。根据一台典型的燃气轮机性能试验数据分析，负荷率75%和100%比较，热耗上升了862kJ/kWh，热效率下降了2.6%，并且负荷率越低，热效率下降幅度越大，因此，运行时负荷率越高，经济性越好。
6 结束语
从调研情况来看，对经济效益影响明显的因素有：单位造价和总投资、气价、热价、电价、供热量、负荷率等。其中单位造价和总投资是先天因素，不可逆转，决定了固定成本高低；气价、热价、电价、供热量、负荷率等是后天因素，决定了变动成本高低。设计阶段决定了95%的工程造价，因此降低总投资要从源头抓起，从设计抓起，不断地开展优化设计，合理的选择装机规模和容量变得尤为重要。
五个力争达到80%的原则是相互关联、相互影响的，装机规模和容量是龙头，选择合理了，冷热电负荷的匹配度就高，能源利用效率、设备利用率、运行负荷率也容易提高，从而天然气分布式能源系统运行经济性高，运行方式更加灵活，能够达到预期的经济效益，有利于天然气分布式能源的健康发展。
作者简介
周道兴（1974～）,男,高级工程师，大唐苏州热电有限责任公司副总工程师，主要从事天然气发电技术工作。联系电话：15050291198
参考文献
[1]宋伟明.天然气分布式能源项目开发中应该注意的问题〔A〕.应用能源技术 .2016年第10期（总第226期）：9-13
[2]国家发改委.《关于发展天然气分布式能源的指导意见》（发改能源〔2011〕2196号）. http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/201110/t20111013_438374.html.
论文作者:周道兴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/11
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