全球分布式能源利用狀況分析

天然气分布式能源是指分布在用户端，主要使用天然气为燃料，冷热电联产、实现能源梯级利用，是清洁、高效、灵活的能源供应系统，是天然气高效利用的重要方式。天然气分布式能源系统利用发电以后产生的烟气余热实现夏季供冷、冬季供热，且一年四季供应生活热水，能节约大量空调用电，所发电力除满足自身需求外，就近上网，替代部分煤电。具有能效高（综合能源利用效率在70%以上）、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。

冷热电三联供系统（CombinedCoolingHeatingandPower，简称CCHP）是天然气分布式能源的典型形式，即以小规模、小容量（设计产能吻合区域能量负荷）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，独立的输出冷热、电能的系统。

传统电厂将燃料转换为电能后，往往抛弃了大量多余的热能。分布式发电具有与负荷相适应的规模与位置，能够合理经济地回收这些热能，用户需利用自身设备内或附近的组合式热电联产系统就能同时获得热能和电能。

冷热电联产既能满足能量供应，还具有低成本、高生产率等优点。其最常见的形式是燃气—蒸汽系统，能源综合利用效率达80%。

天然气（或煤层气等）燃烧产生1100摄氏度以上的高温气体，进入燃气轮机作功发电。用余热锅炉收集从燃气轮机排出的高温烟气的余热，产生的中压蒸汽推动蒸汽轮机发电或在冬季直接供暖。在夏季，采用溴化锂吸收式制冷技术，充分利用塬用于冬季采暖的蒸汽进行供冷，即构成了热—电—冷多联产系统。

图1：天然气分布式能源项目典型流程图

区域型系统主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心。设备一般采用容量较大的机组，往往需要建设独立的能源供应中心，还要考虑冷热电供应的外网设备。

楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物，如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房往往布置在建筑物内部，不要要考虑外网建设。也称为建筑冷热电联产（BuildingCoolingHeating&Power，简称BCHP）。

CCHP通过能源梯级利用，使能源综合利用效率提高到80%。燃气冷热电叁联供以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，节省了大量一次能源。

图2：天然气分布式能源系统能量梯级利用

使用CCHP的先决条件是有较大的热负荷，同时要求冷热负荷稳定。虽然微型燃机发电效率己从17%-20%上升到当前的26%-30%，但以微型燃气轮机作为动力的简单的分布式供电系统的热转功效率依然远小于大型集中供电电站。冷热电叁联供系统如果仅作为发电使用不考虑利用余热的效益，则发电成本高于目前市电平均价格，单独发电是不经济的。对于热负荷变化较大的建筑物或者负荷率很低的场所，能源综合利用效率一般很难达到期望的效果，并且发电机的使用寿命也会受到影响。

CCHP成本中燃料占67%~78%，其经济效益受公共事业部门所制定的电价、气价、热价影响较大。对CCHP系统运营有利的趋势是电价上涨、热价上涨、气价下跌。这些价格的制定与补贴受制于多方博弈，取决于政府行为，在中国气电比价高的特点下更是如此。从天然气公司得到的供气价格高于燃气电厂发电成本价，能否采取燃气季节性差价或补贴等优惠制度很重要。发达国家在推广分布式能源过程中，均给予大量补贴;从前期设备投资到后期运营维护阶段的气源价格、上网电价补贴等。