燃氣分布式能源系統的特點范文

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摘要：隨著人們對環保的重視，傳統的能源供應方式已經不能滿足人們日益增長的物質生活需要。燃氣分布式能源系統的運用在提高人們生活品質的同時節約了能源供應。本文針對市面上現有的燃氣分布式能源系統形式，逐一進行分析，并給出合理結論。

關鍵詞：燃氣分布式能源系統；微燃機；內燃機；燃氣輪機

引言

隨著國家經濟實力的增強以及國民生活水平提高，傳統的能源供應方式越來越不適應目前的社會發展了。人們越來越重視在經濟增長的同時減少或降低對現有環境的污染或破壞。燃氣分布式能源系統做到了梯級利用能源，改善了人們的生活環境。近幾年，國家相繼出臺了多項支持分布式能源系統的政策。《熱電聯產管理辦法》（發改能源〔2016〕617號）中提出：“鼓勵規劃建設天然氣分布式能源項目，采用熱電冷三聯供技術實現能源梯級利用，能源綜合利用效率不低于70%。”《能源發展“十三五”規劃》指出：“鼓勵發展天然氣分布式多聯供項目，支持發展燃氣調峰電站，結合熱負荷需求適度發展燃氣熱電聯產項目。”燃氣分布式能源系統一般由燃料系統、發電系統、供配電系統、余熱利用系統，自控系統等組成。按燃氣原動機的類型不同，系統可分為微燃機、內燃機和燃氣輪機。

1微燃機系統的特點

微燃機即微型燃氣輪機，基本工作原理為：空氣經壓氣機增壓后與燃料在燃燒室燃燒，產生的高溫高壓煙氣推動渦輪做功和發電機發電。微燃機的發電功率為30~200kW，產生的電壓等級為380V。其余熱為燃料燃燒產生的高溫煙氣，煙氣溫度約280℃左右，可利用換熱器制取生活熱水或利用溴化鋰空調機組實現供冷供熱。微燃機功率較小、占地少且余熱煙氣品質較低，適合于醫院、賓館和樓宇等小型的冷、熱和電聯供系統。該系統廣泛運用在醫院內，利用微燃機發電保證了醫院雙電源的供應，同時余熱產生的生活熱水可滿足醫院的基本熱水需求。該系統發出的電力一般自發自用，就地消納。該系統設備利用率高，具有良好的經濟效益，并且實現了能源的梯級利用，節能環保，得到了一定的社會效益。

2內燃機系統的特點

內燃機型冷熱電聯供系統主要由燃氣內燃機、發電機及供電系統、煙氣余熱回收裝置、缸套水余熱回收裝置等組成。基本工作原理為：燃料和空氣混合，在內燃機氣缸內燃燒，釋放出的熱能使氣缸內產生高溫高壓的煙氣，煙氣膨脹做功，再通過曲柄連桿機構將機械功輸出發電，余熱為燃燒后產生的煙氣以及燃燒做功時產生的缸套水。大多數燃氣內燃機產品由汽車發動機改裝衍生而成，國外品牌主要依托自身的發動機產品進行二次開發，國內品牌大多以進口發動機作為母體改裝。汽車發動機做功驅動的是變速箱運轉，而在冷熱電聯供系統中，燃氣內燃機做功驅動的是發電機。由于燃燒方式類似，燃氣內燃機產生的空氣污染物主要為NOx。為消除燃氣內燃機對環境的影響，在燃氣內燃機冷熱電聯供系統中一般會根據項目所在地的環境標準設置相應的脫硝裝置。燃氣內燃機具有發電效率高、余熱利用率高、環境變化（海拔高度、溫度）對發電效率影響較小，所需燃氣壓力低、單位造價低等突出優勢。燃氣內燃機冷熱電聯供系統的發電功率為30~10000kW，產生的電壓等級為380V。該系統發出的電力一般自發自用，有條件的地方可實現余電上網。其余熱為高溫煙氣（煙氣溫度約400℃左右）和缸套水，主要利用溴化鋰空調機組實現供冷供熱。燃氣內燃機所需燃氣壓力低，一般的市政燃氣中壓管網均可滿足用氣壓力需求，故該系統布置范圍大，廣泛運用于商場、辦公樓、公共交通樞紐、數據中心等大型公共建筑內。尤其是冷熱負荷和用電負荷峰谷一致且需求量均較大的場合。而且由于其發電效率和余熱利用率高，其可大幅度提高能源的綜合利用率，減少用戶的用能開支。

3燃氣輪機系統的特點

燃氣輪機型冷熱電聯供系統主要由燃氣輪機、發電機及供電系統、煙氣余熱回收裝置等組成。基本工作原理為：從大氣中連續地吸入空氣，進入壓氣機壓縮，壓縮后的高壓空氣進入燃燒室，在燃燒室與高壓燃料混合燃燒，產生高溫煙氣，隨即流入渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉；加熱后的高溫煙氣做功發電。余熱為做功發電后產生的高溫煙氣。用于分布式能源系統的燃氣輪機發電功率為2~50MW，產生的電壓等級為10kV。其余熱為燃料燃燒產生的高溫煙氣，煙氣溫度約500℃左右，主要利用換熱器制取蒸汽。一般用于用電負荷大且同時需要利用蒸汽的工廠或工業園區，例如汽車組裝廠、食品廠、紡織廠等。燃氣輪機發電效率較低，約為30～34%，其占地少，運行維護周期長（發電機大修周期6萬h左右）、排放的煙氣出口溫度高、煙氣中的氮氧化物濃度低。燃氣輪機發電機組的發電電壓等級高、功率大，供電半徑大，適用于電負荷較大的場所。該系統所發出的電力一般自發自用，余電上網。燃氣輪機發電機組停機再啟動時間長，不應頻繁啟停。為提高機組的使用率，該系統需不停運轉，適合于熱電負荷穩定可靠的地方。燃氣輪機發電機組一般需要次高壓或者高壓燃氣，由于次高壓或高壓燃氣一般敷設在城市的外圍，因此，該系統在投資建設前期應了解高壓市政燃氣管網的布置位置，盡量讓該系統位于高壓燃氣管附近區域。

4結束語

綜上所述，各種燃氣分布式能源系統均實現了能源的梯級利用，產生了很好的經濟效益和社會效益。微燃機系統優先利用在規模較小，同時需要生活熱水和用電的場所。內燃機系統優先利用在同時需要用冷熱和用電的場所。燃氣輪機優先利用在同時需要蒸汽和用電的工廠或工業園內。在項目建設中，應充分考慮用能項目的實際負荷情況以及周邊接水接電接氣等接入條件，并結合燃氣分布式能源系統的特點，因地制宜，選擇合適的系統組成，最大化提高能源的利用效率，做到經濟上可行，技術上可靠。

參考文獻

[1]林世平.燃氣冷熱電分布式能源技術應用手冊[M].中國電力出版社.

[2]《熱電聯產管理辦法》.發改能源〔2016〕617號.

作者：倪明 單位：中南建筑設計院股份有限公司