天然气分布式能源项目技术及市场分析

天然气咨询2017年12月12日

1、天然气分布式能源（燃气冷热电三联供)是分布式能源的先进技术之一。分布式能源是相对于传统的集中供电方式而言，将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能（Cooling, Heating, & Power）的系统。

2、分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式，其中燃气冷热电三联供因其技术成熟、建设简单、投资相对较低，已经在国际上得到了迅速地推广。

分布式能源主要指能源的布置方式，现在分布式能源项目，在国内尤其是华北，华东，已如雨后春笋。

《能源发展“十三五”规划》中明确的指出2020年天然气占一次能源消费的比重力争达到10%，即3600亿立方米，今后三年需要递增15％，今年预计可达2400亿立方米左右。发展天然气分布式能源则被业内推崇为扩大天然气消费的重要抓手。当然这个目标因为我们众所周知的煤改气的原因，估计要提前并且超额的完成任务了。

分布式能源产生于美国，发展于欧洲，成熟于日本。具体到我国，分布式到了2013年，我国政策逐渐放开，包括国家发展改革委等在内的多个部委纷纷出台政策鼓励发展天然气分布式能源。

而到了2015年4月，存量气和增量气价格并轨；同年11月，天然气每立方米价格降低0.7元钱，随着这两个政策的出台，使得天然气分布式能源的发展迎来了春天，包括很多新的设备制造商、燃气供应商、投资商开始关注天然气分布式这个行业。

天然气分布式能源的系统优点：

1、能源转换效率高，大型集中式发电（一般是指热电厂）效率为35%~55%，分布式能源靠近用户、冷热电联供，一次能源利用率达到70%以上，能源无远距离输送，损耗小。

2、负荷削峰填谷可以作为电网调峰电源；天然气用户是冬季多、夏季少，正好与电力负荷相补充。

3、供电安全可靠分布式能源系统相互独立，不会发生大规模停电事故，受自然灾害的影响较小，发电的安全可靠性较高。

4、为偏远地区供能不受即时自然条件、输电线路建设的限制，解决偏远农牧区、矿区和海岛的用能。

天然气分布式能源的相关技术：

一、天然气分布式的核心供能方式：

这是以燃气内燃机为核心的供能图，此流程图主要服务的客户为楼宇型，主要以医院、机场、数据中心、商业广场为主。

这个图是以燃气轮机为核心的供能流程图，此系统主要为单独工业客户、工业园区服务。

根据以上的这两个图，我们来分析下天然气分布式项目的主要设备：

1、燃气内燃机发电机组：燃气内燃机功率比较小，主要用在小型的分布式电站。它是取代燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力。充分利用各种天然气或有害气体作为燃料，变废为宝、运行安全方便，成本效益高，排放污染低，并适宜热、电联产等优点。

2、溴化锂机组：充分利用余热烟气、缸套水等余热资源，提高能源利用率到80%以上。在制冷采暖高峰期能通入天然气进行补燃制冷采暖，提高系统的安全性及使用效果。

3、燃气轮机发电机组：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。是一种先进而复杂的成套动力机械装备，是典型的高新技术密集型产品。

4：余热锅炉：余热锅炉是利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的显热或(和)其可燃物质燃烧后产生的热量的锅炉。或在燃油(或燃气)的联合循环机组中，利用从燃气轮机排出的高温烟气热量的锅炉。

分布式能源系统设计技术原则：

1、以电定冷/热：通过发电设备容量确定余热设备容量。（适用于客户用电少，用热多的：不足的冷热负荷用调峰锅炉或螺杆机组补充）。

2、以冷/热定电：通过余热需求量确定发电设备容量（适用于客户用热少，用电多的：不足的电负荷由市电补充）。

综合一句话，就是能源站所产生的所有能源，以解决电为基础，同时实现余热高效利用，尽量实现所有能源的全部利用。

分布式能源项目与电网的关系分类：

1、余电上网类（这种方式较少，适用于几大电力公司）；

2、并网不上网类（分布式项目采用较多的方式）；

3、孤岛运行类（极少运用）。

天然气分布式能源系统重点运用场景：

1、楼宇式：医院、商业中心、机场、数据中心、酒店等；

2、工业式：食品、医药、造纸、印染、酒水等；

3、区域式：工业园区、特色小镇等。

不建议重点开发的项目：学校类、单独办公楼等。

天然气分布式能源项目的重点负荷分析：

1、能耗数据采集：

用电情况调查——典型日逐时负荷曲线、典型月负荷曲线、年用电数据、高低压侧配电图；（此为能源站前期摸排的重点，天然气分布式能源项目可以说十个赔钱的，8个是因为符合没有调研清楚，此符合为实际用能负荷，而不是设计及计划用能负荷）

用冷热情况调查——设计指标、实际指标（充分考虑同时系数）、供冷热起始时间点，昼夜差异等及末端用能设备；

2、场地条件评估

机房条件——空调机房或动力用房面积、层高、荷载、出入口、耐火等级；

场地条件——安全距离、泄爆要求、震动噪音；

（此项尤为对医院类项目很关键，现实接触中往往因为医院无法提供能源站用地而失败，对于工业类项目着重点在能源站规划选址）

虽然说了一些优点，但目前阶段，要想成功的投资一个天然气分布式能源站，还是有一些痛点，下面我们分析下目前实际工作中遇到的一些问题：

1、稳定性，天然气分布式能源随经过几十年的发展，在国外取得了比较大市场份额，使用很稳定。但在国内尤其是业主方使用方，还算个新兴事物。并且我国特有的发展方式，大管道、大电网、大公司的模式化，造成该项目接触初期业主方对项目稳定性的怀疑，这与12、13年发展LNG加气站的情况差不多。但这点随着国内越来越多的项目上马，行业内外对分布式能源项目都是积极向上的。

2、设备国产化率太低：我国虽是制造业大国，但在核心关键技术上，还是与发达国家存在不小的差距。造成该项目主要装备基本上完全依赖进口，投资过高与收益率不匹配，造成实际投资人兴趣不高。

3、天然气：我认为天然气分布式能源是天然气行业中占比很小的一个分支，只有天然气行业发展到一定规模，分布式能源才能随天然气的发展而发展。这也就是为什么现在天然气分布式能源的重点区域基本与天然气的发达地区相重合了。但目前我国天然气发展的不均衡，尤其是最近一个月，我们都经历了天然气市场的疯狂。这种疯狂，有煤改气的因素、有人为的因素、有市场的因素，有天气的因素，但我个人认为，这其实是天然气行业发展的因素，并且是我们必然需要经历的阶段。只有经历了这种疯狂，我们全体从业者及国家相关部门才会认真考虑如何发展。最近我与很多燃气公司的朋友聊天，大家都会关注一个问题，就是天然气未来到底会怎样。有了这种思考，相信未来我国天然气行业最终会趋于稳定的，但这种稳定是要付出代价的。

因为天然气是天然气分布式能源的主要燃料，因为天然气的不确定性，造成该项目的不确定性因素较多。目前来看在华北地区，如果天然气价格高于3元，分布式能源的投资就要小心了。如果高于3.5元，此项目基本就不可实行了。

4、从业人员：目前天然气分布式市场占比很小，但它所涉及的专业很多，例如燃气、电力、暖通、热力、市政、制冷等等，这方面具备全面知识相关从业人员较少，有经验有技术的人员更少。人员的缺乏也是制约该行业的发展的重要因素之一。

5、业主企业的发展：我们客户的发展，因为我们的项目虽然高大上，但最终是能源供应商，结合前面所说的投资与收益的不平衡，造成该项目回收期过长。那么我们所服务的企业又能生存多久呢，如何自主的发展是个大问题。

天然气分布式能源项目案例：

1、济南力诺医药产业园项目：

项目背景：该产业园占地4000余亩，园区有多家医药企业有稳定蒸汽需求，根据政府煤改气要求，拆除原有自用20t/h燃煤锅炉。该项目由派思股份采用BOO模式建设运营，设计原则采取以热定电的方式，电力以并网不上网的方式对其进行项目改造。

装机方案：

1、燃气轮机2*1.8MW(OPRA燃机)

2、余热锅炉2*6t/h

3、调峰锅炉：2*15t/h

项目最大供能指标：

1、电力 3708kwh

2、蒸汽 42t/h

项目总投资额5500万，年发电量2936.7万kwh，年供蒸汽15.84万吨，项目收益率13%。目前该项目已取得发改委核准、环保批复、电力并网批复。

2、吉林四平人民医院项目：

项目背景：医院总建筑面积15万M²，其中供冷4.6万平，供热面积11.4万平，床位800张。

装机方案：

内燃机 1089kW（GE颜巴赫J416）

溴化锂 1047kw*2（松下烟气热水型）

调峰锅炉5t/h

项目总投资2400万元，年发电量631万kwh，年供冷量600万kwh，发电机余热供应量3.6万GJ.热水供应量为4.1万GJ。该项目已取得发改委核准、环保批复、电力并网等批复。

天然气分布式能源利用已经进入较大规模的竞争阶段，在未来2-3年将出现明显分化，项目会出现逐步集中的态势。

近期，全国各省政府积极实施“煤改气”工程，针对因燃煤机组被淘汰导致生产经营活动受到影响的企业和单位，政府鼓励企业自主进行“煤改气”，采用热电联产及建设分布式能源站。天然气分布式系统能够持续稳定的电力供应，同时天然气分布式系统的综合能源利用效率能达到70%以上，具有良好的节能效益和经济性，天然气分布式能源利用在工业企业“煤改气”的市场极具潜力。