燃氣分散式能源項目開發參考手冊

分散式能源是集中式發電重要補充，與大型電網相互支撐、互為補充。

燃氣分散式能源的定義：

指利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯供等方式實現能源的梯級利用，綜合能源利用效率在70%以上，並在負荷中心就近實現能源供應的現代能源供應方式，是天然氣高效利用的重要方式。

燃氣分散式能源工作原理：

燃氣分散式能源的特點：

通過冷熱電三聯供等方式實現能源的梯級利用，能源綜合利用效率在70%以上，實現天然氣的高效、階梯式利用。

在能源利用負荷中心就近實現能源供應的現代供應方式，可減少輸變電線路和設備，減少能源傳輸過程中的損耗，且電磁污染與雜訊污染也可大為降低，且佔地面積比燃煤電站減少30%到60%左右。

優化能源結構，實現發電能源多樣化，提高能源供給的安全度。

與傳統集中式供能方式相比，可減少CO2、SO2、NOx、粉塵、廢水、廢渣等排放，具有能效高、清潔環保、安全性好、削峰填谷、經濟效益好等優點，且燃氣電廠的耗水量只是燃煤發電廠的30%到60%左右，大大減少水資源的使用。

燃氣熱電冷三聯供系統主要構成：

系統主要由燃料供應單元、燃氣內燃機、發電機、溴化鋰直燃機、電力分配單元、終端和中控系統組成。

聯供系統可以匹配地源（污水源）熱泵。消耗發電機組發電量，調節電力平衡；當天然氣停氣時，地源（污水源）熱泵可以應急供暖製冷；電價處於谷價時發電機組可以停機，只運行熱泵。

中控系統動態的分析系統電力、冷能、熱能以及各種能源的峰谷價格等因素，實時的調整系統的運行模式，保證系統可靠運行的基礎上實現合理的能源匹配和最高的經濟收益。

系統主體設備：

分散式能源系統的分類：

不同類型用戶的天然氣分散式能源在系統規模上有較大差異。根據系統的規模可大致分為樓宇型和區域型。

樓宇型：樓宇型分散式能源系統主要針對樓宇單一類型的用戶，建築規模相對較小，系統比較簡單，用戶的用能特點和規律差異不大。由於用戶的負荷隨季節和工作生活規律而變化，這類聯供系統的運行應能實時跟蹤負荷的變化，對系統全工況性能要求較高。這類聯供系統目前應用數量最多，建築面積在一般在幾十萬平米以內，用戶類型包括辦公樓、商場、酒店、醫院、學校、居民樓等等。在樓宇型系統中，燃氣內燃機發電機組得到廣泛的應用。

區域型：區域型分散式能源系統是指在一定區域內多種功能建築構成的建築群，建築群各組成部分的能量需求有顯著差異，不同功能建築的負荷種類、用能規律、負荷曲線都有所不同。負荷分析時需要以「同時使用係數」考慮不同功能建築負荷變化的不同步。該類型聯供系統規模較大，總建築面積可以可能幾十萬到一、二百萬平米，廣泛應用較大功率的燃氣內燃機和各種型號的燃氣輪機發電機組，可採用多台機組並聯或若干能源站組成的微網。區域型用戶包括商務區（含商場、酒店、辦公等）、金融區（金融中心、辦公等）、機場、火車站、大學、新城（含部分住宅）、綜合社區等。

國內外天然氣分散式能源發展現狀：

主要發達國家通過規劃引領、技術支持、優惠政策以及建立合理的價格機制和統一的併網標準，有效推動了分散式能源的發展，分散式能源系統的發電量在各國能源系統中的佔比不斷提高。其中歐盟國家平均比重已達到10%左右、美國約為4.1%、日本約為13.4%。

1.2011年，美國能源信息署公布《美國2011能源展望》指出：到2035年，將天然氣熱電聯產的比重提高到25%以上。

2.在日本，分散式能源系統也得到了大力推廣，已經發展成為一項重要的公益事業。由於缺乏能源資源，日本政府高度重視提高能源的利用效率，到2008年有多達7800個總能系統投入運行，在2010年分散式能源供能系統達到1000萬KW左右。此外，日本能源貿易工業部已於2010年發布長期能源規劃，強調分散式能源和微網系統的發展，規划到2030年將分散式能源的發電比重提高到15%以上。通過經濟產業省、環境省、地方自治團體等，重點針對熱電聯產系統，對設備投資和燃料費用進行補貼（33%~65%不等）。

3.在歐洲，德國、荷蘭等國的分散式能源系統發展水平均已居世界領先水平，各國政府都在免稅、補貼以及電力發展指南方面開展研究，紛紛出台刺激熱電聯產熱負荷增長的措施，積極支持和鼓勵分散式能源的發展。

法國對熱電聯產投資給予15%的政策補貼；英國同樣也通過能源效率最佳方案計劃來促進分散式能源系統的發展，制定了分散式能源項目申報及質量控制標準，將節能與環保性能綜合為一個總體質量指標，只有經過評估高於這個指標的項目才能享受國家優惠政策。

4.國內天然氣分散式能源發展現狀：

近年來，在政府和企業的大力支持下，我國天然氣分散式能源的發展開始起步，在北京、上海、廣東、四川等地發展較快，以廣州大學城分散式能源站、北京市燃氣集團監控中心天然氣三聯產系統等項目為典型代表，目前總裝機容量較小，在全國年發電量中的比重也相對較小。和國外發達國家相比，我國分散式能源技術和產業發展相對落後，仍有很大的發展空間和潛力。

大學城區域能源站系統圖：

中國能源結構現狀：

區域式分散式能源開發—目前，國內已建成投產廣州大學城分散式能源站，僅華電集團就有6個以上、總裝機規模超過100萬千瓦的分散式能源項目取得核准批複，另有10多個分散式能源項目在開展前期。樓宇式分散式能源開發—已建成投產上海浦東機場能源中心、北京市燃氣集團監控中心建成燃氣內燃機三聯產系統、杭州七堡天然氣三聯供項目等。

典型區域式分散式能源項目介紹：

國內開發天然氣分散式能源的政策和區域選擇：

國家發展改革委員會在《2010年熱電聯產發展規劃及2020年遠景發展目標》中提出：到2020年，全國熱電聯產總裝機容量將達到2億千瓦，其中城市集中供熱和工業生產用熱的熱電聯產裝機容量都約為1億千瓦。

考慮到分散式能源系統的運行特點，分散式能源項目的投資還是要優先考慮江浙滬、珠三角、北京等經濟較為發達的地區。這些地區的節能減排壓力大，且有實力對分散式能源系統給與補貼，民眾也更能接受分散式能源這種新興的用能方式。

《燃氣冷熱電三聯供工程技術規程》CJJ145-2010，2011年3月1日實施。適用於發電機總容量小於或等於15MW的工程設計、施工、驗收和運行管理。

1）上海市鼓勵政策

上海市是目前我國對分散式能源項目支持力度最大的城市，也是唯一一個明確制訂針對天然氣分散式能源鼓勵政策的城市，為分散式能源提供了設備補貼、氣價優惠、市政工程優惠，以及上網電價上的政策，分散式能源項目基本上可以在6年內收回投資。而一個天然氣分散式供能項目的使用壽命大約有20年。

根據《上海市天然氣分散式供能系統和燃氣空調發展專項扶持辦法（2013-2015）》，上海市對單機規模1萬千瓦及以下的天然氣分散式供能系統項目按照1,000元/千瓦給予設備投資補貼，對年平均能源綜合利用效率達到70%。

及以上並且年利用小時在2,000小時及以上的分散式供能項目再給予2,000元/千瓦的補貼。2010年，上海市政府規定向天然氣分散式能源項目提供優惠氣價2.43/2.73元/立方米（一般鍋爐用氣3.8元/立方米）。其他與分散式能源相關的補貼政策（略）。

2）長沙市鼓勵政策

《長沙市促進天然氣分散式能源發展暫行辦法》（長政辦發〔2014〕6號）文件明確指出：對在長沙市國家節能減排財政政策綜合示範期內獲取核准批複的天然氣分散式能源項目給予設備投資補貼，補貼資金主要由長沙市國家節能減排財政政策綜合示範獎勵資金排，補貼標準為3000元/千瓦，每個項目享受的補貼金額最高不超過5000萬元。

3）其他地區鼓勵政策

根據《關於發展天然氣分散式能源的指導意見（發改能源〔2011〕2196號）》、《天然氣利用政策（發展改革委令2012年第15號）》等指導性文件，陝西、雲南、安徽、湖南等省份已經編製完成《天然氣分散式能源發展規劃》，江蘇、上海、浙江等省也正在積極研究制定。北京有關天然氣分散式能源的補貼政策也在醞釀中。國家能源局一方面正在配合推動《電力法》的修訂工作，以打破天然氣分散式能源的直供電障礙，另一方面也在鼓勵各省積極出台能較好體現天然氣分散式能源環境效益的相關政策，並長遠考慮利用碳排放交易、財稅政策等方式體現天然氣分散式能源的環境效益。

4）天然氣分散式能源開發區域分類

綜合考慮各地的經濟發展狀況、政策支持力度、環保要求、用戶接受程度等因素，將天然氣分散式能源的開發區域分為三個等級。一類地區：上海、長沙、北京，盈利能力強，積極開發，搶點布局二類地區：江蘇、廣東、浙江、天津，在經濟發達城市，選擇優質負荷開發三類地區：福建、河北、山東、湖南、湖北、山西、陝西、重慶、四川，在氣源充足、經濟條件好、支持政策明確的城市，謹慎開發另外，由於天然氣價格是影響項目推動的主要因素，因此以上三個等級的劃分只是一個參考，還受供熱價格、上網電價、當地的支持政策等多方面的影響。

5）各省份天然氣最高門站價格表

開發天然氣分散式能源的項目類型選擇：

1、美國發展熱電聯產（CHP）的經驗

根據2012年美國熱電聯產安裝資料庫的統計，截止2012年底，美國工業和商業場所安裝的熱電聯產項目約4,200個，總裝機容量82.4GW。其中，工業領域的裝機容量佔87%，有71%的熱電聯產項目以天然氣作為燃料。

從以上圖中可以明顯發現，經過多年的發展，美國熱電聯產（CHP）的用戶結構形成以工業用戶為主（佔87%），商業用戶為輔（佔13%）的局面。從用能負荷的穩定性方面來考慮，工業用戶負荷更為穩定，更能發揮分散式能源的特長，能源使用效率更高。如果是利用餘熱、余壓的分散式能源項目，其用能成本和能源效率將得到進一步的提高。反觀商業用戶，其能源的使用基本呈現白天多、晚上少的特點，而且有季節性的波動，分散式能源項目的年利用小時數較低，造成機組運行效率不高。

2、分散式能源項目特點分析

分散式能源的適用性較為廣泛，既可以區域式集中供能，也能為單一用戶供能，既適用於工業用戶，也能為商業、公共用戶提供能源保障，可以滿足各種不同類型用戶的用電、用熱和用冷需求。分散式能源按照系統規模，可以分為區域型（DCHP）和樓宇型（BCHP）兩種；按照用戶需求，可以分為電力單供、熱電聯產（CHP）、冷熱電三聯產（CCHP）等方式。區域性分散式能源實現了區域內多個用戶的集中供能，不同用戶之間的負荷可以進行互補，也能滿足不同類型的用能需求，機組基本可實現全年滿負荷運行，使用效率高，同時也降低了機組的運行成本，是較為理想的分散式能源利用形式之一。但缺點是，當分散式供能系統不能滿足用戶的用能需求時，就需要有其他的供能方式進行補充調峰，或者留有備用機組，由此造成機組初始投資可能偏高，也可能面臨沒有外部電網、熱網進行調峰或調峰成本過高的問題。而且，當不同用戶有不同的用能標準（要求）時，分散式供能系統也可能難以全部滿足。

樓宇式分散式能源多為單一用戶，包括工廠、車間等工業設施、寫字樓和商業中心等商業設施以及醫院、體育館、學校等公共設施。樓宇式分散式功能系統充分體現了分散式能源運行靈活的特點，環保減排效益明顯。但其用能規模有限、用能形式較為固定、峰谷差較大等缺點也非常突出。工業設施類的樓宇式分散式能源系統相對來說用能需求較大，在不停工的前提下可實現24小時的全天候運行，且用能形式變化較小，便於機組的設計選型。如果能利用自身的餘熱、余壓，更能大幅降低系統運行成本，提高綜合能源利用效率。但如果該工業設施受宏觀經濟、行業等的影響較大，分散式能源系統的運行效率則會隨產能的波動而波動。商業類和公共類樓宇式分散式能源系統的發電成本隨系統所在的地點不同，其成本和能源利用率也不同，比如在五星級酒店的能源利用率要比在普通辦公樓高。由於天然氣價格較高，發電成成本仍高於火電發電成本。如果電網收購電價定得過低，只能寄希望於國家補貼。

從能源需求的角度分析，熱電聯產的能效和經濟性要高於電力單供，冷熱電聯產的能效和經濟性又要高於熱電聯產。顯而易見，分散式能源系統的供能種類越多，其能效和經濟性就越高。從燃料來源分析，以太陽能、風能等可再生能源為燃料的分散式供能系統，由於燃料來源免費，經濟性最為顯著，但也有因環境、氣候、晝夜等難以克服的條件而導致的供能不穩定的缺陷。天然氣分散式能源供能穩定、可持續，但受制於目前國內氣價過高、上網困難且電價偏低等因素，如果沒有政府的補貼和扶持，很難正常運營。有鑒於此，建立以天然氣分散式能源為核心，太陽能、風能、生物質能、地熱能等可再生能源為輔助的分散式綜合供能系統，既能保證供能的持續性和穩定性，也能在一定程度上降低系統的燃料成本，是較為理想的分散式能源應用方式。

3、天然氣分散式能源的項目類型選擇

區域式分散式能源項目兼有用能穩定和規模化優勢，是優先順序的分散式能源項目類型。如能建立天然氣和開再生能源綜合運用的分散式能源網，其經濟性、環保性將更加突出。結合工業用戶和商業用戶的用能特點以及美國熱電聯產項目的開發經驗，鼓勵開發工業類樓宇式分散式能源項目，如同時有餘熱、余壓利用將更為理想。商業類、公共類樓宇式分散式能源項目以具有優質負荷為前提條件，普通樓宇式分散式能源項目不作為推薦開發項目類型。考慮到樓宇式分散式能源項目在可再生能源方面可利用的條件有限，因此建議以天然氣分散式能源為主。總體上，各級別分散式能源項目都要優先選擇冷熱電三聯供，使能源利用效率最大化。不具備供冷條件或不需要供冷的，鼓勵建設熱電聯產項目。一般情況下，不建議開發電力單供的分散式能源項目。

開發天然氣分散式能源的項目開發流程：

1、項目建設基本條件：

2、流程簡圖

3、項目開發區域選擇

3.1選擇地區—經濟發達、能源品質要求高的城市，以及天然氣供應有保障，天氣氣以及電、熱價有利潤空間或有專門補貼支持政策的地區。

3.2選擇對象—適合做分散式能源站的用戶包括製造業園區、高新區、技術開發區；城市規劃新區或中小城鎮；大中型公建項目：機場、鐵路站、交通樞紐等；數據中心或金融後台服務區；綜合商業區或商務區；單體或建築群如醫院、酒店、學校、寫字樓、機關等；電子、食品、製藥等工廠；規模多在1–200MW，是中國CCHP的主力。

3.3選擇標準—較大冷、熱、電負荷，年運行時間長（10萬平米以上，冷熱供應時間8-10個月）。

4、區域規劃調查（以工業園區為例）

4.1工業園區的總體發展詳細規劃，包括近期和遠期的土地面積、人口、產業結構及空間布局，工業、公共建築、住宅等各類佔地面積和建築面積。

4.2工業園區近期、中、遠期的能源規劃，包括冷、熱、電、汽終端需求負荷、及其晝夜和季節變化規律，電力規劃先於冷熱規劃。

*如果工業園區尚未編製能源規劃，可與政府相關部門協商，委託有資質的單位編製「城市集中供熱規劃」或「熱電聯產規劃」，並經省級行政主管單位審批，並取得批複文件。

4.3區域冷熱電市場調查

--工業（工業園區）熱負荷現狀

--採暖熱負荷現狀

--生活熱水及空調熱負荷現狀

--熱電聯產集中供熱現狀

--按容量統計工業園（區）內鍋爐現狀

--按燃料統計工業園（區）內鍋爐現狀

--工業園（區）內不同熱源類型所佔份額

--熱網、供熱和電源、電網調查

--當前存在問題調查與分析（供熱設施、環境狀況、供熱管理體制、電源設施）

--工業園（區）熱負荷、冷負荷與電負荷發展預測

4.4與供氣單位簽訂供氣協議（意向書）

4.5與政府簽訂項目協議

4.6聘請設計院初步可行性研究報告初可設計需取得的支持性文件或協議

4.7土地方面：

1、省市發改委同意開展前期工作的函

2、省國土資源廳出具預審意見

3、省住房和城鄉建設廳出具預審意見

4、省文物局出具預審意見

5、省軍事設施保護委員會出具預審意見

6、中國民航管理局出具預審意見

7、地震局出具預審意見

4.8環境保護方面：

1、取得省環境保護廳出具環境影響報告書的批複

2、目標地市環境保護局出具的環境影響評價執行標準的函

3、目標區域人民政府外排廢水進入污水處理廠的函

4、目標地市住房和城鄉規劃建設局出具的項目廠址周邊規劃控制的意見

4.9水土保持方面：

省水利廳准予水行政許可決定書或水土保持方案報告書的審批

4.10上網方面-接入系統：

省電力公司出具允許上網的函

4.11與下游市場簽訂冷熱氣供應協議（意向書）

設備選型和系統配置方案

天然氣分散式能源的系統主要由燃機設備和餘熱利用設備構成，有多種組織形式，在應用中有鮮明的優缺點，推廣和規劃時應予以充分考慮。系統的基本組成：燃氣冷熱電聯供系統由燃機設備和餘熱利用設備構成，其中燃機設備是系統的核心，包括燃氣輪機、內燃機等。餘熱利用設備包括餘熱鍋爐、吸收式制冷機、換熱裝置、電制冷機，燃氣鍋爐等。燃機通過燃燒天然氣發電後，產生的高溫煙氣送入餘熱利用設備，冬季可用於取暖，夏季可用於供冷，還可生產蒸氣和生活熱水，驅動熱量不足部分可由補燃的燃氣進行供應。根據項目的條件，聯供系統及其設備配置可作多種形式的變化，如可採用冰蓄冷裝置、蓄熱裝置、熱泵等，提高系統的整體能源利用效率。

1、發電機組的生產廠商

2、發電機組選型

3、設備選用關注點

主設備是否具有連續運行能力，可靠性如何；發電效率、餘熱的品質；考慮實施現場的安裝條件、環境條件；機組的維護保養、全壽命周期費用；自動控制要求。

4、分散式能源系統設備配置方案

4.1、內燃機發電機組＋煙氣型機組（典型配置方案） Ａ、內燃機發電機組排放的煙氣直接驅動煙氣型溴化鋰吸收式制冷機進行製冷（供熱）運行，設備配置簡單，系統連接緊湊，佔地面積小。

Ｂ、適用於建築內分散式能源系統。

4.2、內燃機發電機組＋煙氣蒸汽型機組Ａ、內燃機發電機組排放的煙氣直接驅動煙氣蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機進行製冷（供熱）運行，設備配置簡單，系統連接緊湊，佔地面積小。

Ｂ、適用於冷（熱）負荷較大、且具有蒸汽熱源的分散式能源系統。

4.3、內燃機發電機組＋煙氣補燃型機組（典型配置方案）

Ａ、內燃機發電機組排放的煙氣直接驅動煙氣補燃型溴化鋰吸收式制冷機進行製冷（供熱）運行，設備配置簡單，系統連接緊湊，佔地面積小。

Ｂ、適用於建築內分散式能源系統。

4.4、內燃機發電機組+水水換熱器＋煙氣熱水型機組（典型配置方案）

Ａ、系統的設備配置及系統連接較簡單，設備佔地面積較小，且煙氣熱水型溴化鋰吸收式制冷機一般為單雙效複合型機組，COP比熱水型機組高；

Ｂ、適用於電負荷較大而空調負荷較小的場所，如工廠等。

4.5、內燃機發電機組+水水換熱器＋煙氣熱水補燃型機組（常用）

Ａ、煙氣熱水補燃型機組結構及控制系統較為複雜；

Ｂ、適用於電負荷和空調負荷比較均衡的場所，如辦公樓、酒店、商場等。

4.6、聯合循環發電系統（區域分散式能源系統）

Ａ、燃氣輪機——蒸汽輪機聯合循環發電，發電效率高；

Ｂ、熱、電、冷聯供可提高系統的用熱量，從而提高發電機組的負荷率，經濟效益高；

Ｃ、適用於區或分散式能源系統。

5、天然氣分散式能源項目發電機單位容量與投資、佔地面積的關係

燃氣內燃機的單位容量與投資、佔地面積的關係

從上表可知，燃氣輪機項目發電機單位裝機容量投資從4000元/kW至9000元/kW，單位裝機容量佔地面積從0.4至0.6㎡/kW，相差較大。

相對於傳統模式優勢：

三聯供系統和燃氣鍋爐供熱方式每消耗1立方米天然氣所能得到的經濟效益如表所示：

註：表中燃氣鍋爐效率取0.85；三聯供發電效率0.35，熱效率0.45。

集中發電熱電聯產和分散式三聯供方式每消耗1立方米天然氣所能得到的經濟效益如表所示：

註：表中價值均按產出地點價格核算

開發天然氣分散式能源的商業模式

分散式能源項目可以由用戶自行投資、運營，對於不擅長能源管理的用戶，也可以委託第三方投資、運營，運營模式有多種方式可供選擇。

1、投資方建設運營能源服務商負責分散式能源項目的投資、建設和運營，根據用戶需要供應能源，以運營收益獲取投資回報。該方式適用於非專業、規模較小或較為分散的能源用戶，用戶免除了分散式能源的固定資產投資，由專業的能源服務商進行專業的管理，提高了設備運營效率。

（1）以量計價分別為電、熱、冷等能源制訂固定的價格，根據用戶的實際使用量，收取能源使用費。可仿效電網制訂峰、谷價格，引導用戶在用能低谷時增加使用量，以保障設備的平穩運行。

（2）能源物業考慮到熱、冷能源不便計量，可根據用戶建築使用面積，按照約定的單價，打包收取電、熱、冷等能源使用費。也可採用電力費用單獨以量計價，熱、冷能源以使用面積計價的方式。該模式屬於固定收費，無論用戶是否使用能源，都要按照面積來繳納費用，項目的收益較為穩定。

（3）混合收益為用戶設定最低能源使用量，不論用戶是否使用能源都要繳納固定的能源使用費。超出最低使用量的部分可以量計價，也可按面積計價。該模式保證了項目的最低收益，也是較為理想的商業模式之一。

（4）固定收益根據分散式能源項目的投資規模，用戶給與能源投資商固定的投資回報和運營管理收益，項目運營成本全部由用戶承擔，能源使用量與項目的固定收益不相關。該模式使能源投資商規避了投資風險，並能獲取一定的投資回報和運營管理收益。

（5）合同能源以用戶使用分散式能源前的能源支出為基數，與使用分散式能源後的實際能源支出的差額部分，按照約定的比例分成。該模式由於無法控制用戶的能源使用量，用戶可能會出於自身利益過度使用能源，相對運營風險較大。

2、業主建設委託運營

用戶負責分散式能源項目的投資建設，委託能源服務商運營管理，項目運營成本由業主承擔，能源服務商獲取運營管理費。該模式的投資風險全部由用戶承擔，能源服務商獲取固定的收益。

本文來源於互聯網，主要參考《天然氣分散式能源項目開發手冊》，作者：保利協鑫能源控股有限公司（電力）。暖通南社整理編輯於2017年5月3日。