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“西气东输”天然气宜使用在分布式全能系统(论文),西气东输天然气热值,西气东输,天然气分布式能源系统

时间:2013-05-03 来源: 旭镜学习网

前言: 本文简介发展分布式全能 系统 是解决我国人口、能源与环境问题的最佳方案之一;它是世界上能源利用最新整合优化的途径;我国能源存在的主要问题和 天然气 需求简况;...

维普资讯 http:// 第1 7 卷 第4 期  2 0 0 4 年 l 2 月   《 燃 气 轮 机 技 术》   GAS T【 瓜B  E TE CH NOLOGY  Vn 1 . 1 7   No. 4   D e c. , 2 0 O 4   “ 西 气 东输 ’ ’ 天 然气 宜使 用在 分 布 式 全 能 系统  钟 史明  , 徐海荣2 , 应 六二  ( 1 . 东南大学 , 江苏   南京 2 1 0 0 9 6 ;   2 1 0 0 1 1 ;   2 . 南京 热电_ T - 程设计 院 , 江苏   南京 3 . 苏州热 电厂 , 江苏   苏州  2 1 5 0 0 0 )   摘 要:

本文简介发展分布式全能系统是解决我国人 口、 能源与环境问题的最佳方案之一 ; 它是世界 上能源利  用最新 整 合优化 的途 径 ; 我 国能 源存 在的 主要 问题 和天然 气 需求 简况 ; 它 是 天然 气利用 的最 佳途 径 , 也是 我 国   优化能源结构、 提高能源利用率的有效措施 。目前 , 我国建设分布式全能系统的条件基本具备 , 正在起步阶  段; 对这一新生的科学的能源利用系统 , 建议国家应给予政策支持 , 使之健康发展。

  关 键 词:

分布式 全 能系统 ; 天然 气 ; 热 电冷联 产 ; 能 源利用 率  文献标 识码 :

C   文 章 编号 :

1 0 0 9 —2 8 8 9 1 2 0 o 4 ) 0 4 — 0 0 1 4 — 0 4   中图分类 号 :

T K 0 1   9   0 前 言  ( 输 能) 负担过重 和损耗 ; 四是能源利用率低 , 我 国能  源终端利用效 率仅 为 3 3 %, 比工业化 国家低 1 O 个百  分点 ; 五是 能源 安全 , 几 年后 , 我 国石油 可能 5 0 %需  进 口, 动荡不安的 国际形势 , 迫使 我们 更关注我 国能  源安全 。

  热、 电( 冷) 分布式 全 能 系统 是为 了追求 更高 的  生活质量 、 节约能源 、 保 护环境 、 实现 可持续 发展 为  目的 , 世 界先进国家都 在积 极进 行 的第 二代 能源利  用 系统 , 具有六个方面的主要特征 :

①燃料 的多元化  以清洁燃料为 主 ; ②设 备 的小型化 、 微型化 以燃气轮  机 为主 ; ③热 、 电( 冷) 联产化 ; ④网络化 ; ⑤控制智能  化 和管理信息化 ; ⑥高标 准的环 保水平 清洁化 。

  本 文从可持续 发展 方面 , 介绍发 展分 布式全能  系统是解决我国人 口、 能源 与环境协 调发 展 的最佳  方案之一 ; 对 我国能源 现状 、 燃料 结构 的调整 、 西气  东输 天然气最佳 利用 ; 对分 布式全能 系统 的组成 、 特  2 我 国的电力、 热力形势  我国经济 的飞速发展 、 人 民生活水平 的提高 , 对  电力 、 热力 ( 冷量 ) 等基本 能 源 的依 赖度 和需 求量 将  越 来越 大 , 同时对 生态环境 改善的压力将越来越大 。

  能源安全 和忧 患意识 , 环境保 护 , 节 能降耗 , 求效益 、   求发展将 日益 重要。我国电力工业近几 十年来虽然  有长足 发展, 装 机 容 量 和 发 电量 均 居 世 界 第 二 。

  点、 优点 以及发展分 布式 全能系 统 的意 义进 行 了论  述, 是未来社会能源利用系统 的必然选择 , 是 我国奔  赴“ 全面小康” 的重 要基 础设 施 , 是 可持 续发 展 的主  要 能源利用系统方式之一 。

  2 0 0 3 年发 电量 1 . 8 万亿 千瓦 时 , 但 人 均用 电量 不及  世界平均水 平 的 1 / 4 , 美 国的 1 / 1 0 ; 大 力 发 展 电力 ,   以满足 日益增 长的需求 , 其任务仍 十分艰 巨 , 当前经  济较发 达地 区已经拉 电、 限电 , 用 电形 势相 当严 峻。

  1 我国能源存在 的五大 问题  我 国能源状况存 在五大 问题 :

一是 能源资源储  备人 均拥有量低 , 能源资源人均相 以匮乏 , 低于世 界  人 均水平一半 ; -是能源结构 以燃煤为主 , 是造成环  境污染严重和生态失衡 的主要原 因之一 ; 三是 产能 、   储能地域与主要 用 能地域 之 间距 离过 远 , 造成运 力  近期应积极发展高参数大机组 , 扩大联网, 以解决燃  眉 之急 。

  自1 9 9 1 年到 2 0 0 1 年, 我 国城 市 供 热 面积 已达  l 2 亿平方米 , 增加了 5 倍 。近年来 , 平均 每年新增 2   亿平方米 以上 。我 国城市 化进程步伐加快 , 对 电力 、   热力 ( 制 冷) 等基本能源数量 、 质量 、 多样化供需和环  境标准不断提出更高要求。占我国总煤耗 1 / 3 的5 0   * 收稿 日 期:

2 0 0 4 - 0 7 . 0 9   维普资讯 http:// 第4 期  联 合循 环 电站 的热 力 系统 和轴 系配 置优选  1 5   余万 台现役工业小锅炉 , 平均单 炉容量仅 2 . 4蒸吨 ,   热效率实际仅为 5 0 %, 比工 业化 国家低 十几个百分  点, 是 造成 我 国能效低 、 污染重 的主要源头 之一。单  热管网的损耗 , 弥补了常 规供电 、 供 热和供冷的传统  城市 ( 小 区) 能源体 系 的不足 , 具 有 良好 的经济效 益  和社会效 益 , 是代 表 当今 世 界能 源利 用系统 发 展潮  流的最 先 进理 念 和技 术l L 2   J 。“ 9 . I I 事件” 和 近期 世  纯集 中供热 由于设 备 年利 用 小时低 , 其 能效 较高 的  优势得不到充分发挥 , 且投资和运行费用大 , 均使 效  益受较 大影 响。单 纯集 中供 热的相 当一部 分企业 的  工程建设 和运 营费用 均需 一定 的财政补贴 或特殊 优  惠政策 照顾 , 否则难 以生存 , 更无发展 。热电联 产 比  电、 热 分产节 能 2 0 % ~4 o %, 并 比两 者 分别 建 设 节  界大规模停 电事故 , 使D T E S受 到重视 , 必 将大 规模  推广 , 有望 从 “ 电力 供应 替 补 成 为 电力 供应 主力 之  ’'   o  分布式 全能系 统在工 业化 国家发 展迅 速 , 主要  采用天然气驱动 , 也 可使用 城市煤气 、 柴油等清洁燃  料, 以及可再生 能源 , 如太 阳能 、 地热 、 风能 、 潮汐能 、   省投 资和用地及运行 费用 。热电联产 比热 电分产 和  集 中供 热具有 明显的经 济效 益 , 因此 , 我 国城市供热  的热源 6 3 %是 由热 电联产实现 的。

  生物质能 和垃圾 焚烧 等 能源驱 动 ; 可结 合工 业余 热  利用 和生 活沼气 利用 , 把 可利 用 的能 源优化 整合 在  一 3 当今天然气需求增长强劲  由于 国际油价长 期居高不下 , 全 球对 清洁能源  天然气 的需求 增长 强劲 。据 1 6 届 世 界石 油大 会报  告预 测 , 天 然气 将是 2 1 世纪 消 费量 增 长最 快 的 能  起。

  l Y r E S 代表 当今世 界能源发展方 向 , 具有广 阔前  景, 作为一个全新 的能源产业 的新理念 , 具备了第二  代能源系统所有显 著特点 :

燃料 的多元 化 , 设备 的小  型  微型化 、 网络化 、 智能化控制 和信 息化管理 , 冷热  电联产化 , 高标准 的环保水平 b ] , 将给 能源市场带来  一 源, 占一次性能源 的 比重将 越来越 大 。全球天然 气  消费量 2 0 0 1 年为 2 . 4万亿 米0 , 预计 2 0 1 0年 为 3 . 5   系列变化 。我 国近几 年 由于天然气资源开发 , “ 西  万亿米0 , 2 0 2 0 年将达到 4 . 9万亿米0 , 2 0 1 0年天然 气  一 次性 能源消费 比例为 2 5 %, 2 0 3 0年 为 2 5 . 8 %,   气东输 ” 工 程建设 , 陕甘 宁天 然气 进京 , 从 澳大利 亚  与印尼引进 液化 天然 气 ( L N G ) , 为我 国以煤 炭 为主  的燃 料结构调整 奠 定 了基 础 ; 为发展 燃气——蒸 汽  联合循 环发 电和实现分布式全 能系统 提供 了资源条  件。

  2 0 5 0年将达到 3 0 %, 那 时天然气 可能取代 石油地 位  或与石油持平 成为第一能源 。

  有关专 家预测 , 未来几年 内, 我 国天然气需求增  长快 于煤炭 和石 油 , 天然气市 场在 全 国范 围内将 得  到发育 。2 0 1 0年 天 然气在 能 源总 需 求构 成 中的 比  重 约为 6 %, 需求量将达到 9 0 0 ~1 0 1 0 亿米0 , 2 0 1 5 年  1 6 0 6 亿米0 , 2 0 2 0年 将达 到 2 0 0 0亿米0 , 占整 个 能源  构成 的 1 0 %。据预测 , 天然气需求 量 与国 内的天然  气 产量相 比, 还有较大 的缺 口。

  5 “ 西气东输” 天然气 用于分布式全  能 系统是最佳选择  天然气用 于分 布式 全能系统 的优势在于 :

  ( I ) 一次 能源利用率 高  以天然 气为燃 料 的分布 式全 能系统 , 通过 热 电  4 分布式热、 电、 冷全能系统的优势  分 布式全 能 系统 ( g r r _ s ) 是 世 界上 最新 能 源 整  合优化 的结果 , 将会成 为未来 能源领 域 的主要 发展  方 向, 它与一般 的发 电厂和传统 的热 电厂供 电 、 供热  ( 冷) 联产实现能源 的梯级 利用 , 优 于当前世 界上 任  何一种 能 源 转 换 方式 , 其 能源 利 用 率 可 达 8 0 %以  上。而天 然 气用 于燃 气——蒸 汽联 合 循 环 单 纯发  电, 目 前 最高热效率可达 6 0 %, 一般 在 5 5 %左右 , 比   分布式全 能系统 能源利用率 低 2 5 个百分点 。

  ( 2 ) 环境效益好  以天然气 为燃 料 的分 布式 全能 系统 , 对环境 污  染很小 , 与燃煤热 电联产 和集 中供热相 比, 其 固体废  有本质 的差别 , 它 是 建在 电、 热 负荷 中心— —城 市  里, 是利用经济规模 的机组 、 管网和 电缆 系统 向一 定  区域 内同时直 供电力 、 蒸汽 、 热水和冷量 的相对独立  的能源供应系统 J , 通过能量的梯级利用 , 可使能源  利用效率 达 到 8 0 %以上 。与大 电厂 大 电网集 中发  物与 S O 2 排放 几乎 为零 , 温 室气 体 ( c 0 2 ) 减少 7 0 %   以上 , N O x 减少 8 0 %, T S P减 少 9 5 %, 占地 面积与 耗  水量均减少 6 0 %以上 , 大大 地减 轻环境 污染 与生态  失衡现状 。

  ( 3 ) 稳 定天然气管道 的流量提高管 网利用率  电远程送 电相 比, 输 变电损耗少 , 可显 著降低 对大电  网的依赖性 , 弥补 了大型电厂 、 多层 电网供 电可靠性  不足 。与大型 区域热 电厂集 中供热相 比, 减少 了供  维普资讯 http:// 1 6   燃 气轮 机 技术  第1 7 卷  D I E S 与联合循环 电力调 峰电厂相 比, 不 仅能源  利用效率高 , 更重要 的是年 运行 小时数 高达 6 O O 0~   7 0 0 0 , 用气量稳 定 。燃气 的峰荷 出现 在冬 季 的采 暖  期, 是用 电的低 谷期 ; 而 燃气 负 荷 的 低谷 出现 在夏  季。

又正好是 电力 负荷 的高 峰期 , D I E S的热 、 电、 冷  联供对 于有效均衡 燃气 的季节 峰谷 , 提 高燃 气管 网  利用率 、 降低供气 综合成本将起到很大作用 , 有利于  网来保证 。一 般 D T E S电负荷 承 担服 务 区 的 8 0 %,   剩余 2 0 %( 高 峰或 安 全保 障 ) 由 电网供 给 。这 样 就  大大缓解 了电网调峰 的难 度 , 减少 了上 网变 电 和线  损, 提高 了供 电安全性 。

  2 0 0 3 年 8月 中旬 美 加 大 面积 停 电波及 美 国从  中西部 到 东 北 部 的 8个 州 和加 拿 大 局 部 地 区, 约  5 0 0 0 万人 陷人 一 片黑 暗之 中 , 造 成严 重 的 经 济 损  天然气管道稳定与经 济运行 。

  ( 4 ) 明  有扩大天然气市场 的巨大潜 力  天然气成本 高是 阻碍天然气大规模 应用的主要  障碍 。我 国天然气市 场与国际接轨 , 用户“ 长期照付  不议 ” 合 同。而天然气工程是一个庞大 的系统工 程 ,   失, 是美历史上 最严 重 的停 电事 故 。这次事 故 由于  未及时修 剪输 电线 附近 的树枝 , 在输 电线 路发生 短  路停电后 未及时作 出反应 , 公司 电脑 故 障未 作分 析  判断所致 。

  而这次黑 暗之 中 , 却闪烁着一个个 “ 光 明孤岛 ” 、   “ 小 区” , 那些拥 有 D T E S的企业 、 单 位 和机构依 然享  受着光明 和清凉 ; 还有 一些 备用 发 电机组 的楼 宇建  筑至少不用摸黑爬楼梯 。在大片停 电事故 中心 区域  内的马省理工大学 、 纽约州立大学 、 新泽西州大学和  终端 利用市场 与上游气 田开发和管道输 送等环节密  切相关 , 也直接关 系到天然气单位成本 的高低 , 从而  决定 了终端 市场规模的大小。

  D I E S的建设对 天然 气 的市场 提供 了更 大 的需  求, 会刺激天然 气的快 速 引进 。如果 我 国 电源结 构  中以天然气为燃料的燃机联 合循 环发 电和 D I E S达  到2 5 %的规 模 , 将 会有 上 亿千 瓦 的装 机容 量 , 每年  将 消耗 天然气 2 0 0 0 亿 米  左右 , 这无 疑 将为 天然 气  的利用开拓一个 巨大 的终端 市场 , 将 大大 促进我 国  天然气推广利用。对发展 经济 , 缓解能源需求 矛盾 ,   改进 能源结构 , 提高 能效 和改进 环境质 量都 是 十分  有益的举措 。

  普林斯顿等拥 有 D I E S热 电冷联 供 的大学 ; 纽 约 和  多伦多 的股票 和证券市场 , 还有诸 多的医院和广场 ,   都 因为拥有燃气 D I E S , 保证 了正常生活 和生产 J 。

  美 国负责电力监管的专家估算 , 要改造完善美  国东北部电 网所需 的投资 是 5 0 0亿美 元 , 改 造后 的  电网也不 能确保不 发生类 似 事故 , 只能减少 和减 轻  事故的发生和损失 。有专 家计 算 , 如 用这笔 钱去 建  设l Y r E S , 至少可 以解 决 约 1 亿 千瓦 的发 电容 量 , 若  考虑余 热供热 、 制 冷所代替 的用 电量 , 以及减少输 变  ( 5 ) 【 y I   的建设 能给电力 削峰填谷  随着我国产业结 构的变化和人民生活水平 的不  电损失 , 相 当于代 替 了 2~3亿 千 瓦 的单发 电 的容  量。这些 D I E S有 仅 不 依 赖 电 网来 保 证 其 安 全 供  电, 还可 自下而上 的托起 电网的安全 , 而能源 利用率  比现有分供 大系统 提 高一倍 , 环境 污染 也相应 减少  一 断提高 , 建筑能耗 急速 增加 , 目前 电空调制 冷 ( 包 括  生活 、 生产 ) 用 电负荷大增 , 大部分 是在 夏季 电负荷  高峰时段 , 是造成 电力峰谷差的直接原 因之一 , 给电  网峰期运行安全带来一大隐患 。电力削峰填 谷是缓  解 目前 电力 紧张 的首选措 施 。D I E S热 电冷联 产 和  燃气空调 , 蓄冷空 调等技术的应用 , 可显著减小 电网  的峰谷差 , 是解决 调峰问题 的重要手 段。

  倍左右 。

  日本 总结 此类 大停 电得 出一个结论 , 发展 D I E S   电源 , 比通过 电网加强安全措施更 加强简便快捷  8 。

  ( 6 ) D T E S的 电力直 供可减少网损 提高供 电安全  据国际能源组 织 ( 1 E O ) 和世 界分 布式 能源联 盟  统计 :

1 9 9 9年 全球 因电力输配损 失 1 3 3 6 T WE 5 ] , 相 当  于全 世界 总用 电量 的 1 1 . 6 %, 超过 了德 、 英、 法、 西  班牙 四国用 电量之和。因大 型电厂所造成 的能源损  ( 7 ) o ' ms 是大 电网的有益 补充和应急保障  l Y r E S 与大 电网不是对手关 系 , 而是大 电网的有  益补充和应急保障 , l Y r E S 是相 对独立 的能源供 应系  统, 多个 D T E S可 以互 联 网的 方式与 大 电网联 结 , 因  此具有 良好 的供 电互 补性 和 安 全性 。对 于大 型 的  D T E S 还 可与电网公 司签订 协议 , 在 可能 的条件下 按  失( 包括 电力输配系统 ) 几乎等 于全世界所有 交通 能  照电网的需求 向网上 提供 峰 电作有益 的补充 。无 可  否认 , 在 I y I ' E S发 展初 期 , 有 与电 网抢 客户 的嫌 疑 ,   但从长远看 , 我国用 电市场 的潜 力是 巨大的 , 电网公  司同是作为单一买方 和 单一 卖方 , 只要存 在单 一 购  源消费 之 和  6 。D T E S建 在负 荷 中心 , 对 用户 直 供  电、 供冷 、 供热 , 在D T E S的供 电范 围内 , 大 的峰谷差  由它 自己开 、 停燃气 轮机 或调节燃 气 轮机 组和余 热  锅炉的负荷来调 节 ; 小 的负荷差 和安 全保 障才靠 电  售方 , 市场 信号 就反映不 到终端客户那 里去 , 用户 就  维普资讯 http:// 第4 期  联 合循环 电站的 热力 系统和 轴 系配 置优选  1 7   无法得到竞争 的好处 , 就无 法用市场信号引导投资 ,   电力市场永远难 以达 到平 衡 , 打破 目前 单一 购售体  系的办法之一是允 许实 行 电力直 供 , 用 户 才可能 从  中获益。

  当前最重要 的观念更新 。就是要 提高 素质 , 素  经济 和人 口、 资源 、 环 境协 调发 展 , D T E S在 2 l 世 纪  的中后期会越来越发展 。所 以 , I Y l E S也应 该得 到合  理价格 的待遇 。据悉北京天然气供 给热电联产机组  价为 1 . 4 0元/ 米  , 这 就 代 表 了给 它 的 一 定 优 惠 政  策。

  质就是全 局 , 素 质就 是 创 新 , 抛 弃 部 门 和专业 的束  ( 3 ) D T E S 是 符合 国家产业 和环境 保 护法律 、 法  规的发 电设施 , 要 求将生 产的 电力并 网运行 , 电网经  缚, 从 系统合 作 中求 得 共 同受益 , 广 阔市场 就 在 前  面。

  营企业应 当接受 。l Y r E S 生产 的多余 电量可上 网 , 并  给予 收购 、 售电 。

  ( 4 ) 帆 s 均建 于电、 热( 冷) 负荷 中心 , 可 以大大  6 几 点建 议  ( 1 ) 统筹协调优化天然气分配规划  天然气 规划必 须 以市场调研 的资料做 基础 , 从  需求侧开始估算天 然气使 用量 , 从 生产侧 预测 提供  的可能性 。“ 西气 东输 ” 和东南沿海几处引进 的液化  天然气 ( L N G ) 下游 消费天 然气 的规划 中 , 并没 有考  虑D T E S的消 费。主要 考 虑是 民用 、 化工 和调 峰燃  减少线损 、 网损 , 也 节省 了输 、 配 电、 ( 热) 的投资 , 因  此, 供 电企 业 应 同意 D T E S向 附 近 用 户 直接 供 电。

  具体要求按直接供 电规定办理。

  ( 5 ) l Y r E S 承担 相 当部分 的社 会公 益 的义 务 , 是  提升人 民生活重要基 础设施 之一。

国家应在税收和  财政政策上予 以适 当照顾 , 执行 减税 或税 金返 还政  机联合循 环 电厂 。据 有关 资料报 告 :

天然 气发 电所  占 比例 将 由 2 0 0 0年 的 0 . 2 %增 长 到 2 0 2 0年 的  策, 新建 1 — 3年内给予免税或减半 , 以扶 持起步 , 使  之稳健发展 。

  6 . 7 %, 届 时天然气发电装 机容 量将 达 7 2 0 0万千 瓦 ,   发 电量 2 8 5 0 亿千 瓦时 , 年运 行小 时约 4 0 0 0 , 大部 份  7 结  语  当前 , 电力 能源形 势 十分严 峻 , 必须 加快 发展 ,   “ 西气 东输 ” 标致着我 国电力 能源结 构 向清洁能源挺  进 。l Y r E S建设时机 已经成熟 , 建议从全面建设 小康  社会 , 安全供 电、 满足 用户 多种 需要 的 观点 , 研究适  是调峰发电机 组 , 用气 量 5 9 0亿 米  , 约 占天 然气 消  费量 的 3 7 . 2 %。

  单纯发 电调 峰 电厂有两 大 问题 :

由于天然气 价  格高导致成本高 , 缺乏市场竞争力 , 只能做 电力 调峰  用, 年利用小时数偏低 , 仅在 3 5 0 0— 4 0 0 0小 时左右 ,   同进也 为管道调 峰增 加 了压 力 ; 其次 是几千 公里 远  合我 国特点 的 D T E S的方针政 策 , 发展 规划 , 积极 进  行试 点推广 , 为提 高我 国 的能源 利用效 率做 出应 有  贡献 。

  距离输送 , 输送投资 与能耗大 , 而单纯 发电调峰其 能  源利用率只有 5 0 %一 5 5 %左 右 , 是否 最佳利 用 尚待  研究 !民用燃气 能把液 化石 油气顶替 出来 , 但 起 不  到调 峰作用 。天 然气烧锅炉 和直燃式空调机 因其 效  率非常低 , 产生蒸 汽和冷量价格太 高 , 一般群众 和单  位都难 以承受 。所 以建 议应把 D T E S 用 天然气 纳入  到整个 天然气下游消费规划 中 , 必须及 时作 出决 策。

  参考文献 :

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