分布式能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用分析

天然氣分布式能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

及應(yīng)用分析上海航天能源股份有限公司分布式能源與動力裝置事業(yè)部

1/15/2023上海航天能源股份有限公司簡介上海航天能源股份有限公司（SAE）的主要股東：

中國航天科技集團公司（67%）上海燃氣集團有限公司（10%）等上海航天能源股份有限公司主要業(yè)務(wù)部門：信息化集成系統(tǒng)事業(yè)部工程項目營銷部分布式能源與動力裝置事業(yè)部美國Capstone微燃機中國區(qū)代理德國MWM燃氣內(nèi)燃機合作伙伴中國城市燃氣協(xié)會分布式能源專委會常務(wù)副主任單位上海市天然氣供應(yīng)保障與高效利用工程技術(shù)中心上海航天能源股份有限公司簡介上海航天能源股份有限公司投資的主要子公司：

上海飛奧燃氣設(shè)備有限公司（SAE60%、ItalyFiorentini40%）上海皆科管道系統(tǒng)有限公司（SAE51%、ItalyGECO49%）常熟上海飛奧壓力容器制造有限公司上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司重要生產(chǎn)基地：江蘇盛偉壓力容器制造有限公司遼寧匯中能源科技有限公司上海航天能源股份有限公司簡介上海航天能源股份有限公司的主營業(yè)務(wù)：天然氣輸配天然氣應(yīng)用天然氣采輸快開盲板清管裝置調(diào)壓站站控系統(tǒng)┌────（系統(tǒng)類）───┐LNG氣化站控制系統(tǒng)燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)氣體壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)天然氣增壓站燃氣管網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)燃氣管網(wǎng)輸配調(diào)度管理系統(tǒng)燃氣電廠處理系統(tǒng)天然氣分布式能源系統(tǒng)CNG汽車加氣站智能流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)分布式能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用分析分布式能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分布式能源技術(shù)政策及規(guī)劃分布式能源技術(shù)組成分布式能源技術(shù)裝備及選用分布式能源技術(shù)應(yīng)用評估分析分布式能源技術(shù)的應(yīng)用案例介紹（賓館酒店、醫(yī)院、辦公樓、工業(yè)等）天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀

分布式能源在我國提出已有30多年，項目研究和示范也已有10多年。比較典型的早期項目就是上海浦東國際機場項目。國務(wù)院研究室在2011年初分布在北京、上海、重慶和廣東召開座談會，并于4月向國家最高領(lǐng)導機關(guān)提交“關(guān)于加快天然氣冷熱電聯(lián)供能源發(fā)展的建議”。2011年10月四部委發(fā)布《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》；2012年3月溫總理在《政府工作報告》中提出：“加強用能管理，發(fā)展智能電網(wǎng)和分布式能源，……等有效的管理方式。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推動傳統(tǒng)能源清潔高效利用，……”。上海浦東機場4000kW燃氣輪機和余熱蒸汽鍋爐組成的CHP系統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)組成2011年10月，國家發(fā)展改革委、財政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和國家能源局聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》（發(fā)改能源[2011]2196號）：天然氣分布式能源是指利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯(lián)供等方式實現(xiàn)能源的梯級利用，綜合能源利用效率在70%以上，并在負荷中心就近實現(xiàn)能源供應(yīng)的現(xiàn)代能源供應(yīng)方式，是天然氣高效利用的重要方式。與傳統(tǒng)集中式供能方式相比，天然氣分布式能源具有能效高、清潔環(huán)保、安全性好、削峰填谷、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。分布式能源技術(shù)政策、規(guī)劃及規(guī)范（一）國家發(fā)改委《“十二五”新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出“促進分布式能源系統(tǒng)的推廣應(yīng)用”。同時，國家能源局委托中國城市燃氣協(xié)會組織開展

“十二五”天然氣分布式能源發(fā)展形式、國內(nèi)外市場和技術(shù)示范、相關(guān)標準規(guī)范、與智能電網(wǎng)關(guān)系等問題的專題研究。（二）國家出臺了《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》。2011年10月，國家發(fā)展改革委、財政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》提出：“十二五”初期啟動一批天然氣分布式能源示范項目，“十二五”期間建設(shè)1000個左右天然氣分布式能源項目，并擬建設(shè)10個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。分布式能源技術(shù)政策、規(guī)劃及規(guī)范（三）分布式能源發(fā)電上網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范正在審定之中。2011年6月21日，由中國電科院牽頭承擔的國家電網(wǎng)公司《分布式電源接入配電網(wǎng)測試技術(shù)規(guī)范》企業(yè)標準評審會在北京召開。目前該規(guī)范通過評審并已上報國家能源局待審批，該規(guī)范發(fā)布后將成為國家標準指導分布式能源行業(yè)發(fā)展。（四）國家即將出臺《分布式發(fā)電管理辦法》。該辦法提出“通過資金補貼、多余電量向電網(wǎng)出售、賦予投資方電網(wǎng)設(shè)施產(chǎn)權(quán)等措施大力刺激分布式能源發(fā)展”?！岸嘤嚯娏肯螂娋W(wǎng)銷售”不僅可以增加分布式能源投資方的收入，鼓勵其提高發(fā)電量，而且有利于增加電力供應(yīng)，緩解電力緊張。賦予投資方并網(wǎng)接入點用戶側(cè)系統(tǒng)設(shè)施產(chǎn)權(quán)的規(guī)定保障了投資者利益，激發(fā)了投資者積極性和主體意識，為分布式能源的發(fā)展注入了活力。同時，在稅收方面實行“兩免三減”優(yōu)惠政策，優(yōu)先實施并網(wǎng)和上網(wǎng)，并提出了天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價補貼和天然氣供氣價格上的優(yōu)惠標準。分布式能源技術(shù)政策、規(guī)劃及規(guī)范（五）《國務(wù)院關(guān)于大力實施促進中部地區(qū)崛起戰(zhàn)略的若干意見》2012.8.31因地制宜推廣分布式新能源發(fā)電；扎實推進江西南昌國家低碳城市試點，適當擴大中部地區(qū)低碳省份和低碳城市試點范圍；加大工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域節(jié)能工作力度，推進重點節(jié)能工程建設(shè)。加大懲罰性電價、差別電價實施力度和范圍。加快推行合同能源管理，大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)。分布式能源技術(shù)是一項系統(tǒng)技術(shù)，跨專業(yè)多學科，項目可復(fù)制性差包含：發(fā)電技術(shù)制冷、供熱技術(shù)配電技術(shù)并網(wǎng)上網(wǎng)技術(shù)建筑節(jié)能技術(shù)燃氣供應(yīng)、給排水運營與系統(tǒng)控制等分布式能源系統(tǒng)組成分布式能源系統(tǒng)組成《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》提出：重點在能源負荷中心建設(shè)區(qū)域分布式能源系統(tǒng)和樓宇分布式能源系統(tǒng)，包括城市工業(yè)園區(qū)、旅游集中服務(wù)區(qū)、生態(tài)園區(qū)、大型商業(yè)設(shè)施等。分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用類型樓宇分布式能源系統(tǒng)多用于醫(yī)院、賓館、商場等單棟或數(shù)棟建筑，裝機容量為MW級，多采用小型燃氣內(nèi)燃機及微型燃氣輪機等小型動力裝置作為原動機。區(qū)域分布式能源系統(tǒng)多用于CBD、工廠、混合型社區(qū)等多棟建筑構(gòu)成的區(qū)域，裝機容量為10MW級，多采用大型燃氣內(nèi)燃機、燃氣輪機或燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)為原動機。主設(shè)備是否具有連續(xù)運行能力，可靠性如何？發(fā)電效率、余熱的品質(zhì)考慮實施現(xiàn)場的安裝條件、環(huán)境條件（振動、噪聲、排放）機組的維護保養(yǎng)、全壽命周期費用自動控制要求設(shè)備選用關(guān)注點燃氣輪機燃氣內(nèi)燃機微燃機動力設(shè)備余熱利用設(shè)備余熱回收器余熱吸收式冷溫水機組供能設(shè)備及其選用項目燃氣發(fā)動機小型燃氣輪機微型燃氣輪機單機功率3～22000kW500～20000kW30～200kW發(fā)電效率30～46.8%25～41%24~33%NOx排放小于100ppm小于25ppm小于9ppm熱電比熱電比較小熱電比大熱電比大余熱品質(zhì)余熱品質(zhì)佳，500度煙氣余熱品質(zhì)佳，500度煙氣余熱佳，煙氣300度體積重量較重、體積較大重、體積大體積小、重量輕噪聲噪聲大，通常大于100dB噪聲大，通常大于100dB噪聲小于75dB（1m）其他余熱回收復(fù)雜天然氣進氣壓力一般不小于1.6MPa，需要增壓設(shè)備可多臺組合，靈活可靠，可直接接溴化鋰直燃空調(diào)系統(tǒng)外圍設(shè)備多、基礎(chǔ)投資大，一般需要獨立的廠房需要獨立的廠房數(shù)字化控制，可遠程管理；無外圍系統(tǒng)、無需專用廠房動力設(shè)備比較供能設(shè)備及其選用燃氣發(fā)動機一覽國外日本洋馬5～350西班牙高斯科爾304～1204美國康明斯995～2000奧地利顏巴赫294～4029德國MWM400～4300三菱重工315～5750德國曼8538～17076德國TES100～2000芬蘭瓦錫蘭4343～18759美國瓦克夏220～3234美國卡特彼勒125～3860德國MTU116～2145國內(nèi)廣柴（中速）750～1000濟柴5～580河柴160～1100勝動24～600小型燃氣輪機日本川崎610～17370德國西門子5400～19100美國索拉1210～15000小型燃氣輪機一覽美國Capstone30～1000意大利Turbec100～600美國FlexEnergy250寶曼Bowman80英格索蘭Ingersoll-Rand70~250微型燃氣輪機一覽航空發(fā)動機技術(shù)30kW、65kW、200kW600kW、800kW、1000kW適用多種燃料超低排放量(<9ppmNOx)室內(nèi)、室外或樓頂均可簡易安裝維護管理簡單、便捷可并網(wǎng)或孤網(wǎng)運行可靠性高Capstone微型燃氣輪機Capstone微型燃氣輪機

往復(fù)式內(nèi)燃機

21壓縮機葉輪永磁鐵透平葉輪成百上千個運動部件渦輪機僅此一個運動部件比較無油系統(tǒng)

Capstone燃氣輪機

往復(fù)式內(nèi)燃機無油系統(tǒng)無潤滑劑/潤滑系統(tǒng)無過濾器無分離器無泵無風扇無儲油罐無散熱器

22以下情況內(nèi)燃機可能會出現(xiàn)拉缸機油溫度過高，潤滑油黏度降低；潤滑油位過低；潤滑油臟或主油道有異物潤滑油中進水；潤滑油泵故障；設(shè)備安裝簡單方便可以室外布置微燃機集成度高，無需外部輔助設(shè)備可以實現(xiàn)模塊化分布式供能系統(tǒng)可構(gòu)建具有UPS功能的分布式供能系統(tǒng)微燃機日常維護工作量極少，基本免維護微燃機特點比較基本免維護

Capstone燃氣輪機

往復(fù)式內(nèi)燃機保養(yǎng)周期表

（以Caterpillar為例）沒有按此所述進行正確的保養(yǎng)將會導致發(fā)動機性能下降和/或加速發(fā)動機部件的磨損。40,000小時大修，無小修，無需保養(yǎng)

20年設(shè)計壽命平均每年計劃維護時間不超過4小時，大修計算在內(nèi)大部分部件可以在運行中更換8000小時更換燃料過濾器更換空氣過濾器更換點火器20,000小時更換噴嘴更換熱電偶更換電池板40,000小時發(fā)動機維修需要時保養(yǎng)軸承（滾珠軸承）–潤滑冷卻系統(tǒng)冷卻液液樣（2級）–取樣發(fā)動機空氣濾清器濾芯–更換燃料計量閥–檢查發(fā)電機–干燥處理發(fā)電機組–測試絕緣材料–測試大修考慮事項旋轉(zhuǎn)整流器–測試空間加熱器–檢查節(jié)氣控制閥（油門）–檢查氣門桿凸出量–測量/記錄變阻器–測試繞組–測試每日保養(yǎng)空氣啟動馬達潤滑器油位–檢查空氣罐中的水氣和沉積物–排放軸承溫度–測量/記錄冷卻系統(tǒng)冷卻液液位–檢查發(fā)動機空氣濾清器保養(yǎng)指示器–檢查發(fā)動機機油油位–檢查燃料系統(tǒng)燃料濾清器壓差–檢查除煙濾清器壓差–檢查發(fā)電機–檢測發(fā)電機負載–檢查功率因數(shù)–檢查定子繞組溫度–測量/記錄電壓和頻率–檢查圍繞發(fā)動機檢查每周備用發(fā)電機組保養(yǎng)建議最初的250個工作小時曲軸箱竄氣–測量/記錄氣缸壓力–測量/記錄氣門桿凸出量–測量/記錄

每250個工作小時蓄電池電解液液位–檢查發(fā)動機機油油樣–取樣除煙濾清器–排放最初的1000個工作小時冷卻系統(tǒng)冷卻液液樣（1級）–取樣冷卻系統(tǒng)補充用冷卻液添加劑（SCA）–測試/添加發(fā)動機轉(zhuǎn)速/正時傳感器–清潔/檢驗每1000個工作小時后冷器冷凝器–排空交流發(fā)電機–檢查皮帶–檢查/調(diào)整/更換曲軸箱壓力–測量曲軸減振器–檢查發(fā)動機曲軸箱呼吸器–清洗發(fā)動機機油–更換發(fā)動機機油濾清器–更換發(fā)動機氣門間隙和橋臂–調(diào)整燃氣壓力調(diào)節(jié)器冷凝水–排放軟管和卡箍–檢查/更換點火系統(tǒng)正時–檢查/調(diào)整空氣進氣系統(tǒng)–檢驗水箱–清潔水泵–檢查每2000個工作小時冷卻系統(tǒng)冷卻液液樣（1級）–取樣冷卻系統(tǒng)補充用冷卻液添加劑（SCA）–測試/添加發(fā)動機轉(zhuǎn)速/正時傳感器–清潔/檢驗發(fā)電機組振動–檢驗定子引線–檢查每3000個工作小時點火系統(tǒng)火花塞–更換每4000個工作小時空氣啟動馬達潤滑器油杯–清洗壓縮機旁路–檢查曲軸箱竄氣–測量/記錄氣缸壓力–測量/記錄發(fā)動機的固定–檢查發(fā)動機保護裝置–檢查啟動馬達–檢查每8000個工作小時冷卻系統(tǒng)冷卻液液樣（2級）–取樣除煙濾清器濾芯–更換旋轉(zhuǎn)整流器–檢查渦輪增壓器–檢查水溫調(diào)節(jié)器–更換在10000至20000個工作小時之間大修（發(fā)動機上部）每24000個工作小時或每3年冷卻系統(tǒng)冷卻液（DEAC）–更換在30000至60000個工作小時之間大修（在機架上）在50000至100000個工作小時之間軸承檢查。大修（主要件）23比較建設(shè)分布式能源系統(tǒng)會增加成本嗎？初投資相對較大節(jié)省了部分電力增容的固定投資節(jié)省了占地面積節(jié)省了運行人員和維護費用節(jié)省了備用燃油儲罐許可和投資節(jié)省了鍋爐和空調(diào)機投資（部分項目中）運行支出僅為燃料費用電、熱、冷綜合收益整個運行壽命的節(jié)支收益項目評估分析項目評估分析分布式能源項目投資分析項目直接成本的構(gòu)成：設(shè)備采購成本設(shè)備成本相對固定工程建設(shè)成本工程建設(shè)成本的彈性比較大，可以比設(shè)備小也可比設(shè)備大很多，受設(shè)計理念、建設(shè)理念的影響，尤其是新建項目。分布式能源項目收益分析

收益=發(fā)電收益＋供熱（冷）收益

－天然氣消耗費用－運行維護費用

氣價、電價決定了分布式供能項目的基本經(jīng)濟效益走向；

由于各地的氣價差別較大，因此一個完全一樣的項目就可以有不一樣的結(jié)果；因此，具體項目需要具體分析。項目評估分析分布式能源項目收益分析(樓供)

項目評估分析項目地上海天然氣價格（元/NM3)2.43電價(元/kW.h)0.9熱價(元/kW.h)0.55項目地南昌天然氣價格（元/NM3)3.68電價(元/kW.h)1.0584熱價(元/kW.h)0.5項目地上海年運行時間(h)年收益(萬元)簡單投資回收期(年)3000986.040001314.550001633.6項目地南昌年運行時間(h)年收益(萬元)簡單投資回收期(年)3000629.54000837.150001035.7說明：1.總投資僅含分布式能源系統(tǒng)機電部分，不包括土建費用；2.收益已扣除設(shè)備維護費用，但未扣人工管理；

3.投資回收未計設(shè)備折舊、貸款利息等分布式能源項目收益分析(區(qū)供)

項目評估分析項目地上海天然氣價格（元/NM3)2.43電價(元/kW.h)0.6熱價(元/kW.h)0.55項目地南昌天然氣價格（元/NM3)3.68電價(元/kW.h)1.0584熱價(元/kW.h)0.5項目地上海年運行時間(h)年收益(萬元)簡單投資回收期(年)300028135.3400037504.0500046883.2項目地南昌年運行時間(h)年收益(萬元)簡單投資回收期(年)300033334.5400044443.4500055552.7說明：1.總投資僅含分布式能源系統(tǒng)機電部分，不包括土建費用；2.收益已扣除設(shè)備維護費用，但未扣人工管理;3.投資回收未計設(shè)備折舊、貸款利息等分布式能源項目收益分析(氣價因素)

項目評估分析區(qū)供樓供已實施的具體項目實例

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國已完成分布式能源項目近50個；航天能源已完成分布式能源項目17個，在建項目3個，審批項目5個，可研項目近20個。深圳燃氣集團總部辦公大樓系統(tǒng)配置：4臺C200微燃機1臺C65微燃機1臺溴化鋰制冷機智能控制管理系統(tǒng)供能能力：發(fā)電：865kW制冷：1163kW生活熱水：2t/h已實施的具體項目實例（辦公）建筑概況：建筑面積約6萬平方米，分布式能源系統(tǒng)供能能力約占建筑最大設(shè)計負荷的14~15%。上海航天賓館該系統(tǒng)裝有2臺Capstone公司生產(chǎn)的C65ICHP微燃機，每臺容量為65kW，熱水產(chǎn)量為5t/h（15-60℃）。

該系統(tǒng)于2012年2月投運，微燃機產(chǎn)生的熱水完全滿足賓館（建筑面積13741平方米，客房總數(shù)186間、350個床位）的洗浴需求。

該系統(tǒng)總投資320萬元，相比原系統(tǒng)，年收益約60萬元，靜態(tài)回收期約5.3年。已實施的具體項目實例（酒店）已實施的具體項目實例（醫(yī)院）

系統(tǒng)采用3臺美國Capstone公司生產(chǎn)的C65ICHP微型燃氣輪機一體機，發(fā)電195kW，生活熱水6-8t/h，產(chǎn)生的熱水全部滿足醫(yī)院病人的洗浴需求和手術(shù)室的熱水需求。分布式能源系統(tǒng)由發(fā)電機組、熱交換器、泵、閥、蓄熱水箱和熱水管道及進口關(guān)稅、并網(wǎng)費等組成，系統(tǒng)設(shè)備的投資估算為550萬元左右。上海第一人民醫(yī)院發(fā)電量130kW，供熱量220kW；實現(xiàn)了分布式供能系統(tǒng)與原有烘干設(shè)備的完美匹配；改變傳統(tǒng)烘干直接燃燒氣、油、電等高品位能源供熱現(xiàn)狀；預(yù)計年經(jīng)濟收益可達35萬，節(jié)約標煤90t，減排210t。已實施的具體項目實例（工業(yè)）玉柴聯(lián)合動力發(fā)電容量600kW，余熱量638kW；發(fā)電機產(chǎn)生煙氣余熱用于預(yù)加熱工業(yè)用導熱油；產(chǎn)生的缸套水余熱用于驅(qū)動溫水補燃吸收式制冷機，工藝制冷；年預(yù)計節(jié)省費用260萬，節(jié)約標煤440t，減排CO21069t。已實施的具體項目實例（工業(yè)）昆山福伊特紙業(yè)申能大廈CCHP系統(tǒng)已實施的具體項目實例（樓宇）杭州燃氣七堡基地CCHP系統(tǒng)已實施的具體項目實例（樓宇）南方電網(wǎng)CCHP系統(tǒng)已實施的具體項目實例