2022年中國天然氣分布式能源項目發(fā)展現(xiàn)狀

來源：絲路印象 2024-07-19 17:34:01 瀏覽：891 收藏

分布式能源概念起源于美國，最初目的是通過用戶端的發(fā)電裝置，保障電力安全，利用應(yīng)急發(fā)電機并網(wǎng)供電，保障電網(wǎng)安全。近年來，基于環(huán)保、供能安全、可持續(xù)發(fā)展等諸多原因，分布式能源成為能源領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。作為分布式能源的典型應(yīng)用技術(shù)類型之一，天然氣分布式能源是以天然氣等一次能源為燃料，布置在用戶附近，通過冷熱電三聯(lián)供方式實現(xiàn)能源梯級利用，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。其綜合能源利用效率在70%以上。

相比傳統(tǒng)火電機組，天然氣分布式能源具有非常顯著的技術(shù)優(yōu)勢。一是系統(tǒng)能源綜合利用效率高。天然氣分布式能源采用能量梯級利用技術(shù)路線，能源綜合轉(zhuǎn)化利用效率達70%以上。二是輸配電成本和線損較低。天然氣分布式能源系統(tǒng)布置在用戶附近，具備能源產(chǎn)品就地消納條件，避免了因遠距離輸送造成的線路損失。三是實現(xiàn)電力和燃氣雙調(diào)峰功能。在夏季時利用溴化鋰機組代替電空調(diào)供冷，同時增加了燃氣消納，有效縮小了電力及燃氣供應(yīng)峰谷差。四是提高供電可靠性和安全性。在電網(wǎng)設(shè)施比較成熟區(qū)域，天然氣分布式能源發(fā)揮“黑啟動”和應(yīng)急保障功能;在電網(wǎng)設(shè)施相對薄弱區(qū)域，如海島作為主要供電方式，全面改善區(qū)域供電可靠性和安全性。五是供能環(huán)保性能好。天然氣分布式能源采用清潔的天然氣為燃料，可以顯著減少污染性氣體及粉塵排放。

美國、英國和日本為代表的發(fā)達國家非常重視天然氣分布式能源發(fā)展。其中，美國分布式能源站已有6000多座，總裝機超過9000萬kW，并積極推進分布式熱電聯(lián)產(chǎn)長遠發(fā)展，規(guī)劃在新建辦公樓或商業(yè)樓群中將應(yīng)用分布式能源技術(shù)的比例提高到50%，將15%現(xiàn)有建筑供能系統(tǒng)改建成分布式能源，分布式能源規(guī)模預(yù)計達1.87億kW，占全國總裝機規(guī)模的29%。英國已經(jīng)陸續(xù)建設(shè)并投運了1000多個分布式能源項目，主要分布在商業(yè)中心、醫(yī)院、學(xué)校、機場、辦公樓等公共場所。此外，英國政府計劃2025年前取消所有燃煤發(fā)電的火電廠，進一步推動英國天然氣分布式能源發(fā)展。日本自1980年以來，大力發(fā)展天然氣分布式能源，目前裝機已經(jīng)突破1000萬kW，預(yù)計到2030年，分布式能源裝機規(guī)模將達到1630萬kW。

1、中國天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)絲路印象投資分析中國事業(yè)部能源電力課題組發(fā)布的《2022-2026年中國天然氣行業(yè)投資前景及風(fēng)險分析報告》數(shù)據(jù)顯示，目前，我國已建成天然氣分布式能源項目約1000萬kW，占全國總裝機容量不到1%，仍處于起步階段，項目主要集中分布在京、津、長三角、珠三角、長江經(jīng)濟帶等經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域。項目典型應(yīng)用場景主要為工業(yè)、商業(yè)、公共建筑(學(xué)校、醫(yī)院、展覽中心)及交通樞紐(機場、火車站)，其中區(qū)域型分布式項目裝機占絕對優(yōu)勢，約占總裝機規(guī)模的85%以上。目前，由于天然氣分布式能源受電價、氣價和設(shè)備投資成本等綜合因素影響，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于放緩階段。已建成的部分天然氣分布式能源項目正常運行，取得了較好的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益，但仍有部分項目因并網(wǎng)、效益或技術(shù)等問題處于停頓狀態(tài)。

1.2 配套政策現(xiàn)狀

國家和地方層面通過制定配套政策，在一定程度上推動了天然氣分布式能源的發(fā)展，但是配套政策體系還不夠完善，尤其在能源產(chǎn)品消納、能源產(chǎn)品價格聯(lián)動、“卡脖子”技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)、能源輔助服務(wù)等方面。這在一定程度上制約著我國天然氣分布式能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

國家層面:《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源〔2011〕2196號)制定了開發(fā)建設(shè)天然氣分布式能源項目的基本原則和任務(wù)目標(biāo);《分布式發(fā)電管理暫行辦法》(發(fā)改能源〔2013〕1381號)要求電網(wǎng)企業(yè)本著簡便和及時高效的原則做好并網(wǎng)管理，同時明確項目接入與電網(wǎng)投資界限;《關(guān)于下達首批國家天然氣分布式能源示范項目的通知》(發(fā)改能源〔2012〕1571號)有力推動了國內(nèi)天然氣分布式能源示范項目實施?！蛾P(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)〔2015〕9號)進一步推動了天然氣分布式能源冷熱電負荷(尤其電負荷)就地消納，要求在安全的前提下提高系統(tǒng)消納能力和能源利用效率?！蛾P(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源〔2016〕392號)和《國家能源局關(guān)于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源〔2021〕280號)均強調(diào)要加快天然氣分布式能源、新能源、儲能和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)深度融合，通過優(yōu)化整合電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負荷側(cè)資源，探索構(gòu)建“源、網(wǎng)、荷、儲”高度融合的新型電力系統(tǒng)。

地方層面:上海市、青島市和長沙市等出臺了產(chǎn)業(yè)配套鼓勵政策。其中:上海市頒布了《上海市天然氣分布式供能系統(tǒng)發(fā)展專項扶持辦法》(滬發(fā)改規(guī)范〔2020〕14號)，要求按照能源綜合利用效率和年利用小時分4檔進行補貼，且每個項目最高補貼金額為5000萬元;青島市頒布了《青島市加快清潔能源供熱發(fā)展的若干政策實施細則》(青城管規(guī)〔2019〕2號))，要求按照新建竣工后和投產(chǎn)運行2年后分別進行驗收，并分別按照發(fā)電裝機容量1000元/kW的標(biāo)準(zhǔn)給予設(shè)備投資補貼，每個項目補貼金額累計最高不超過3000萬元;長沙市頒布了《長沙市促進天然氣分布式能源發(fā)展辦法》(長政辦發(fā)〔2017〕9號)，指出天然氣分布式能源專項資金支持標(biāo)準(zhǔn)為2000元/kW，單個樓宇型項目最高享受不超過500萬元補貼金額，單個區(qū)域型項目最高享受不超過1500萬元的補貼金額。

2、中國天然氣分布能源發(fā)展問題

2.1 開發(fā)思維單一

在針對天然氣分布式能源項目開發(fā)方面，項目業(yè)主單位和技術(shù)咨詢單位仍堅持傳統(tǒng)的火力發(fā)電機組或大型熱電聯(lián)產(chǎn)機組開發(fā)思維，強調(diào)天然氣分布式能源項目裝機規(guī)模盡可能大、系統(tǒng)配置盡可能全、發(fā)電量盡可能多，忽視因地制宜和“一廠一策”的原則。思維方式的單一導(dǎo)致國內(nèi)區(qū)域型和樓宇型分布式項目普遍存在項目供能能力與實際負荷需求嚴(yán)重不匹配，項目裝機規(guī)模偏大、綜合能源利用率不高、能源梯級利用程度偏低等問題。在綜合能源利用率方面，區(qū)域型項目為

50%-60%，樓宇型項目為55%-80%，普遍低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 建設(shè)成本過高

樓宇型天然氣分布式能源項目建設(shè)成本普遍高于區(qū)域型項目。典型樓宇型和區(qū)域型分布式能源項目成本組成如下。樓宇型項目原動機以內(nèi)燃機為主，單機容量2-4MW級，項目總投資1.5-5.5億元，單位造價13000-25000元/kW，整體建設(shè)成本偏高。究其原因，主要是原動機費用占總投資25%-35%，空調(diào)系統(tǒng)及冷熱管網(wǎng)費用占15%-20%，建安費占20%-25%，其他費用(征地、管理及技術(shù)服務(wù))占10%-20%，其中設(shè)備購置費和其他費用較高。區(qū)域型天然氣分布式能源項目系統(tǒng)配置均采用聯(lián)合循環(huán)，原動機單機容量30-50MW，項目總投資一般為3.5-10億元，單位造價5000-10000元/kW，整體建設(shè)成本同樣偏高。究其原因，主要是設(shè)備購置費占50%-55%(其中原動機費用占設(shè)備購置費的60%-65%)，建安費占25%-30%，其他費用(征地、管理及技術(shù)服務(wù))占10%-15%。

2.3 上網(wǎng)電價結(jié)算模式滯后

國內(nèi)電力體制改革還在推進，天然氣分布式能源電力就地消納的政策還不明朗，現(xiàn)在仍主要采用上網(wǎng)遠距離消納模式，絕大部分地區(qū)的上網(wǎng)電價按照火電標(biāo)桿電價進行結(jié)算，嚴(yán)重制約了天然氣分布式能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國家發(fā)展改革委員會頒布的《關(guān)于規(guī)范天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價管理有關(guān)問題的通知》(發(fā)改價格〔2014〕3009號)中明確指出，最高電價不得超過當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價或當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)企業(yè)平均購電價格0.35元/kWh。目前，天津、上海、廣東、江蘇、浙江、福建等通過制定明確電價政策，促進當(dāng)?shù)胤植际侥茉串a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，另有部分省份(市、區(qū))鼓勵“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式或市場化交易方式，其余省(市、區(qū))尚未明確具體電價政策。

2.4 燃氣供應(yīng)價格高

在區(qū)域型天然氣分布式項目中，天然氣消耗成本在能源站年經(jīng)營成本中占比約75%，在樓宇型天然氣分布式項目中占比35%-65%。其中，運行時間越長，項目的天然氣消耗成本越高。目前，天然氣分布式能源項目普遍存在經(jīng)營期燃料價格高于項目立項期的價格，價格增幅為10%-45%。造成天然氣價格較高的主要原因為:一是受政策因素影響，如基準(zhǔn)門站價格和管輸價格調(diào)整;二是冬季供暖期，天然氣供應(yīng)緊張，形成賣方市場，導(dǎo)致氣價上漲幅度較大;三是對簽定長期“照付不議”合同氣量的項目，因長期“照付不議”，使得合同氣量價格低于合同外氣量價格，供氣方利用合同中不可抗力等條款，盡可能扣減合同氣量，導(dǎo)致天然氣分布式能源項目增加合同外氣量;四是部分項目用氣量不大，尤其樓宇型天然氣分布式能源項目，缺乏議價能力，受天然氣市場價格波動影響較大。

2.5 運維成本較高

天然氣分布式能源項目運行維護費用較高主要由于計劃性檢修和人工成本費用較高。計劃性檢修主要包括燃燒系統(tǒng)檢查(小修)、熱通部件檢修(中修)及整機系統(tǒng)檢修(大修)，其中，中修及大修仍需設(shè)備廠家實施。在計劃性檢修費用方面，以燃氣輪機為原動機的區(qū)域型項目計劃性檢修費用為0.015-0.025元/kWh，以內(nèi)燃機為原動機的樓宇型項目計劃性檢修費用為0.055-0.075元/kWh;在人工成本方面，區(qū)域型項目單位千瓦用工人數(shù)為6.5-9.5人，人工成本在0.035-0.040元/kWh，樓宇型項目單位千瓦用工人數(shù)為6-15人，人工成本在0.105-0.165元/kWh。

3、中國天然氣分布式能源發(fā)展展望

3.1 創(chuàng)新開發(fā)思維

相比傳統(tǒng)型天然氣分布式能源項目，創(chuàng)新型項目應(yīng)充分發(fā)揮天然氣能源效率高(能量梯級利用)、多能供應(yīng)能力強、供能保障效果好、污染排放低等優(yōu)勢。在開發(fā)過程中，一方面，應(yīng)跳出傳統(tǒng)型天然氣分布式能源項目開發(fā)思維，避免盲目追求裝機規(guī)模大、設(shè)施配置好、系統(tǒng)配置全、系統(tǒng)多發(fā)電等指標(biāo)，堅持一個項目一套策略、“宜大則大，宜小則小”科學(xué)裝機原則，避免模式化或標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā);另一方面，在同等條件下應(yīng)堅持多能聯(lián)供和指標(biāo)最優(yōu)原則，但不應(yīng)局限于聯(lián)供數(shù)量、聯(lián)供形式和具體標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)要求。此外，在分布式能源開發(fā)過程中，應(yīng)加強分布式能源和綜合能源服務(wù)理念融合，針對分布式能源典型用戶工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、商業(yè)體等業(yè)態(tài)多種能源負荷與服務(wù)需求，開展合同能源管理、能效服務(wù)、設(shè)備運維和售電服務(wù)等多元能源服務(wù)，打造適應(yīng)天然氣分布式能源發(fā)展需要的“能源供給+能源服務(wù)”開發(fā)模式。

3.2 創(chuàng)新開發(fā)模式

傳統(tǒng)天然氣分布式能源項目開發(fā)常以單一投資方為主體且以發(fā)電優(yōu)先為主要開發(fā)模式，難以體現(xiàn)項目自身技術(shù)優(yōu)勢。天然氣分布式能源項目應(yīng)突破傳統(tǒng)開發(fā)模式，堅持多元合作、優(yōu)勢互補、合作共贏的開發(fā)原則，以創(chuàng)新性開發(fā)模式推進項目實施。

對于天然氣分布式能源區(qū)域供能項目，應(yīng)立足終端用戶多元化能源需求，規(guī)劃天然氣分布式能源供能類型和能源服務(wù)種類，構(gòu)建基于天然氣分布式能源為基礎(chǔ)的源、網(wǎng)、荷、儲一體化供能服務(wù)系統(tǒng)。供能系統(tǒng)應(yīng)深度協(xié)同源、網(wǎng)、荷、儲和能源服務(wù)，形成區(qū)域供能核心支撐，實現(xiàn)電、氣、水、熱、冷等多元能源產(chǎn)品供應(yīng)。同時，提供區(qū)域能源數(shù)字化管理、用能設(shè)備專業(yè)化運維、用能設(shè)備聯(lián)儲聯(lián)備、區(qū)域能源貿(mào)易等多元服務(wù)，提升服務(wù)區(qū)域能源監(jiān)管水平與供用能整體效率，降低終端用戶用能成本。

對于天然氣分布式能源點對點供能項目，應(yīng)科學(xué)選擇供能場景，結(jié)合天然氣分布式能源自身供能和能源服務(wù)技術(shù)優(yōu)勢，制定系統(tǒng)集成、供能和能源服務(wù)方案。具體來說，電網(wǎng)公司合作開發(fā)模式主要以提供黑啟動、調(diào)峰、備用電源和支撐電源，改善電網(wǎng)在安全穩(wěn)定性方面的不足;燃氣公司模式主要以實現(xiàn)燃氣供應(yīng)削峰填谷為主，減少燃氣公司設(shè)備投資和提升設(shè)備利用率;數(shù)據(jù)中心模式主要采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)”運行模式，以提供電能和冷凍水等產(chǎn)品為主，并提供能效提升和能源設(shè)備托管服務(wù)，改善供能安全性和穩(wěn)定性;商業(yè)中心模式應(yīng)采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)”模式，采用“冷+電+儲能”、“熱+電+儲能”等聯(lián)供方案，改善供能可靠性且降低用能成本。

3.3 創(chuàng)新運行管理

基于創(chuàng)新型開發(fā)思維和開發(fā)模式，充分利用物聯(lián)網(wǎng)和5G等先進技術(shù)，以“一廠多站”先進管理理念實現(xiàn)對單個項目車間化管理，通過共享“區(qū)域集控管理中心”，借助“遠程集控、少人值守”監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對分布式能源子站管理，降低分布式能源子站投資建設(shè)成本和運行管理成本。創(chuàng)新型項目的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)包含分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)和智能決策優(yōu)化系統(tǒng)(Intelligent Decision Optimization System，IDOS)。DCS主要功能包括數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、順序控制等，并在區(qū)域共享中心實現(xiàn)對子站生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、調(diào)度、傳輸、存儲、消費和服務(wù)等一體化動態(tài)監(jiān)控，提高遠程智能監(jiān)控水平;IDOS借助數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、負荷預(yù)測、最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型(如綜合效率最優(yōu)、經(jīng)濟性最優(yōu)、可再生能源占比最優(yōu))等技術(shù)方式，智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行控制策略，主要功能包括性能計算、機組狀態(tài)診斷、負荷優(yōu)化分配、實時效益評估、運行優(yōu)化操作指導(dǎo)等。監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)包含“遠程專家?guī)臁奔夹g(shù)支撐模塊和“遠程專家?guī)臁蹦K，向技術(shù)支撐中心、科研院所與設(shè)備廠家等機構(gòu)開放，實現(xiàn)不同機構(gòu)專家協(xié)調(diào)技術(shù)指導(dǎo)，提升分布式能源子站運行和管理水平。

3.4 創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)

相比傳統(tǒng)型天然氣分布式能源技術(shù)研發(fā)，創(chuàng)新型天然氣分布式能源的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)應(yīng)包括新型供能系統(tǒng)、關(guān)鍵設(shè)備“卡脖子”技術(shù)、新型能源服務(wù)技術(shù)和區(qū)域能源市場貿(mào)易技術(shù)等。在新型供能系統(tǒng)方面，應(yīng)加強新技術(shù)、新工藝和新理念研究，如多能互補系統(tǒng)集成源、網(wǎng)、荷、儲一體化、能源互聯(lián)網(wǎng)、智能控制平臺等關(guān)鍵技術(shù)，拓展供能系統(tǒng)集成水平，提升供能系統(tǒng)市場適應(yīng)性;在關(guān)鍵設(shè)備卡脖子技術(shù)方面，應(yīng)著力解決原動機(燃氣輪機、內(nèi)燃機、燃料電池等)設(shè)計、制造、檢修和優(yōu)化控制等國產(chǎn)化，降低系統(tǒng)設(shè)備采購和運維成本;在新型能源服務(wù)技術(shù)方面，一方面應(yīng)加強能源監(jiān)測與管理、節(jié)能診斷與提效、多功能共享儲能(調(diào)頻與調(diào)峰)、虛擬電廠、物聯(lián)網(wǎng)和遠程集中控制等技術(shù)研究，另一方面應(yīng)開展天然氣分布式能源與多種產(chǎn)業(yè)(或業(yè)態(tài))耦合商業(yè)模式研究，并做好配套技術(shù)研發(fā)工作;在區(qū)域能源貿(mào)易市場技術(shù)方面，應(yīng)開展能源服務(wù)交易平臺、微電網(wǎng)調(diào)度、微電網(wǎng)交易、跨區(qū)域交易、虛擬電廠等關(guān)鍵技術(shù)研究，通過能源貿(mào)易市場實現(xiàn)服務(wù)區(qū)域內(nèi)能源供給與能源需求實時動態(tài)平衡。此外，通過能源貿(mào)易市場實現(xiàn)區(qū)域間能源供給與能源需求實時調(diào)度與交易。

4、結(jié)語

天然氣分布式能源是一種貼近終端用戶并可以高效實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化滿足用戶能源需求的先進的供能技術(shù)。在“碳達峰”“碳中和”發(fā)展形勢下，隨著天然氣分布式能源供能技術(shù)在開發(fā)思維、開發(fā)模式、運行管理和關(guān)鍵技術(shù)等方面的創(chuàng)新與突破，該供能技術(shù)將提升供能與用能雙側(cè)系統(tǒng)能源利用效率，改善電網(wǎng)波動性、安全性和穩(wěn)定性，滿足并保障終端用戶多元能源需求，成為我國未來能源供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。