燃气分布式能源系统的评价与优化

燃气分布式能源系统的评价与优化

(华润新能源光伏发电(木里)有限公司四川省凉山州木里县615800)

摘要:分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统。通常一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源。燃气分布式能源系统不仅能够解决因环境污染造成的生态问题,还能够实现化废为宝,因此在未来的能源产业中具有很好的发展前景,因此,探究燃气分布式能源系统的优化方案具有重大的研究意义。由于分布式能源系统设计负荷往往由最大负荷确定,且实际负荷随环境温度、建筑功能以及工作时段不同而影响不同造成负荷变化不同;现阶段评价标准也不能充分体现出分布式能源系统在环保效益上的优势。本文通过简要介绍燃气供能系统构成以及评价指标,并简要地阐述了燃气系统性能优化及标准。

关键词:燃气供能系统;评价指标;系统优化及标准

1.前言

随着经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,全球对能源的需求也越来越迫切,能源问题逐渐成为制约人类发展的重大问题。未来随着能源消耗量的不断增长,以及化石能源对环境的日益恶化,人们日益意识到提高能源利用率,开发清洁绿色能源和保护环境的重要性与迫切性。能源问题和环境成为协调经济和发展的关键因素,这些将制约着是否能够实现可持续发展的关键,因此开发新型绿色能源成为了各国领域专家研究的重点课题。为了满足在发展过程中对能源的日益需求,除了开采自有能源和进口国外能源外,更重要的是,一方面合理利用现有的资源,利用现代化的科学技术提高能源的利用率,将能源浪费率降到最低,提高资源利用率;另外一方面是要综合利用绿色清洁能源,将多种能源综合合理分期使用。相较于常规的集中式供能系统,燃气分布式供能系统既能实现能源的梯级利用,能够更加合理得利用能源,提高能源的综合利用率,达到节约能源的作用。于此同时由于燃气分布式供能系统多采用清洁的一次性能源天然气,又能减少污染物排放,达到了很好的环保作用。

由于燃气能源的诸多优点,燃气分布式能源已得到了人们的青睐。近年来,我国对页岩气、可燃冰、天然气等清洁能源的的探寻、开采、购买以及利用逐渐增多。同时,我国环境保护的迫切性正在日益增长,减少煤炭能源的使用,寻求清洁能源已经成为了全球探寻的能源界新路,因此,气体能源的开发与高效利用受到社会各界的广泛重视,以天然气为主的分布式能源供应系统正逐渐被人们接受和认可。由于我国在研究天然气应用起步较晚,在理论研究方面还不够成熟,研究的问题也不够全面。本文将对燃气分布式能源系统简要地阐述其在节能环保以及经济上的意义,为我国未来燃气分布式能源的发展指明方向。

2.燃气供能系统的简介

分布式能源(DistributedEnergySources)系统是相对于集中式能源系统(主要代表形式是大机组、大系统的电力系统等)而言的一种能量供应系统,其出发点实提高能源综合利用效率和降低污染物排放量,是一种建立在能量梯级利用的基础上,分布在负荷需求侧的能源综合利用系统。燃气分布式能源在国外有30多年的历史,在国际上发展迅速,在很多国家如美国、日本、丹麦、荷兰等得到大力发展和推广;其在国内也有近20年的发展历史,但由于各种原因,已建成的40多个天然气分布式能源项目,约半数在运行,半数因电力并网、效益或技术等问题处于停顿状态,我国天然气分布式能源尚处于起步阶段。

燃气分布式能源系统,一般以微型化、模块化、小容量、分散式的形式布置在用户端,容量大小不定,但其可以独立输出电能和冷、热能,还可以连接电网。燃气分布式能源系统主要的设备包括原动机(微燃机、燃气内燃机等)、余热利用设备(溴化锂吸收式制冷机、热交换器、余热锅炉等)、控制系统(集中控制、远程监控、并网控制)等。燃气分布式能源系统能够充分循环利用梯级能源链中排出的“废能”,它能够将燃气轮机、内燃机排放的烟气等回收进行二次利用,从而达到提高能源利用率的效果。分布式能源具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活,系统经济性好等特点。发展主要存在并网、供电质量、容量储备、燃料供应等问题。

2.1热电分产系统

热电分产系统从电网购电满足电负荷和冷负荷需求,同时利用燃气锅炉产生蒸汽和热水满足热负荷需求的系统。关于热电分产洗统的典型结构图可以简化为下图1:

其中上式中的年折算投资费用包括燃气锅炉和电制冷机的投资费用可以用(3)式表示:

上(6)式上,D为热电分产系统的年一次能源消耗量,C为常规分布能源系统的年一次能源消耗量。其中热电分产系统年一次能源消耗量是由满足热负荷的燃气消耗量和满足电负荷的电厂一次能源量组成,常规分布能源系统的年一次能源消耗量等于自身燃气消耗量与由电力公司所购买的电量的一次能源消耗量总和再减去系统售出的电所对应的一次能源消耗量。

3.4环保方面的性能指标

现代社会能源的环保性能指标是社会关注的热点,温室效应已经成为全球关注的重点,因此,能源的二氧化碳减排率已经成为判定能源是否环保的一个重要指标,现选取传统热电分产系统作为参照系统,以常规分布式能源系统二氧化碳减排率作为环境性评价指标,可以表示为:

结论

随着经济的快速发展,全球对能源消耗量越来越大,人们对地球环保问题的关注度也越来越高,寻求合理的能源利用方式和环保型绿色能源,提高能源利用率已经成为社会关注的焦点。新兴的燃气分布式能源以其清洁环保的特点和综合梯级利用的优势成为了社会关注的热点,虽然我国在分布式能源开发方面还不成熟,但是面对未来的能源紧缺问题,我们有必要从多方面研究分布式能源系统的利用。本文利用科学的定量计算方式对燃气分布式能源系统的优化和各项指标进行了计算,通过这些科学的计算方式,在一定程度上能够提高能源的利用率,希望这些优化标准能够成为未来能源界研究能源优化有所帮助。

参考文献:

[1]张涛,朱彤,高乃平,吴竺.分布式冷热电能源系统优化设计及多指标综合评价方法的研究[J].中国电机工程学报,2015,14:3706-3713.

[2]马志刚,文雅,金晶,刘颖绮,黄尚平,张殷,李生虎.国内分布式能源系统的优化研究进展[J].能源工程,2012,06:1-4.

[3]任洪波,邱留良,吴琼,蔡强.基于不同供能模式的燃气分布式能源系统性能评价[J].暖通空调,2016,10:61-69.

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