国网长沙供电公司       刘志军   魏 塔

 

近期长沙市人民政府陆续下发了《关于下达长沙市2018年重大项目投资计划的通知》《长沙“工业30条”首批细则》《长沙市促进天然气分布式能源发展办法》等一系列指导性文件，对工业企业发展天然气分布式能源项目和分布式光伏发电项目提供最高1500万元的补贴，支持工业绿色集约发展。同时对符合《关于落实节能服务企业合同能源管理项目企业所得税优惠政策有关征收管理问题的公告》（国家税务总局、国家发展改革委公告2013年第77号）要求的天然气分布式能源项目，还可享受相关税收优惠政策。种种利好消息将大大刺激符合国家有关产业政策，具有较好的经济和社会效益，较强的示范带动作用和自我发展能力，随着燃气发电机、溴化锂中央空调机组、余热锅炉等关键设备技术及装备研发及项目运行控制信息系统研发的推广,在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式的实现，积极探索天然气分布式能源代替柴油发电机行使自备应急电源配置的可能成为了未来的发展方向。

1   发展方向及相关规定

天然气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷、热、电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。自备应急电源是指由业主方自行配备的，在正常供电电源全部发生中断的情况下，能够至少满足业主保安负荷不间断供电的独立电源。

(1)天然气分布式能源项目是国家鼓励产业，分布式能源项目的开发建设，能极大优化调整电源结构，促进节能减排，推动地方经济发展。以天然气为燃料的分布式能源系统，实行热电冷联产，可以大幅度提高能源转换效率和减少能源输送损失。 大力发展分布式能源，可有效缓解我国局部地区严重缺电局面、可缓解环境、电网调峰的压力，能有效提高能源利用效率。

(2)为规范重要电力用户供电电源及白备应急电源的配置与管理，国家电监会于2008年10月17日以电监安全[2008]43号文印发了《关于加强重要电力用户供电电源及自备应急电源配置监督管理的意见》，明确了重要电力用户的范围。重要电力用户是指在国家或者一个地区(城市)的社会、政治、经济生活中占有重要地位，对其中断供电将可能造成人身伤亡、较大环境污染、较大政治影响、较大经济损失、社会公共秩序严重混乱的用电单位或对供电可靠性有特殊要求的用电场所。

2 天然气分布式能源

天然气分布式能源的能源站一般采用燃气轮机－蒸汽轮机联合循环机组，集中实行热电联供。天然气首先通过燃气轮机进行发电，燃气轮机的高温排气经过余热锅炉产生蒸汽，再经过汽轮机发电。汽轮机的中间抽汽可用来供热，余热锅炉尾部的热水也可以用来供热。

2.1  燃气轮机的应遵循的原则

(1)运行安全稳定第一的行为。应综合考虑能源供给的安全性、稳定性、可靠性，机组调节的灵活性。主机的负荷调节范围宽，适应负荷波动能力强。

(2)能源综合利用，发挥节能潜力行为。

(3)维护管理方便，满足各方要求行为，降低初投资以及日后运行成本。

(4)机房噪音等指标应达到相关环保标准，能满足环境保护要求的低NOx排放和低噪音。

2.2  燃气轮机的综合指标

以长沙市某医院为例：联供能源系统^[1]由发电设备、余热利用设备及调峰设备构成。该项目拟配置3台1163kW烟气热水型溴化锂机组，预计总投资约3200万元。项目完全建成达产后，可年供电量约1057.16kWh，年供冷约28178.98GJ，年供热约16599.69GJ，为医院提供日常所需的电，冷、热源。

具体选择如下：

（1）燃气内燃机。历史悠久，各种配套设备及控制系统都已经形成模块化组合，与发电机组的联合应用稳定、可靠。高温、高海拔下仍可正常运行。

（2）燃气内燃发电机组，优势是发电效率高、环境变化（海拔高度、温度）对发电效率的影响力小、所需燃气压力低（一般的城市中压管网完全能满足其要求）、单位造价低，使用寿命长。当然也有热利用较为复杂、氮氧化物排放量略高的缺陷。

确定：发电功率1000kW、总燃料消耗量2490kW、烟气中NOX含量mg430ppm、电效率40%、热效率47.6%、总效率87.6%、燃气进气压力范围20/200mbar。

2.3  燃气轮机的综合效益

（1）在气价、电价、热价分别为2.8元、0.78元、7.5元的基价状况下，在年利用小时数4000h的前提下，内部收益率可达13.61%。

（2）本能源站新建燃气内燃机发电后，利用余热制冷制热，可替代现有电制冷空调、燃气锅炉的部分功能。在峰平电价时段，燃气发电结合余热的成本均低于市网电价，因此在这个时段只要用户端有足够负荷需求，发电机组在考虑能源综合利用率的前提下应尽可能多发电，全年能源综合利用效率将达87%。

（3）总能源的利用效率最高、总能源消耗费用最少。在三联供能时，充分的使用系统的能力匹配冷、热、电的负荷，不超出任何一项的需要，没有能源浪费。

3  自备应急电源

应急机组是保证建筑物安全的重要设备，它的首要任务必须在应急情况下，能够可靠启动并投入正常运行，以满足使用要求。自备应急电源的配置应依据保安负荷的允许断电时间、容量、停电影响等负荷特性，按照各类应急电源在启动时间、切换方式、容量大小、持续供电时间、电能质量、节能环保、适用场所等方面的技术性能，选取合理的自备应急电源。

3.1配置规定

（1）自备应急电源配置容量标准应达到保安负荷的120％。

（2）自备应急电源启动时间应满足安全要求。

（3）自备应急电源与电网电源之间应装设可靠的电气或机械闭锁装置，防止倒送电。

3.2  现状

（1）由于历史的原因及当时技术条件的限制，一直以来，自备应急电源都是由汽油发电机、柴油发电机来担当。

（2）柴油发电机布置。当布置在地下层时，应有通风、防潮、机组的排烟、消声和减振等措施并满足环保要求。

（3）储油设施。储油设施的设置应符合下列规定：宜在建筑物主体外设置40~64h耗油量的储油设施；机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8.0h的燃油量，

 应急柴油发电机组确保的供电范围一般为消防设施、保安设施、通信、计算机管理系统、医院手术室等。

4  天然气分布式能源在自备应急电源中的替代作用

4.1   常规自备应急电源（柴油发电机）的弊端

（1）为保证机组在应急时使用，必须储备一定数量的燃料油。为便于新油沉淀，还应设两个以上柴油储油箱。而现在大量的发电机组都是设在大型民用建筑地下层，其防火间距、机房耐火等级与火灾危险性类别等要符合有关国家标准规定，其执行难度较大。

（2）运行费用。根据应急柴油发电机特殊要求，机组应处于常备启动状态。当市电中断时，机组应立即启动，并应在30s内供电。自启动机组的操作电源、机组预热系统、燃料油、润滑油、冷却水以及室内环境温度等均应保证机组随时启动。应急机组时刻要求都处在“戒备”状态，而暖机也时刻在运行中，成年累月其运行费用甚高。同时按照建筑防火要求，储油数量又不宜过大，其最大储油量不应超过8h的需要量。这样将无形中增加大量的油料运输费用。据有关资料介绍，深圳某大厦采用1台320kW的低速柴油发电机组，暖机功率高达20kW。冬季仅日耗电量有时就达200kWh以上。

（3）寿命较长，但运行费用高，工作时噪声大，有震动，排烟，有污染 。

4.2 天然气分布式能源（自备燃气轮发电机组）

（1）使用寿命长 ，平时不耗电，工作时噪声低、振动小、污染小，节能。

（2）自启动时间短。柴油发电机一般为分钟级，燃气发电机为秒级（10秒内），完全可以做到系统性的无间断切换。

（3）无污染。天然气是洁净燃料，燃烧产生的烟气中基本无烟尘及二氧化硫，不污染环境，其排放满足环保要求。常规监测点环境空气质量监测结果分析，监测点NOx、SO2日均浓度符合GB3095-2012《环境空气质量标准》中的二级标准。

（4）噪声小。主要有机械噪声、空气动力噪声、电磁噪声。主要高噪声设备有：内燃发电机组（120dB）、水泵（90dB）、冷却塔（85dB）等，从相关厂商提供的产品参数来看内燃发电机组噪音较大，通过采用从声源上进行控制，配置防护罩及其隔声吸声处理措施，排汽排烟管口加设消声器，基础均采用减震措施。

（5）运行费用低。燃气发电机的燃气内燃机组和燃气锅炉是从市政天然气中压燃气管网接入。其城市的普及率已相当高，不需要单独建立能源通道，同时平时生活燃气的使用也顺带负责了“暖机”，且一般为多联供系统，其综合能耗可使运行费用大大降低。

（6）可靠性高。柴油发电机组为日常备用机组，如发电机保养不当，故障不能及时排除，一旦突然事故发生，可能会因启动后带载故障发生而停机，而燃气发电机组为日常使用机组，可及时保养并排除故障，消除发电机带载故障隐患。

5  结束语

三联供系统在容量大小、运行维护、经济可行、电力安全、消防安全、电力供应间断时间等诸多方面均优于常规应急柴油发电机系统。中国的天然气的发展趋势，在未来50年内，长沙市天然气供应可得到充分地保障。从市政天然气中压燃气管网接入，用于燃气内燃机组和燃气锅炉已无障碍。

通过对气源指标、供气管线、削峰填谷、应急调度等方面的综合论证，天然气发电系统符合产业规划发展政策和节能减排要求，有利于推动地区合理用能和改善环境，实现双重削峰填谷。

为提高能源利用效率，促进能源结构优化调整，在科学、规范指导项目建设、运营和管理下，应大力推动清洁能源在自备应急电源配置中的替代应用。