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摘 要：相对于传统热电联产， 以三联供为核心的天然气分布式能源系統能效更高，其直接分布在用户端，在用户端附近燃烧燃料用于发电，发电的余热用于供热和制冷，天然气分布式能源系统可以同时向用户提供电能、热能以及制冷。

关键词：天然气；分布式；能源

分布式能源系统（DES）其特点是分散，模块化以及小规模，可以单独输出电能、热以及冷，分散在用户附近，这一点和传统的集中供电方式形成鲜明对比，分布式能源系统就是一个高效热冷电且安装在用户端的三联供系统。分布式能源涉及众多技术，例如风能技术，太阳能技术、燃料电池技术以及燃气技术，相对而言，天然气冷热电三联技术更成熟，且经济效益更优，因而得到最为广泛的应用。

二十世纪七十年代，为了应对当时出现的能源危机，美国率先开发和利用了冷热电三联供电，在当今世界，美国依然是CCHP技术最先进的国家，由于冷热电三联供电在美国的极大成功，二十世纪八十年代，很多发达国家也开始引入冷热电三联供电系统。

一、区域型和楼宇型天燃气分布式能源系统

按照天热气分布式能源系统的供能范围，可以将该类系统简单分类为区域型天热气分布式能源系统（DCHP）和楼宇型天热气分布能源系统（BCHP）两种。

区域型天热气分布式能源系统（DCHP）供能的区域更广，例如大学城、商业以及工业园区等等，由于供能的范围比较大，区域型天热气分布式能源系统一般会建立相对独立的能源供应中心，使用容量较大的机组，在建设DCHP时，不仅要考虑冷热电供应的内网设备，还需要考虑冷热电供应的外网设备。DCHP的装机容量一般在MW级别。

楼宇型天热气分布能源系统（BCHP）顾名思义其供能范围特定为楼宇也即建筑物，例如商厦、写字楼和一些综合性建筑，BCHP一般不需要建设单独的能源供应中心，能源供应机房一般直接安置在建筑内，使用容量较小的机组，楼宇型天热气分布能源系统（BCHP）装机容量一般在KW级别。

区域型天热气分布式能源系统（DCHP）由于投资大，目前我国大型的DCHP并不多，大型区域DCHP其装机容量往往是楼宇型天热气分布能源系统（BCHP）装机容量的几十倍甚至上百倍，因此其节能效果更佳，投资的经济效益更好。我国人口众多，人均占有耕地较少，因此有必要大力发展城镇化，提高居民的居住密度，目前我国大部分城市居民住在公寓，为了节约能源，提高能源的利用效率，有必要大力发展50MW甚至容量更大的区域型天热气分布式能源系统（DCHP），与大型住房的集中供冷系统（DCS）和集中供暖系统（DHS）相结合，走出一条高效节能的能源发展道路。

二、天然气分布式能源系统模式

燃气微燃机、蒸汽轮机、燃气轮机以及燃气内燃机等是天然气分布式能源系统的主要发电设备，而烟气型吸收式制冷劑、余热锅炉、热水型吸收制冷机以及蒸汽型吸收制冷机等是天然气分布式能源系统的主要余热利用设备。

根据天然气分布式能源系统功能以及使用的发电设备的不同，天然气分布式能源系统主要分为以下三类：

第一类是：汽轮发电机组+余热锅炉+燃气轮机发电机组+热水型/蒸汽型溴化锂制冷机组，该类系统有效利用了燃气-蒸汽联动，因而发电效率高，能源转换损耗少，系统的经济效益比较好。采用该模式的然气分布式能源系统一般来说容量大，大都应用在区域型的分布能源系统中，单机燃气轮机的容量在10MW级别，供冷范围在2千米，供热范围则可达10千米。 在具体工程中是使用抽凝式汽轮机还是使用背压式汽轮机，是使用不补燃还是使用补燃型的预热锅炉，需要综合考虑上网用电量，热冷负荷等因素。

第二类是：烟气型溴化锂型制冷机+燃气轮机发电机。该类型的天然气分布式能源系统设备投资较小，配置较为简单，其特点是冷（热）电比高，冷热量输出比例大，一般是燃机单循环运行，相对于第一类天然气分布式能源系统，该类系统单机容量较小，一般都小于6MW，供热供冷范围也较小，一般在1千米以内。

第三类是热气型或烟气型溴化锂制冷机+燃气内燃发电机。该类型的天然气分布式能源系统由于采用的是燃气内燃机，相对于汽轮机，燃气内燃机的单机容量较小，一般介于200KW与3000KW，虽然容量较小，但在这个功率范围，其发电效率能达到30%左右，发电效率是要高于同功率的燃气轮机。内燃机的缸套水以及烟气余热都可以被利用，该类型的天然气分布式能源系统在楼宇型系统（BCHP）中较为常见。

三、天然气分布式能源系统优点

1）能效更高。传统集中供能方式由于离终端用户较远，发电所产生的能量有近50%被浪费，而冷热电三联供与终端用户很近，我们除了可以利用40%左右的发电效率，还可以利用中温废热，以便实现对用用户的供热和制冷，其能量利用率可以达到百分之八十以上，较传统的能源利用方式有较大的提高，具体比较见下表。

2）更佳的环保效益。相对于传统的煤电，天然气是更为清洁的能源，通过结合使用先进燃烧技术的燃气发电机组，SO2、NOx等污染物排放物更少，更容易达到相关的环保标准。采用天热分布式能源系统的写字楼、商场、医院、体育场馆以及酒店温室气体排放将大大减少。

3）改善能源结构，对电力和燃气有消峰填谷的作用。在我国北方，冬天冷，夏天热，因此冬天要采暖，夏天要制冷。在传统的能源结构下，冬天供暖通过集中锅炉供暖气，夏天则使用空调，这样就造成了夏天的用电负荷要远大于冬季，一方面造成了大量发电设备的闲置；另一方面则容易给电网造成压力。燃气分布式能源系统则可以很好地解决上述问题，在夏季通过燃烧天然气来制冷，减少空调的使用，提高天热气的使用量，降低夏季电网的用电压力，减少集中供电中的闲置发电设备。

参考文献：

[1] 侯健敏，周德群.分布式能源研究综述.沈阳工程学院学报（自然科学版），2008（4）.

[2] 黄挺，孙文龙.分布式能源站多种类型冷水机组冷量分配比例研究 制冷与空调，2014（3）.

[3] 李书泽，张武高，黄震.天然气发动机燃料供给系统研究现状.农业机械学报，2005（2）.