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摘要：介绍了分布式能源系统，对分布式能源发电机组类型进行了列表对标。通过对某工程热电负荷分析，给出了分布式能源设计方案，对分布式能源系统存在的问题进行了分析总结。
关键词：分布式能源；发电设备；工艺流程；投资分析
引言
分布式能源是利用天然气为燃料，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。出于提高能源利用率、节能降耗的目的，近年建设的分布式能源系统都需要进行余热利用（余热制冷/供热）。
就地或就近解决能源需求的分布式能源技术，可根据用户需求提供冷热电联供，同时更小巧的体积、更高的能效以及更低的成本，使分布式能源技术越来越多受到各行各业的青睐。燃机联合循环装置以其建设周期短、启停速度快、污染物排放少和热效率高等诸多特点已成为当前高速发展经济、加强环境保护和提高热能综合利用效率的措施之一。
1、分布式能源系统形式
分布式能源系统的型式包括区域分布式能源系统和楼宇式分布式能源系统两种。
区域分布式能源系统指建在能源站内，负责向一个小区域供电、供冷（热）的分布式能源系统，以上网方式与市电连接。
楼宇式分布式能源系统指建在楼宇建筑物内、只负责该栋楼宇或相互紧邻几栋楼宇的供电、供冷（热）的分布式能源系统。这种系统一般以并网不上网的方式与市电连接。
2、分布式能源建设方案分析
2.1 工程概况
本项目建设地点在石家庄市区，供电接自市政供电，运行可靠。蒸汽部分由外部电厂采购，约占25%，剩余部分为自用燃气蒸汽锅炉提供。厂区空调供冷系统为电力驱动压缩式制冷机组，为双工况冰蓄冷系统。
燃气轮机余热主要为尾部排烟，由于其排烟温度高，回收的余热产生蒸汽量较大。内燃机发电效率高，但余热回收主要为缸套冷却水、润滑油冷却水产生的余热，回收余热的品位相对较低，排烟余热产生蒸汽量较小。
2.2热电负荷
1）电负荷
2）热负荷
2.3建设方案
燃气轮机余热主要为尾部排烟，由于其排烟温度高，回收的余热产生蒸汽量较大。内燃机发电效率高，但余热回收主要为缸套冷却水、润滑油冷却水产生的余热，回收余热的品位相对较低，排烟余热产生蒸汽量较小。根据厂区用电负荷和蒸汽负荷特点，该分布式能源考虑采用燃气轮机发电+余热蒸汽锅炉供热方案，空调供冷负荷仍考虑为电制冷，不设置吸收式溴化锂机组。
由于厂内需求以蒸汽为主，需要优先保证厂用蒸汽负荷10t/h，通过分析厂区用电负荷特性，选用燃气轮机1台，单台汽輪机发电负荷4.6MW。可以保证燃气轮机高效率运行。同时选用1台烟气型余热蒸汽锅炉，单台最大蒸汽产量12吨/h。
燃气轮机设置旁路烟囱，平时根据用电量大小，机组运行负荷在50-100%区间，可以保证NOx排放达标。 超出机组发电量部分，从电网取电。当汽轮机发电负荷较大，余热锅炉蒸汽产量超过10t/h时，打开旁路烟囱排出部分烟气，调节蒸汽产量。
根据厂区平均用电负荷数据统计，全厂用电负荷约为8.8MW，1台4.6MW燃气轮机电力输出不满足全厂用电负荷需求。部分时段需通过下载外电使用。
2.4工艺流程
燃气经调压站调压后，进入燃气轮机，与空气在燃烧室燃烧后，推动轮机叶轮做功发电，排出的高温烟气排入余热锅炉，余热锅炉加热软化水后产生蒸汽，供厂区生产生活使用。
分布式能源站总体流程示意图见下图：
2.5主要设备选型
（1）燃气轮机
型式： C50型
制造厂：Solar（或同类厂家）
燃料：天然气
功率：4.6MW
天然气透气压力：17bar
单台耗量：1588Nm3/h
（2）余热锅炉
型式：卧式单压锅炉
制造厂：杭州锅炉集团有限公司（或同类厂家）
蒸汽量：12t/h
（3）电力系统
燃气轮发电机通过10kV高压电力电缆 接入厂区110kV变电站10kV配电装置不同母线段。变电站10kV配电室内新增一面KYN28-12型中压开关柜，二次设备室内新增一面发电机保护测控柜。
3、投资及经济效益分析
3.1投资及运营模式
分布式能源项目可采用用户自建、BOT、EMC、BOO经营模式。具体如下：
3.2 投资费用及运行费用
分布式能源系统投资费用及运行费用等数值见表3-2：
4、存在问题及建议
1）根据全年厂区用电负荷分析，在厂区用电低谷时段，出现燃气轮机发电量大于厂用电现象，多余的发电量无法上网，则需要降低机组负荷，蒸汽产量下降，出现部分时段蒸汽不足10t/h，不足蒸汽负荷由厂区蒸汽锅炉提供。
2）目前电力负荷为根据月度用电负荷计算的平均小时负荷。数据依然存在许多不确定因素，比如缺少全年典型日逐时用热负荷、逐时用电负荷分析数据。会对系统设备的选型及运行工程造成一定的风险。
参考文献：
[1] GB51131-2016.燃气冷热电联供工程技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社， 2016
[2] 左 政， 华 贲 燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的比较[J] 煤气与热力 2005，25（1）：39-42.
[3] 杨旭中 康慧等著 燃气三联供系统规划 设计 建设与运行[M] 中国电力出版社，2014
[4] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社， 2008
关键词：分布式能源；发电设备；工艺流程；投资分析
引言
分布式能源是利用天然气为燃料，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。出于提高能源利用率、节能降耗的目的，近年建设的分布式能源系统都需要进行余热利用（余热制冷/供热）。
就地或就近解决能源需求的分布式能源技术，可根据用户需求提供冷热电联供，同时更小巧的体积、更高的能效以及更低的成本，使分布式能源技术越来越多受到各行各业的青睐。燃机联合循环装置以其建设周期短、启停速度快、污染物排放少和热效率高等诸多特点已成为当前高速发展经济、加强环境保护和提高热能综合利用效率的措施之一。
1、分布式能源系统形式
分布式能源系统的型式包括区域分布式能源系统和楼宇式分布式能源系统两种。
区域分布式能源系统指建在能源站内，负责向一个小区域供电、供冷（热）的分布式能源系统，以上网方式与市电连接。
楼宇式分布式能源系统指建在楼宇建筑物内、只负责该栋楼宇或相互紧邻几栋楼宇的供电、供冷（热）的分布式能源系统。这种系统一般以并网不上网的方式与市电连接。
2、分布式能源建设方案分析
2.1 工程概况
本项目建设地点在石家庄市区，供电接自市政供电，运行可靠。蒸汽部分由外部电厂采购，约占25%，剩余部分为自用燃气蒸汽锅炉提供。厂区空调供冷系统为电力驱动压缩式制冷机组，为双工况冰蓄冷系统。
燃气轮机余热主要为尾部排烟，由于其排烟温度高，回收的余热产生蒸汽量较大。内燃机发电效率高，但余热回收主要为缸套冷却水、润滑油冷却水产生的余热，回收余热的品位相对较低，排烟余热产生蒸汽量较小。
2.2热电负荷
1）电负荷
2）热负荷
2.3建设方案
燃气轮机余热主要为尾部排烟，由于其排烟温度高，回收的余热产生蒸汽量较大。内燃机发电效率高，但余热回收主要为缸套冷却水、润滑油冷却水产生的余热，回收余热的品位相对较低，排烟余热产生蒸汽量较小。根据厂区用电负荷和蒸汽负荷特点，该分布式能源考虑采用燃气轮机发电+余热蒸汽锅炉供热方案，空调供冷负荷仍考虑为电制冷，不设置吸收式溴化锂机组。
由于厂内需求以蒸汽为主，需要优先保证厂用蒸汽负荷10t/h，通过分析厂区用电负荷特性，选用燃气轮机1台，单台汽輪机发电负荷4.6MW。可以保证燃气轮机高效率运行。同时选用1台烟气型余热蒸汽锅炉，单台最大蒸汽产量12吨/h。
燃气轮机设置旁路烟囱，平时根据用电量大小，机组运行负荷在50-100%区间，可以保证NOx排放达标。 超出机组发电量部分，从电网取电。当汽轮机发电负荷较大，余热锅炉蒸汽产量超过10t/h时，打开旁路烟囱排出部分烟气，调节蒸汽产量。
根据厂区平均用电负荷数据统计，全厂用电负荷约为8.8MW，1台4.6MW燃气轮机电力输出不满足全厂用电负荷需求。部分时段需通过下载外电使用。
2.4工艺流程
燃气经调压站调压后，进入燃气轮机，与空气在燃烧室燃烧后，推动轮机叶轮做功发电，排出的高温烟气排入余热锅炉，余热锅炉加热软化水后产生蒸汽，供厂区生产生活使用。
分布式能源站总体流程示意图见下图：
2.5主要设备选型
（1）燃气轮机
型式： C50型
制造厂：Solar（或同类厂家）
燃料：天然气
功率：4.6MW
天然气透气压力：17bar
单台耗量：1588Nm3/h
（2）余热锅炉
型式：卧式单压锅炉
制造厂：杭州锅炉集团有限公司（或同类厂家）
蒸汽量：12t/h
（3）电力系统
燃气轮发电机通过10kV高压电力电缆 接入厂区110kV变电站10kV配电装置不同母线段。变电站10kV配电室内新增一面KYN28-12型中压开关柜，二次设备室内新增一面发电机保护测控柜。
3、投资及经济效益分析
3.1投资及运营模式
分布式能源项目可采用用户自建、BOT、EMC、BOO经营模式。具体如下：
3.2 投资费用及运行费用
分布式能源系统投资费用及运行费用等数值见表3-2：
4、存在问题及建议
1）根据全年厂区用电负荷分析，在厂区用电低谷时段，出现燃气轮机发电量大于厂用电现象，多余的发电量无法上网，则需要降低机组负荷，蒸汽产量下降，出现部分时段蒸汽不足10t/h，不足蒸汽负荷由厂区蒸汽锅炉提供。
2）目前电力负荷为根据月度用电负荷计算的平均小时负荷。数据依然存在许多不确定因素，比如缺少全年典型日逐时用热负荷、逐时用电负荷分析数据。会对系统设备的选型及运行工程造成一定的风险。
参考文献：
[1] GB51131-2016.燃气冷热电联供工程技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社， 2016
[2] 左 政， 华 贲 燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的比较[J] 煤气与热力 2005，25（1）：39-42.
[3] 杨旭中 康慧等著 燃气三联供系统规划 设计 建设与运行[M] 中国电力出版社，2014
[4] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社， 2008