燃气分布式能源站孤网负载应用
分布式能源相关的基础知识
天然气分布式能源的基础知识简介一、分布式能源的概念及原理所谓“分布式能源”（Distributed Energy Sources）是指分布在用户端的能源综合利用系统。
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；二次能源以分布在用户端的热电冷联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。
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，简单的原理图如下：电网供冷新风供热二、专业术语名词1.孤网运行燃气冷热电三联供中，发电机独立运行系统，自给自足的模式，该运行方式经济效益一般。
2.并网运行发电机与公共电网并列运行，不向公共电网输送电能的模式，该运行方式经济效益最好，不足的电量大电网可以补充。
3.上网运行发电机与公共电网并列运行，可向公共电网输送电能的模式，该运行方式经济效益较好，自给自足的同时可以将多余的电能卖给国家电网。
4.能源站设置冷热电连联供系统的设备及相关附属设施的区域和场所，能源宜设置在靠近供电区域的主配电室，应该独立设置或室外布置，可以设置在地下或者是地上。
5.发电机组由原动机、发电机、启动装置、控制装置等组成的发电设备。
原动机：利用天然气产生的燃烧转化成原动力的动力装置。
发电机：借助原动机的动力，将其转化成电能的设备，天然气分布式能源的发电机主要包括小型燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等设备。
启动和控制装置主要是一些智能的电器系统。
6.余热原动机冷却水及原动机排烟热能，余热的利用有以下几种形式：〈1〉原动机余热可经余热锅炉或者是换热器产生蒸汽或者是热水。
蒸汽或热水可以直接利用或者是进入吸收式冷热水机进行供冷、供热。
〈2〉原动机余热可以直接进入吸收式冷热水机进行供冷、供热。
天然气分布式能源系统在数据中心的应用
天然气分布式能源系统在数据中心的应用李晓【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2016(000)017【总页数】2页(P72-73)【作者】李晓【作者单位】长沙有色金属设计研究院,湖南长沙410000【正文语种】中文【中图分类】TP308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（CCHP）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。
随着互联网、云计算和大数据产业的加速发展，我国数据中心产业进入了大规模规划建设阶段，并呈现出向规模化、集中化、绿色节能化、布局合理化发展的趋势。
为满足社会信息化水平不断提高的要求，促进我国数据中心，特别是大型数据中心的合理布局和健康发展，国家工业和信息化部2013年发布了《关于数据中心建设布局的指导意见》，《指导意见》明确提出“采用绿色节能等先进技术合理规划建设数据中心”。
随着对数据中心的需求进一步提升，人们更多地关心数据存储与应用的安全、数据挖掘以及与内部信息系统的融合，所以新一代数据中心不仅要有一个足够强壮的供电系统、制冷系统以及动态分配系统，还要能满足高可用性、高连续性、高灵活性、高节能性要求。
虚拟化、云计算、节能环保、稳定和安全成为新一代数据中心的基本属性。
2011年全国大小数据中心达53万个，2011～2013年上半年，全国共规划建设数据中心255个，其中超大型数据中心（规模在1万个标准机架以上）有23个，大型数据中心（规模在3000到1万个标准机架之间）有42个，中小型数据中心（规模在3000个标准机架以下）有190个。
255个数据中心中近90%的设计PUE（能源效率指标）低于2.0，平均PUE为 1.73。
超大型、大型数据中心设计PUE平均为1.48，中小型数据中心设计PUE平均为1.80。
另外，一些老旧数据中心通过采用先进的制冷节能技术改造，PUE也降到2.0以下。
内燃式燃气发电机组挂网、孤网运行切换控制系统设计
T1：配电变压器；QF0：低压进线断路器；QF1：配电柜总柜主断路器；QF2：机组开关柜主断路器；QF11~QF1N ：负载断路器；G ：燃气发电机组；M ：负载；K1：QF0常开辅助图1系统结构
TA1~TA3与TA4~TA6选择相同型号、精度及变比，二次侧为双绕组输出，一组绕组供给计量使用，另一组绕组供给指针仪表、保护及测量差值e 使用。
设计仅需要一个电量模块且不需要额外增加电流互感器就可测量差值e ，最重要的是该设计不需要经PLC 监控系统编程取用电量和发电量计算差值e 而可直接得出，
其实时性高。
TA1~TA3与TA4~TA6二次电缆采用相同线径，二者距监控系统下位机距离尽量保持一致以保证测量精准。
当监控系统下位机检测到功率差值e 大于30kW 时，
由监控系统控制发电机组启动，
待满足并网条件时，监控系统自动打开机组开关柜中的并网装置电源开关进行并从图中可以看出在a~e 的5个阶段中出蝶阀开度变
化对功率影响最小为5.3kW/°，最大为22.7kW/°，通过控制
蝶阀开度整数度地变化可以将功率差值e 控制在30kW 以内。
根据蝶阀开度对功率影响、机组额定功率大小、厂区
单体设备功率及启停情况对e 进行分段，当测量的差值e 满足哪一段时，蝶阀就调节对应的度数，蝶阀调节后重新
监测差值e 并记录当前蝶阀开度δ（°），在各段对应的蝶阀
调节度数以保证机组功率不高于用电负荷功率为原则，功图2电量模块与电流互感器接线图3电调蝶阀开度与机组功率对应曲线。
孤网运行技术的研究与应用
孤网运行技术的研究与应用发布时间：2022-12-28T05:47:09.255Z 来源：《中国电业与能源》2022年第17期作者：范文振宗胜利何用李跃文王凤霞[导读] 随着经济社会的发展以及科学技术的提高范文振宗胜利何用李跃文王凤霞鲁能新能源（集团）有限公司内蒙古分公司呼和浩特 010010摘要:随着经济社会的发展以及科学技术的提高，孤网运行技术的发展水平也得到了飞速的提升，而孤网运行技术正是在我国风电行业的进一步发展壮大过程中，所延伸而产生的新型事物。
该技术的研发和使用极大地提高了风机运行的安全性和可靠性，并全面保证了用户的用电安全性。
关键词：孤网运行技术；规划分析；优化策略现阶段，孤网运行技术在应用中，还存在着一些问题。
如技术水平较低、管理方法陈旧、人员素质不高、重视程度不足等，都将影响着孤网运行工作的效率，以及风机的平稳可靠运行。
因此就需要做到具体问题具体分析，基于实际存在的问题，探讨切实可行的解决策略。
一、孤网运行技术的特点(一)安全性水平高安全是运行的根本，孤网运行技术运用时需首要考虑安全性能。
具有较高的安全性，实现风电机组更可靠稳定运行，是当前电力行业的一大发展目标。
如今，互联网时代高速发展，我们已经迈入5G时代，新时代对孤网运行技术提出了更高的要求，而智能设备以及智能技术的应用满足了孤网优化建设的需要。
在传统风机下，恶劣天气等自然环境的变化会对电力输送造成阻碍，甚至容易引发安全事故，孤网运行技术的应用可以有效解决突发事件中的电力输送问题，进一步提升风机抵御自然灾害等突发事件的能力。
(二)优化风电机组运行成本结构孤网运行技术实现合理调度风电机组内的各项资源，提高供电质量。
通过资源整合，降低成本投入，优化风电机组运行成本结构，提升配电服务质量。
孤网的运行离不开基础配、人力、物力等多种资源的投入，传统风机模式下，各类成本花费较大，缺乏有效整合，不利于风电企业获得较为可观的经济效益。
孤网运行技术的应用，可以实现智能替代部分人工，节约大量人力、物力、财力的投入，提升风机调度成效，促进我国电力建设的可持续发展。
天然气分布式能源优劣势分析及行业发展对策
天然气分布式能源优劣势分析及行业发展对策发表时间：2020-12-28T06:36:31.272Z 来源：《中国科技人才》2020年第24期作者：张宁[导读] 本文对天然气分布式能源的特点与优势进行综合分析，探讨天然气分布式能源存在的问题，并提出相应的行业发展对策。
张宁武汉市燃气热力规划设计院有限公司摘要：本文对天然气分布式能源的特点与优势进行综合分析，探讨天然气分布式能源存在的问题，并提出相应的行业发展对策。
关键词：天然气；分布式能源；特点；优劣势；发展对策引言天然气分布式能源作为分布式能源的一种随着管道天然气的普及使用而逐渐推广，一方面可以起到对天然气管网的消峰填谷作用（北方某地区冬夏两季的天然气用量差别为9∶1），另一方面可以最大化利用天然气的发电效率，增加二次能源的品质，提高用能系统的节能率。
但目前的天然气分布式能源系统主要还是以并网运行（以热定电）和孤网运行（以电定热）这2种方式运行，在这2种运行方式下都是以牺牲分布式能源的发电效率为前提，根据用户侧的冷热和电负荷进行调节。
而用户侧的冷热负荷和电负荷将随季节、天气、生产负荷的变化而变化，是一个变工况系统。
1天然气分布式能源的特点与优势相比较于传统能源，天然气分布式能源有着明显的特点和优势，具体表现在以下4个方面。
（1）有效减少环境排放天然气分布式能源系统采用天然气作为燃料，天然气分布式能源与燃煤、燃油相比，二氧化硫（SO2）和粉尘、固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳（CO2）和氮氧化物（NOX）排放也能够降低50%以上。
（2）能源实现梯级利用，提升能源综合利用效率天然气分布式能源利用发电后的余热供热、制冷，实现了能源的梯级利用，能源综合利用率达到70%~90%。
项目建设往往靠近用户端，减少了能源远距离传输的损耗。
可再生能源密度较低、稳定性差、资源分布不均，难以作为大型的集中供能手段。
建设分布式系统，就地生产、就地消纳是其较为理想的选择。
（3）提高了能源供应的安全性分布式能源与大电网互为备用，可提高供电可靠性。
浅谈我国天燃气分布式能源的应用
浅谈我国天燃气分布式能源的应用摘要：我国是一个能源生产大国但又是一个能源资源比较短缺的国家，随着经济的快速发展，能源消费总量的不断增加，污染也是越来越大，众所周知，能源问题已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素。
为应对能源与环境、资源以及气候变化的挑战，我国政府提出了减量化、再利用和资源化的能源发展战略，发展低碳经济和转变经济增长方式已成为我国实现科学发展的必然要求。
关键字：天然气;分布式能源;燃气轮机;冷、热、电三联产系统Abstract: China is an energy production country but also is a energy resources shortage is the country with the rapid development of economy, the consumption of energy increase of total amount, pollution is more and more big, as it is known to all, the energy problem has become the restriction of economic and social development of important factor. In response to the energy and environment, resources, and the challenge of climate change, the Chinese government put forward the reduce, reuse and recycle treatment of energy development strategy, the development of a low carbon economy and changing the style of economic growth has become our country to realize scientific development.Keyword: natural gas; Distributed energy; Gas turbine; Cold, heat, electricity cogeneration system引言天然气的分布式能源，可实现冷、热、电联产，大幅度提高能源利用率，减少碳排放，改善城市环境，在工业发达国家得到迅速发展。
天然气分布式能源的典型组合模式
天然气分布式能源的典型组合模式主要包括以下三种：并网模式：并网模式是一种常用的组合模式，主要应用于发电厂或大中型电网系统。
在该模式下，发电装置与主电网并联运行，发电机输出的电能可以直接供给用户或输送到大电网中。
这种模式的优点是可以充分利用发电装置的发电能力，同时可以满足用户的用电需求。
孤网模式：孤网模式是一种相对特殊的组合模式，主要应用于一些独立运行的电网或小规模电网。
在该模式下，发电装置与主电网分离，独立承担供电任务。
这种模式的优点是可以避免对主电网的依赖，提高供电的可靠性和稳定性。
互补模式：互补模式是一种综合性的组合模式，主要应用于多种能源互补的场合。
在该模式下，天然气分布式能源系统与可再生能源、核能等其他能源系统相结合，共同为用户提供电能。
这种模式的优点是可以充分利用各种能源的优势，提高能源利用效率，同时可以降低对单一能源的依赖。
综上所述，这三种组合模式各有优缺点，选择哪种模式主要取决于具体的能源需求和条件。
分析我国天燃气分布式能源的应用
分析我国天燃气分布式能源的应用摘要：天然气分布式能源近年来随着天然气的推广得到了应用，尤其是我国相关政策的出台，促进了天然气分布式能源的广泛应用，从而开拓了天然气能源应用的新领域和新模式。
文章介绍了天然气分布式能源系统的概念和特点，基于此论述了天然气分布式能源的工作原理和应用领域。
关键词：天燃气分布式能源应用随着我国经济的迅速发展，能源消耗日益增多，天燃气由于其所具有的低成本、低污染，而成为取代旧能源的理想选择，目前的天燃气主要应用在城市燃气、燃气发电、化工用气、工业用气等方面发展，并表现出向新领域发展的趋势，天燃气分布式能源系统被定性为近期天燃气发展使用中的一个重要手段，它通过前期的市场推广和前景勘探与开发，会在我国不久的未来，得到充分的重视与推广应用。
1 分布式能源系统的概念和特点分布式能源是相对于传统的集中式供电方式而言的，它是将供电、冷、热系统，以小容量、分散化、小规模、模块化的布局方式安装在终端用户的一种实用、操作简单的能源系统，该系统可以独立的完成电、冷、热的输出。
典型的分布式能源系统主要包括动力发电机组（原动机，蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机、燃料电池等）、电力并网、余热利用系统（余热冷热水机组、热交换器、余热锅炉）系统等三个主要的部分。
基于用户资源和需求的不同，热电冷联产系统可以选择实施的方案也不同。
2 天然气分布式能源系统工作原理天燃气分布式供能系统是通过对于新型的清洁能源——天燃气的梯级开发利用，降低能源系统运营成本、提高能源的利用效率，因而，具有节能环保的作用。
天燃气的工作原理，是进入到燃气轮机后燃烧做功带动发电机发电，其所产生的高温烟气进入到余热锅炉，而后加热为高压蒸汽。
在这一工作原理中，使用燃气-蒸汽联合循环机组可以同时进行制冷、发电、供热过程，形成电负荷及冷热负荷，实现热电冷联产，天燃气被逐级的开发和高效利用。
实现热能80℅以上的利用率，这一数值远远高于燃煤式发电，而不会排放出含硫的有害烟气。
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燃气分布式能源站孤网负载应用
发表时间：2017-06-13T11:55:06.373Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：李德强
[导读] 本文主要阐述了超级电容和燃气发电机孤网运行大冲击负载应运，以下方案较好的解决了此问题。
（北京华成聚鑫清洁能源有限公司北京市丰台区 100071）
摘要：最近这些年分布式能源发展很快,未来会迎来更大的一个发展机遇,但是也有很多问题,最大的一个问题是孤网带载能力差。
本文主要阐述了超级电容和燃气发电机孤网运行大冲击负载应运，以下方案较好的解决了此问题。
关键词：超级电容、燃气发电机、负载负荷、电流
天然气分布式能源的发展从中国的角度来看，煤耗量的上升大部分转化成了日益升高的全球和地区空气污染排放水平。
中国一些大城市空气污染水平的上升已成为人们主要关注的问题。
调整我国能源结构，提高高效清洁的能源利用方在我国能源供应体系的比重已经刻不容缓。
在这一形势下，推动天然气分布式能源发展具有重要的现实意义和战略意义。
目前我国天然气供应日益增加，智能电网建设步伐加快，专业化能源服务公司方兴未艾，天然气分布式能源在我国已具有大规模发展的条件。
天然气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供方式实现能源的综合利用，与传统集中式供能方式相比，这种在热、电和冷气使用地点建立的小型能源站减少了能源输送过程中的损耗，实现了多种能源综合利用。
更重要的是，与传统供能系统相比，分布式能源系统可减排二氧化碳50%，减排氮氧化物80%，二氧化硫和固体废弃物排放几乎为零，可有效减少空气中PM2.5细颗粒物的浓度。
此外，燃气分布式能源系统可以起到燃气电力削峰填谷，优化城市能源结构的作用。
夏季，北京市空调用电总负荷约占北京市最大供电负荷的40%～50%，它所引起的用电负荷峰谷的剧烈波动严重危及到大电网的安全供电。
例如北京市天然气用量近60％用于采暖，制冷只占到约4％左右，这样的用气结构导致冬夏用气量极不平衡，日峰谷差达到10倍以上，既增加了大量的储气设备投资，也使得系统的运行管理成本增加。
“发展燃气冷热电三联供系统夏季使用天然气发电，余热制冷，将大大缓解电力与燃气的峰谷差。
提高用户能源供应安全性和降低能源费用的作用。
”
但是天然气分布式能源最大的一个缺点就是抗冲击能力差,所以孤网运行困难,目前分布式能源基本采用并网形式,但是个别地区或项目无法并网则大大限制了分布式能源的发展.
案例:北京某工厂采用大型整流器剖光设备,由于负荷功率变化频繁,变化幅值较大,且谐波较大。
建厂初期采用电网供电,由于电网公司变压器匹配较差,且此负载较大,造成电网公司上级变压器烧毁,因此电网公司不再为此工厂提供电源后,厂方考虑环境和成本等因素后,采购数台燃气发电机为此工厂设备供电,但是由于燃气发电机抗冲击特性较差,造成设备已启动,燃气发电机即熄火。
(一)工程负载情况
目前此工厂采用柴油发电机为生产线整流器及辅助设备供电,但柴油发电机污染大,成本高。
因此需要有更环保更廉价的替换方式。
我方在了解此项目需要后,经多方比较,选定采用超级电容和燃气发电机相配合的方式,既解决了环境污染和成本高的问题,又能保证负荷的冲击对燃气发电机影响降至最低。
经我方测量和了解负载负荷情况见图1:
以上为单台用电设备的用电电流,单台设备以10分钟为一周期运行,第一张图为设备启动电流增量截图,负载电流经3。
5秒从0增加到516A,然后一分钟左右缓慢降至311A并稳定在311A。
稳定电流大概持续9分钟,然后迅速减小至0。
经40多秒再次启动。
电流波形图显示此电流存在波形不规则有谐波。
此工厂共两条生产线,第一条生产线2台此设备和其他辅机,第二条生产线3台此类设备和其他辅机。
负荷情况第一条生产线总电流320A到1000A,第二条生产线1100到1500A。
两条生产线共1400到2500A。
根据此参数考虑系统稳定性燃气发电机选择三台,辅助超级电容进行削峰填谷。
见以下系统图。
（二）系统总体结构
系统的主要组成部分有燃气发电机,负载,储能补偿系统,配电系统。
其中储能系统由功率变换器、储能管理器、超级电容组、交流滤波器、控制器、交流电压传感器、交流电流传感器、直流电压传感器组成。
配置三台燃气发电机,两台工作一台备用,三台进线配电柜,若干出线配电柜,以及储能系统组成。
配置3套400kW补偿装置，该套装置按4个柜体设计，功能分别电容柜2个，补偿柜1个，功率平衡柜1个。
超级电容按60个模块设计。
补偿系统的主要功能单元包括：超级电容储能系统、功率平衡系统、系统主电路、四象限功率变换模块、超级电容储能系统能量管理模块、主控系统、辅助供电系统、电能质量管理系统、供电集成控制模块、能量平衡管理模块、四象限功率变换系统软件、上位机主控管理软件、超级电容能量管理软件、功率平衡控制软件。
(三)工程技术应用前景
此方案较好的解决了大负载频繁冲击,且谐波大,或者部分偏远地区设备供电稳定性问题,并为燃气式分布式能源发展提供了更好的负载适应性。
同时可以为其它微电网运行项目提高了供电可靠性。
结论：
由于分布式能源具有环保,灵活,效率高,提高燃气系统可靠性,占地面积小等优点,目前国家已经在政策上开始大力扶持,加速发展。
此方案可以大大提供分布式能源的适用性。
为祖国蓝天作贡献。
作者简介：
李德强（1980.4），男，天津人，河北工业大学双学士，电气经理，单位：北京华成聚鑫清洁能源有限公司。