分布式能源战略与燃气轮机应用解决方案
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。
分布式能源站项目燃气轮机及内燃机选择比较
分布式能源站项目燃气轮机及内燃机选择比较摘要：本文介绍了分布式能源站的定义，内燃机的优缺点。
从排放标准、综合效率、热电比、机组规模等比较了燃气轮机和内燃机的选择。
热电比大、机组规模大、排放要求高的项目适合于采用燃气轮机配置；运行方式灵活、热电比低、机组规模小的项目适用于采用内燃机配置。
根据具体工程的特点采用不同的燃气发电装置，以便获得更好的经济效益和社会效益。
1.分布式能源的定义分布式能源是一种建在用户端的能效高、节能、环保的能源供应方式，目前许多发达国家已可以将分布式能源综合利用效率提高到70-90%以上，大大超过传统用能方式的效率。
我国对“分布式能源”的定义为：（1）利用天然气为燃料（2）通过冷热电分布式能源等方式实现能源的梯级利用（3）综合能源利用效率在70%以上（4）在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。
热电联产系统的核心设备是燃气发电装置，目前主要有燃气轮机和内燃机两大类型。
燃气轮机又分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机，燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机又可组成联合循环。
由于全球经济和科学技术的高速发展，国际上主要的燃气发电装置的制造公司近十年来不断兼并、合资、转型，同时新产品又相继上市。
因此，热电联产建设过程中必须充分注意到这一点，根据工程的特点采用不同的燃气发电装置，以便获得更好的经济效益和社会效益。
2.内燃机的优缺点内燃机的优点是：1）高效率，燃气内燃机的效率明显高于燃气轮机，如图2-1所示。
图2-1内燃机效率与其他机组效率比较2）采用先进的稀薄燃烧发动机的燃气内燃机在环境温度40℃内均不会由于气温升高有任何功率下降。
3）单台机组可以在100～50%负荷变化范围内稳定运行如图2-2所示。
4）几乎不受启停次数的影响，频繁的启停只会影响到少数部件，多台机组并行时，可以按照需要任意启停任何一台或多台机组，从而保证在机组维护期间不间断运行。
5）内燃机的自耗电低，燃气进气压力低于燃气轮机，启动时间短于燃气轮机，大修周期长于燃气轮机。
燃气轮机在能源领域的广泛应用
燃气轮机在能源领域的广泛应用引言燃气轮机是一种将燃料的化学能转化为电能或机械能的设备。
它使用燃气（天然气、石油等）作为燃料，通过燃烧产生高温高压气体，驱动轮叶转动，进而带动发电机或负载工作。
燃气轮机具有高效率、环保、可调度性好等特点，在能源领域得到了广泛应用。
本文将重点探讨燃气轮机在能源领域的应用领域和发展前景。
燃气轮机在发电领域的应用独立发电厂独立发电厂是指不与电力网络相连的发电厂，燃气轮机由于其灵活性和可靠性得到了广泛应用。
独立发电厂采用燃气轮机发电可以实现快速启动、快速负荷响应和轻载运行等特点，能够满足不同负荷要求，并具备较好的经济性。
微型电网微型电网是指由分布式能源源头和负载组成的相对独立的电力系统。
燃气轮机作为微型电网的一种重要组成部分，可以提供可靠的能源供应和灵活的运行模式，帮助实现电力系统的可持续发展。
热电联供燃气轮机在热电联供系统中起到了至关重要的作用。
通过利用燃气轮机废热，可以提供给供热系统，实现余热回收，提高能源利用效率。
在城市和工业区域，热电联供系统可以有效减少能源浪费，实现能源的综合利用。
燃气轮机在工业领域的应用石油化工石油化工行业对能源的需求量大，而燃气轮机具有高效率和灵活性的优势，可以满足石化企业对电力和热能的需求。
燃气轮机可以驱动压缩机、泵机等设备运行，并提供所需的电力和热能，提高生产效率和能源利用效率。
钢铁行业钢铁行业对能源的需求量也非常大。
燃气轮机在钢铁行业中的应用主要体现在自备电厂和余热利用方面。
燃气轮机在钢铁生产过程中可以提供电力和热能，满足钢铁生产所需，同时通过余热利用，提高能源利用效率。
化肥行业化肥行业对能源的需求主要集中在氮肥合成过程中的氢气制备和合成氨过程中的合成气制备。
燃气轮机可以提供所需的氢气和合成气，同时通过余热回收，提高能源利用效率，减少能源浪费。
燃气轮机在城市能源中的应用城市燃气供应系统燃气轮机在城市燃气供应系统中的应用越来越广泛。
燃气轮机可以利用天然气等作为燃料，发电的同时产生余热，通过余热回收技术提供给城市的供热网络。
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。
燃气轮机分布式供能系统的特点和应用
《 国家中长期科学 和技术 发展 规划》 提出 ： 未来能 “
源技术发展的主要方 向是经济、 高效、 清洁利用和新
型能源开发。具有清洁、 活特征 的燃料电池动力 灵 和分布式供能系统 ， 为终端能源利用提供 新的重 将
式能源供应装置的需求已有所表现 ， 在建筑楼宇、 医
院、 商住小区等相继应用。如美 国 Ｍ ｒ ａｄ ａ ｌ 办公区 ｙｎ
能源系统、 日本阳光计划的连锁店功能系统 、 欧洲国 家的类似系统等。
成本过高 ， 能源利用率低 ； 大型集中冷热电并供受到
距离限制 ， 损耗大 ， 成本高 ； 电直接供热（ 会使 电 冷）
要形式。重点研究规模化的氢能利用和分布式供能
系统” 。国家发改委和国家科技部也对分布式供能
系统 的发展进行了规划 ， 并给予高度重视 。
收稿日期 ：０ ６—０ ２０ ３—０ ２
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１ （ １
航 空 发 动 机
２０ 年第 ３ 卷第 １ ０６ ２ 期
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｔｉｕｅ ｎ ｒｙｓ ｐ ｌ ｙｔｍ ；ｃ ｍｂｎ ｄｃ ｏｉｇｈ ａｉｇｐ ｗ ｒ ａ ｕｂｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄｓｒ ｔ ｅ ｅｇ ｕ ｐｙｓｓ ｂ ｄ ｅ ｏ ｉｅ ｏ ｌ ｅ ｔ ｏ ｅ ；ｇｓｔ ｉｅ 燃煤供 暖、 天然气或电直接供热（ 和集中热电并供。这 冷） 些方式的供能系统虽然能满足建筑物对能量的需 求， 但存在明显弊端 。例如， 燃煤锅炉供暖会产生大
量烟气粉尘 ， 严重恶化环境 ； 天然气直接供热 （ 冷）
Ｐ ｗｒ ｏ ｅ 简称 Ｃ Ｈ ） Ｃ Ｐ 。该系统是建立在能源梯级利用 概念基础上 ， 将制冷、 供热 （ 供暖和供 热水） 及发电
分布式能源系统的发展与应用
分布式能源系统的发展与应用随着环保意识的提高以及能源的紧缺，分布式能源系统逐渐成为了一个备受关注的话题。
分布式能源系统是指通过将能源的生产、储存和消费分散化，以减少对传统能源系统的依赖。
这种系统可以在城市和农村地区的小区、工厂和家庭中建立小型能源系统，以减少能源的浪费和减轻对环境的污染。
本文将讨论分布式能源系统的发展与应用。
一、分布式能源系统的发展分布式能源系统是经过多年的发展而来的。
在过去，我们对能源的消费主要依赖于中心化能源系统，这种系统由一个或几个大型电力发电厂产生电力，然后通过电网将电力输送到市场上的各个消费者。
这种系统调度和管理较为复杂，而且在长距离输送电力时容易产生能源损失和电压损耗等问题，同时，这种系统对环境也有不良的影响。
随着科技的发展，分布式能源系统开始逐渐受到关注，其基本思想是将电力生成和消费地点彼此连接起来，形成一个小型、灵活的能源系统。
在这种系统中，能源的生产、储存和消费都在小范围内进行，因此可以更好地利用可再生资源，减少能源损失和电压损耗。
分布式能源系统还可以减少对环境的污染，提高能源的安全性。
分布式能源系统的发展可以分为三个阶段。
第一阶段是分散式能源系统阶段，其特点是各个小系统独立建设，互相之间没有协调。
第二阶段是联动式能源系统阶段，这一阶段开始注重各系统之间的协调，尝试将多个小系统组合在一起形成一个联动式能源系统。
第三阶段是互联式能源系统阶段，这一阶段下各个小系统更为紧密地协作，形成了一个互联式的能源系统。
二、分布式能源系统的应用分布式能源系统在应用上有着广泛的前景。
首先是分布式太阳能发电系统，这种系统的发展受到了太阳能电池板成本的降低、效率的提高等因素的影响。
分布式太阳能发电系统可以将太阳能电池板直接安装在屋顶上，使用分散化的太阳能发电的方式，将无用的太阳能转化为有用的能源。
这种系统具有经济、独立和清洁的特点，从而得到人们的广泛关注和支持。
另一种常见的分布式能源系统是微型水力发电系统，即在小型河流或溪流上设置微型水电站，通过水轮机或发电机将水流转化为电能。
燃气轮机控制系统方案
设计模块化、可扩展的软件架构，方便后期维护和升级。
人机界面
开发友好、直观的人机界面，方便操作人员监控和操作。
通讯网络设计方案
通讯协议
选择标准的通讯协议，如Modbus、Profibus等 ，确保通讯兼容性和稳定性。
网络拓扑
设计合理的网络拓扑结构，如星型、环型等，提 高通讯可靠性和实时性。
数据传输与处理
PART 02
燃气轮机控制系统设计原 则
REPORTING
XX DESIGN
安全性原则
01
确保系统在各种工况下的安全 运行，防止因控制不当导致的 设备损坏或人员伤亡。
02
设计多重安全保护措施，如超 速保护、超温保护、压力保护 等，确保燃气轮机在异常情况 下能够安全停机。
03
采用高可靠性的控制元件和执 行机构，提高系统的整体安全 性能。
稳定性原则
01
保证控制系统在燃气轮机整个运行范围内的稳定性，避免因控 制参数不当而导致的系统失稳。
02
采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，提高系
统的自适应能力和鲁棒性。
对控制系统进行严格的测试和验证，确保其在各种工况下的稳
03
定性能。
经济性原则
01
在满足安全性和稳定性的前提下，尽可能降低控制 系统的成本，提高经济效益。
燃气轮机控制系统方 案
汇报人：
2024-01-31
REPORTING
• 燃气轮机控制系统概述 • 燃气轮机控制系统设计原则 • 燃气轮机控制系统关键技术 • 燃气轮机控制系统实施方案 • 燃气轮机控制系统性能评估 • 燃气轮机控制系统应用案例 • 燃气轮机控制系统未来展望
目录
PART 01
天然气分布式能源技术及其应用
上海煤气 ２１ 年第４ （ ０２ 期 （艿
ｃ ｉｎ ａｔｏ
性 方 面 的 可 能不 足 ，可 有 效 提 高 用 户 的供 电安 全 性。 尤其 是在 电网崩溃 或意外 灾害（ 如地 震 、 风雪 、 暴 严重 冰冻 、战争 、人为破 坏等） 况下 ，仍可确 保对 情
个 功 能 目标 ，满足 用户 的特殊 需求 。
机） 吸 收式 制 冷 机 联合 ；先将 天 然 气 燃烧 产 生 的 与
１ ０ ０ ℃ 以上 高温 燃 气 用 以驱 动 燃 气轮 机 （ 内燃 ０ 或
机） 做功 、发 电 ，再利 用 ３０ ５０ ℃ 的发动机 排气 ０～ ０
通 过余 热锅 炉产 生蒸汽 ：在夏 季用 于驱动 吸 收式双 效溴化 锂蒸 汽型 机组 ，对 外提供 ７ ℃左 右 的冷水 ， 供 制冷 空调 ；在 冬季 则通 过换热 器提 供 ６ ℃ 的热 ５ 水 以供 暖（ 在复 杂循环 中， 则先用 较 高温度 的蒸 汽驱 动 汽 轮 机 发 电 ，再 用 汽 轮 机 排 汽 驱 动 吸 收式 制 冷
７％ ０ ，甚至 可 高达 ９ ％ ０。
级地 转 化能量 并尽 量缩 小两 级之 间 的温 差 ，才 能实
现 能量 的有效 利用 。 天 然 气分 布 式 能源 采 用 燃 气 轮机 （ 燃气 内燃 或
直接安置在用户近旁的天然气分布式能源与
大 电 网相 互配 合 ，有 力地弥 补 Ｊ大 电 在 安全稳 定 ，
３ 天然气 分布 式 能源 的特点
在理 想条 件下 （ 温传热 、 恒 没有 任何 摩擦 发 生） ， 理想 热机 的热 效率 为 ：ｙ ｌＴ仍 ，其 中： 是 高温 ／ —２ ＝
热源（ 质） 工 向热 机传 热 的绝对温 度 ，
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天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
天然气分布式能源的主要特征
天然气分布式能源是以天然气为原 料，靠近用户端直接向用户提供冷热电 等多种能源产品的终端供能系统。通常 采用燃气内燃机或者燃气轮机为原动机， 发电就地直接提供用户使用，多余电力 送入电网。发电余热就近提供用户冷热、 蒸汽、生活热水等能源产品。 燃气分布式核心特点： 能源就地消纳 + 冷热梯级利用。
分布式能源战略 与燃气轮机应用解决方案
华电分布式能源战略与燃气轮机应用
主要内容
I 天然气分布式能源的地位与作用 II 华电天然气分布式能源发展战略 III 分布式能源项目开发的核心理念
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天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
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华电集团天然气分布式能源发展战略
华电集团天然气分布式能源发展战略
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华电集团天然气分布式能源发展战略
发达国家天然气分布式能源发展的基本情况
在美国、欧盟、日本等发达经济体，天然气分布式能源已有三十多年的发展历史，主要为工商 业用户提供蒸汽和冷热水以及就近供应清洁的电力，并与外网结合提高了供能的安全性。截至 2015年底，美国已建成超过4200座天然气分布式能源站，总装机超过8240万千瓦。其中，86%用 于工业领域；英国已建成超过1000个天然气分布式能源站，总装机超过500万千瓦；日本共有分 布式能源站8783座，总装机规模944万千瓦。
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天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
天然气资源的主要利用方式
2020年天然气发电装机规模1.1亿千瓦以上，天然气分布式能源发展不 设上限，属于国家天然气产业发展优先鼓励的领域，我们预计到2020年 全国天然气分布式能源装机规模将达到1500万千瓦以上
%
100
国家正在积极推进天然气和电力能源供应体制和市场 化改革，放开供应侧能源市场，打破各能源行业的分 割垄断，理顺天然气分布式能源气电价格形成机制， 破除燃气供应和售电两方面天然气分布式能源发展的 障碍，合理确定和收取管输费，出台调峰气价、大用 户直供等政策与措施。鼓励电力自发自用，积极推行 就近直供、余电上网政策。
生物质能、地热能和海洋能等。
化石能源：是指煤炭、石油、天然气，他们是埋在地下的古
代动植物经过漫长的地质年代形成的。
燃气分布式能源地位：是传统能源中的化石能源，但属于清洁能源； 燃气发电是从化石能源向可再生能源过渡的必然选择，燃气分布式 能源是天然气的最佳利用方式。政府正在酝酿将其划归为可再生能 源类。
燃料化学能
高品位热
中低品位热 太阳能、地热 等环境资源
燃料
燃料转换
二次燃料
燃机
中温排热
汽轮机发电
中低温排热
正逆耦合循环
一 次 能 电源 利 用 电率 大 热于 冷 80%
蓄热与时蓄间冷
燃气分布式能源核心理论 “温度对口、梯级利用”
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天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
典型国家天然气快速发展期
国家
快速 发展期
时间 年增量 （年） （亿方）
增速
美国 1945-1970 25
194 7.1%
俄罗斯 1950-1992 42
95 10.2%
英国 1970-2000 30
29 7.4%
日本 1969-2000 31
26
9.6%
我国天然气2004年开始进入快速发展期，2010年首次突破1000亿立方米， 2016年达到2000亿立方米水平，2020年将达到接近4000亿立方米水平
国家名称 美国 日本 英国
装机-万千瓦 8240 500 944
项目个数-个 4200 1000 8783
平均项目装机-万千瓦/个 1.962 0.500 0.107
国外发展经验：一是财税政策。美国采用减免投资税和简化审批流程；日本可申请低息贷款； 英国减免碳税及商品税；荷兰对天然气分布式能源售电仅征收最低税率。二是销售政策。日本 优先考虑天然气分布式能源的接入，可直接向用户供电，多余电量优先收购。三是补贴扶持。 德国通过《热电联产法》，对天然气分布式能源全额发电量进行补贴，将近距离输电方式所节 约的电网建设资金返还给天然气分布式能源项目。四是价格政策。发达国家均建立了能源价格 市场化体系，为产业发展扫清障碍。
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天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
发达国家天然气发展历程基本规律
世界典型国家天然气发展遵循启动期 （增速慢）、发展期（增速快）、成 熟期（增速缓）的自然生长规律，快 速发展期一般经历30年左右的时间 以美国为例，1945年突破1000亿方， 1970年发展至6000亿方，经历了25年 的快速发展期，年均增长接近200亿方
90 22
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0
1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
城市燃气 工业燃料 发电 化 工
2010年，中国天然气36% 用于城市燃气，29%用于 工业燃料，17%用于发电， 18%用于化工。
2008年，美国天然气38% 用于城市燃气，31%用于 工业燃料，31%用于发电。
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பைடு நூலகம்
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天然气分布式能源在能源结构中的地位与作用
国家天然气产业政策支持分布式能源发展
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华电集团天然气分布式能源发展战略
传统能源：已经大规模生产和广泛利用的一次能源，如煤炭、
石油、天然气、水力、核裂变等。
新能源：指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的一
两
次能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核
对
聚变能等。
概
可再生能源：是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取
念
之不尽、用之不竭的资源，主要包括太阳能、风能、水能、