分布式能源站在城市供暖中的应用

分布式能源站在城市供暖中的应用

吴青泉

（中国电力工程顾问集团新能源有限公司西安分公司陕西西安710032）

摘要：城市化进程的加快，是国民经济和社会发展的重要体现。城市供暖系统是城市系统中极为重要的一个组成部分。近年来，越来越多的新技术和新设施在城市供暖中予以应用，使城市供暖系统的整体技术水平得到了很大提升。本文就分布式能源站在城市供暖中的应用，做一个初步的分析与探讨，以求取得抛砖引玉之效果。

关键词：分布式发电；分布式能源站；城市供暖

引言：当前，我国北方地区仍然以煤为主要的供暖燃料，燃煤机组的污染比较严重，已经不适应当今社会的发展需要，也无法完全满足国家日益严苛的节能环保要求。为了改善系统热效率低、环境污染严重的局面，越来越多的城市采用集中供热方式，但是集中供热投资过大，供暖可靠性不强。因此，分布式能源站的应用逐步纳入城市供暖系统中，使城市供暖的现状取得了极大的改善。笔者从事相关工作，对此有着较为初步的认识，就分布式能源站在城市供暖中的应用，谈谈自身的一些看法。

1、分布式能源站系统的概念与运行方式概述

1.1分布式能源的相关概念

为了提高能源利用效率、降低成本，往往采用冷、热、电联供能或热电联产的方式，因此，国内外也常常将这种冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源系统。分布式能源是将供给用户端的能源综合利用的系统，主要形式是分布式发电。分布式发电就是指在用户所在区域或附近安装建设的、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网，且在调配电网系统平衡，以调节为特征的发电及供热设施，或有电力输出的能量综合梯级利用的多联供能设施。作为补充发电方式，不仅缩短了输电距离，还由于新能源的清洁环保，降低了对环境污染的影响。根据能源的不同，分布式发电主要包括：小水电、光伏发电、风电、生物质发电、地热发电，余热余压资源综合利用发电，天然气多联供能等。

分布式能源系统的主要组成部分是：抽汽供热机组、余热利用设备、换热站设备、光伏电池、风能设备、太阳能设备、燃气轮机、内燃机、汽轮机、燃气锅炉、燃料电池等。蒸汽动力设备效率较低、维护成本高；燃料电池、光伏电池等新能源技术仍处于探索阶段，技术趋于完善。分布式能源系统遵循综合阶梯利用能源的原则，将原动机发出的热加以利用，结合燃料电池、光伏电池、风能、太阳能等各种清洁能源与热力系统供电优势互补，产生用户所需的能源，并根据需要为用户提供采暖和电力等。

1.2分布式能源站的运行方式

分布式能源系统的基本运行方式主要包括：总装机容量5万千瓦及以下的火电机组和小水电站；以相应电压等级接入电网的风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等新能源发电；除煤炭直接燃烧以外的各种废弃物发电，例如垃圾发电等，多种能源互补发电，余热余压余气发电、煤矿瓦斯发电等资源综合利用发电；综合能源利用效率高于70%，电力就地消纳的天然气热电冷联供能等。

分布式发电应遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地可再生能源和综合利用资源，有效替代和减少化石能源的消耗。

在供热运行方式上，主要包括W热定电（FTL）和W电定热（FEL）两种。由于分布式能源系统中的部分能量负荷是通过加热设备的热量消耗获得的，因此W热定电或W电定热中的“热”，为广义上的“热”。不仅包括用户的热负荷，还包括热量冷却时所消耗的热量。热定形方法也被称为热跟随模式。也就是说，在系统运行期间，风电、光伏等能源优先满足系统的热量需求，同时产生电能。如果电能不能满足需求，则从电网购买电力。当分布式能源系统所共电力大于系统用户需求时，将有不同时段的剩余电量按照政策指导价格卖给电网，例如将剩余电力出售给电网或采用储能装置加以利用。

2、分布式能源的应用优势

2.1节能降耗明显

分布式能源站的能源使用方式是利用高品质的能量进行电力输送，利用低品质的能量进行供热以及少部分的发电，极大的促进了不同层次能源的充分使用，使得整个系统的能源利用率最低能够达到60%，有的甚至能达到90%，这种能量利用方式使得能量利用率，远高于传统的燃煤机组的用能效率。

2.2供能可靠性高

目前，我国国内使用的供电、供热系统往往是单一型的系统，具有大机组、大电网、高电压的特点，但是一旦整个系统中某一部分发生故障，就会导致供能系统的故障，严重的甚至会导致整个供能系统的瘫痪。而分布式能源站与传统的功能系统不同，其供能可靠性较高，一旦某个部分出现故障，其他部分依然能够相互补充正常使用，为最终用户避免了系统性风险。

2.3促进电网调峰调节与环境保护

分布式能源能够为城市的发展实现供热、供电等功能，因此，能够有效的缓解城市电网的供电压力。分布式能源站的使用能够有效的促进环保工作的进行。

2.4有利于清洁能源和可再生能源的推广

在当今分布式能源站的应用中，由于分布式能源站的能源较为多样化，除了以沼气等清洁能源为燃料的燃气机、燃料电池等外，还有使用清洁能源和可再生能源的汽轮发电机、太阳能光伏发电机、小型风力发电机等，有利于大力推广清洁能源和可再生能源的应用。

3、城市供热系统建立的分布式能源站的用户应用

3.1城区商业中心

城区商业中心对于城市供热的需求非常旺盛，冬季需要大量供热的商业建筑是城市能源的主要负荷。因此，可以建立季节运行分布式的能源站，减轻商业建筑中的电力负担。由于商业用电的成本高于分布式能源站供热成本，因此，分布式能源站的建立，还能够降低能源消耗与供热成本。

3.2公用事业

大型医院、商超、学校、飞机场等公用事业单位中也可以应用分布式能源站。这些机构的具有较强的组织性，人员分布一般较为集中，能源负荷一般也较为稳定，因此，供热、供电等也比较集中，使用分布式能源站更加合理。

3.3中小型离散制造业工业园区的分布式能源站

这部分用户需要热量和蒸气的供给，现阶段，这些工业园区内多半是用烧油的小锅炉来提供热水、蒸汽等，生产成本较高。如果在工业集中的一个镇或一个区建立分布式能源站，在燃气轮机发电的同时，用余热向他们提供蒸汽、热水，就可以提供廉价的能源，以降低制造成本，同时能源利用效率可以得到很大提高。

3.4新开发的城区

现在我国正经历一个农村人口城镇化的过程，建设分布式小城镇，是一个必然趋势。在这些新开发的城镇过程中，不应走烧煤污染或低效率单烧液化天然气的老路，而应在新建城市的规划中直接采用分布式能源供热技术，以达到能源利用效率的最大化。因此，分布式能源站可以广泛应用。

3.5现有城区内的烧煤的热电联产的机组将逐步被燃气轮机的热电等联产的分布式能源站取代

在很多城区中，热电厂为方便供热，大多处于城市居民人口较为稠密的地区，所产生的资源消耗和环境污染都较为严重。尽管在城市热电厂中已经采取了很多治理环境的措施，如消除烟尘、电除尘、脱硫、脱氮等，但烧煤带来的污染还是不可忽视的。随着电力技术的发展，这些处在城市中心的烧煤的热电联产机组应当逐步被分布式能源站取代。不仅有助于治理环境污染，还可以节约能源。

4、结语

总而言之，分布式能源站相较于传统的供热、供电等系统而言具有较高的稳定性、可靠性，能耗较低、环保性较强。因此，可以广泛应用于城区商业中心、公用事业单位、新开发的城区、离散型工业园区等。

参考文献：

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[2]王宏，对我国分布式能源站在城市供暖中应用与发展的几点看法[J]城市建设，2015（03）：116.

[3]周青云，小议城市供暖系统中分布式能源站的应用[J]城市建设理论研究，2016（05）：88-87