分布式能源系统的评价方法李伟

分布式能源系统的评价方法李伟

李伟

（天津天大求实电力新技术股份有限公司天津市300000）

摘要：随着经济的增长，科学技术的进步，分布式能源系统，相对于传统的集中供电方式而言，是指分布在用户端的能源综合利用系统，即将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。通过总结及分析能源利用效率评价方法现状，采用TOPSIS集成评价法对天然气分布式能源系统进行综合评价。

关键词：天然气分布式能源系统；综合评价

引言

天然气分布式能源系统是一个多能量产品输出的复杂系统，其供能与用能具有一定的复杂性和特殊性。天然气分布式能源系统综合评价是综合热力学、社会学、经济学、系统论、控制论等多门学科的系统分析评价，是对天然气需求、利用效率、利用潜力等的综合评估，其评价的指标体系是一个多层次、多目标的评价指标集合，如何对系统进行综合评价是研究的重点和难点，本文主要对分布式能源系统综合评价方法进行探讨。

1研究现状综述

1.1分布式能源系统简介

分布式能源是指安装在用户端的高效冷热电联供系统濉溪。分布式能源主要包括农村小水电、小型独立电站、废弃生物质发电、煤矸石发电，以及余热、余气、余压发电等。利用可再生能源（风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源）的发电也属于分布式能源的范畴。分布式能源也称分布式供能、分散式发电、分布式供电。分布式能源系统也叫做冷热电三联供系统。目前，分布式能源系统主要是以燃气作为能源，将制冷、供热（采暖和供热水）及发电过程一体化的多联产系统。主要是相对于大型的区域电厂而言，广义上是指小型的能量梯级利用系统，在用户现场或靠近用户现场的小型和微型独立输出电、热（冷）能的系统。主要设备包括燃机、余热锅炉、非电制热制冷机组等。

1.2分布式能源系统的特点

目前国际上分布式能源系统是采用天然气作为主要能源，它先利用天然气发电，将发电后的余热用于供热制冷，再将更低温度的废热供应生活热水。现在世界上一些发达国家的热电效率已经达到了96%以上，可将天然气的所有能量吃光用尽。这一技术带来的好处是：①能源利用效率大幅度提高；②由于兼并发电，经济效益好；③冬夏实现天然气供应的平衡；④燃气价格承受能力大幅度提高。大型发电厂中集中式热电联产是一种成熟的能源供应形式，然而我国大部分地区夏季都有空调制冷需求，并且空调制冷负荷占了相当比例的夏季电负荷，造成用电紧张，因此发展各种形式的冷热电联产系统，对一次能源进行有效的梯级利用是解决当前能源短缺问题的一种途径。此外，分布式能源，相对于大型集中式能源系统拥有高效，灵活，可靠性高，面向用户等优点，在世界范围内掀起能源供应形式的革命其中分布式冷热电联产系统与分布式可再生能源系统一起，在这场革命中获得了广泛的应用，拥有光明的发展前景。所以，分布式冷热电联产系统的实验与理论研究对于解决我国能源问题，提供能源政策的依据等方面有着重要的意义。

2系统综合评价方法的建立

天然气分布式能源系统的综合评价，是对能源系统的资源节约、环境影响、劳动力配置等社会经济效益进行多指标综合评价，目前评价的准则主要有效率、节能率、折合发电率等，但都是利用不同的标准分别进行评价，没有依据天然气分布式能源系统能量梯级利用的特点建立系统的综合评价。

根据用户季节性及时段性用能特点不同，天然气分布式能源系统施行不同的运行策略：冬季供暖、夏季供冷、春秋季供生活热水。蒸汽负荷只有工业、医院等特殊用户需求，且昼夜负荷也可能不同。因此，本文对于天然气分布式能源系统综合评价，是对情形类似的用户、环境、能源品种的评价。对于天然气分布式能源系统的多层次、多目标的综合评价方法，主要有数据包络分析法、模糊综合评价法、TOPSIS集成评价法等。为综合评价天然气分布式能源系统供能及用能的各个方面，本文采用TOPSIS集成评价法，运用多目标系统模糊优选理论，利用综合集成赋权法，建立具有方案、指标和时间三维的有时序多层次多目标评价的理想矩阵测度模型，先对天然气分布式能源系统某一时间段进行评价，然后再进行多个时间段评价。

3分布式能源系统经济性评价的研究

3.1分布式能源系统经济性评价标准的研究

吕静等在总结前人的基础上，提出从燃料消耗量、发电效率、总能利用效率、效率和经济效率5个角度对三联产系统的经济性做出了评价.认为上述5个角度都有局限性，需要结合几个标准才能对系统经济性做出正确评价；推荐选取燃料消耗量、效率和经济效率这3个指标对系统做评价；同时还指出，可以从装备投资回收周期、环保、社会效益和设备可靠性等方面对系统经济性做出更全面的评价.

谢英柏等提出利用标准气耗、一次能源利用率以及燃料消耗量对三联供系统和分供系统进行经济性评价.余敏等结合了当量热力系数、等效燃料利用率[4]2种评价标准的优点并提出单位冷量节煤量的概念和计算公式，对热电冷三联供系统后置制冷机的选取作评价.陈霖新等提出了计算不同电厂、不同制冷设备和不同发电效率燃机一次能量节约率的方法评价三联供方案的优劣，并提出节能率应按供冷期和供热期分别计算.

王静等采用分析法分析了燃气-蒸汽联合循环、燃气轮机-余热锅炉系统和燃气轮机-直燃式溴化锂吸收式制冷循环系统三者的效率和损失，找出了三联供系统中损失最大的环节，为三联供系统各环节的改善提供了依据.

汪海贵等提出静态投资回收期方式评价三联供系统的经济性，综合考虑初投资、运行费用、维护费用和使用年限来得到各种三联供系统组合的净收益和回收期，并考虑了时间因素，将静态投资回收期改进为动态回收期，从而完整地对系统投资前和投资后的经济性做出分析评价.

李芳琴等认为，在评价三联供系统时应将资金与能源利用效率综合起来，同时提出热经济系数的概念及其数学表达式，并用其对三联供系统在春季、夏季、秋季和冬季的经济性进行了比较.

汤妙琴等引入层次比较法，分别以热电冷三联供溴化锂制冷、锅炉供溴化锂制冷、直燃式溴化锂制冷、离心式压缩机制冷、活塞式压缩机制冷、螺杆式压缩机制冷作为分析对象进行经济性评价，这对于多目标的三联供系统提出了新的评价方法.

3.2分布式能源系统敏感性分析的研究

热电冷三联供系统的敏感性分析研究是系统经济性评价的重要组成部分，对此，余敏等针对依托电厂的热电冷三联供系统，从供热机组容量及初参数、电网供电煤耗率、溴化锂制冷系统的制冷系数及压缩式制冷系统的制冷系数4个方面分析了三联供系统的节能与以上4个因素存在的关系.

3.3分布式能源系统成本分摊的研究

当前，分布式能源系统已从理论走向示范性工程阶段，因而探求针对分布式能源系统的成本分摊方法对楼宇三联供系统经济性的研究十分必要，但国内对此研究甚少.对此刘凤强等分析了现有各种热电联供成本分摊方法，提出了针对热电冷三联供成本分摊的价格系数法

结语

近年来，对分布式能源系统的研究方向呈现以下特点：针对分布式能源系统经济性分析的研究已经着眼于以深入分析能源的梯级利用为主线，全方位、多角度且注重与工程实际的结合；针对分布式能源系统优化设计的研究已迈向系统的小型化、灵活化、实用性并注意新技术的方向发展.本文通过总结及分析能源利用效率评价方法现状，结合天然气分布式能源系统供能与用能的复杂性和特殊性，探讨了评价法进行天然气分布式能源系统评价。

参考文献：

[1]江亿，杨秀．在能源分析中采用等效电方法［J］．中国能源，2010，32（5）

[2]华贲．低碳时代的中国城市能源规划［J］．建筑科学，2010，26（12）

[3]冯志兵，金红光．冷热电联产系统的评价准则［J］．工程热物理学报，2005，26（5）