杨佳霖：煤基与燃气分布式能源系统比较分析
演讲人系大唐集团科学技术研究院新能源技术研究所研发工程师
（本文根据“2017第六届新能源发电系统技术创新大会”演讲PPT编辑而成）
一、分布式能源
（1）分布式能源定义
国际分布式能源联盟WADE：在使用能源的地点或很近的地方发电，不考虑这些项目的规模和采用的技术，所用燃料及该系统是否联网等条件。
国家能源局：分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式。
国家发改委《关于发展天然气分布式能源的指导意见》：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。
国网能源研究院：位于用户侧，优先满足用户自身需求，以热电联产、冷热电三联产和可再生能源发电利用技术为主，发电总装机容量小，独立运行或与配电网连接，包含能量产生、能量储存和能量控制的能源综合利用系统。
（2）分布式能源特点
需求端直接对能源进行生产和消纳，降低能源输配成本；一般采用冷、热、电联供模式，用能过程区分能量品质，梯级利用，使得一次能源利用效率高；不受容量、地域、用能形式的限制，能源供给和利用灵活；由于分布式能源大多采用更为清洁的天然气做燃料，且分散排放，使得能量生产过程对环境的负面影响减小。
（3）分布式能源政策
二、主流分布式能源技术及比较
（1）相对成熟的分布式能源技术
（2）比较分析
共性特点：当前我国燃气轮机和燃气内燃机自主化研发、生产制造技术不成熟，主机设备或主要零部件需进口，成本较高；《燃气冷热电联供工程技术规范》规定年利用小时数>2000小时，综合能源利用效率>70%。
（3）煤基分布式能源
三、技术方案经济性比较
（1）工程背景
中部某园区，新增供热、制冷负荷较大，周边热电厂不能满足供热、制冷需求，希望通过建设分布式能源站，满足周边用户需求。
（2）供能方案
假设条件：
a.采用并网上网分布式能源模式，即分布式能源“以热定电”运行，只考虑满足供热、冷负荷，余量电能全部由电网消纳。
b.热、冷负荷均以蒸汽形式满足，且机组选型按照能够满足区域内冷、热负荷的最高压力和温度需求配置。
c.在部分负荷工况下，方案根据供热、制冷负荷状况配置运行机组台数，无供热、制冷负荷任务机组处于停机状态。
（3）运行参数估算
内燃机组与背压式汽轮机组自身供能特性上的差异，全年综合热电比相差约5倍。
（4）污染物排放情况
两种类型机组在制取相同热量和冷量时，燃气内燃机组的NOx和CO2的年排放总量均高于煤基背压式汽轮机组，主要原因也是由于燃料消耗中热电占比的差异，由于制热、制冷过程中大量的燃料用于发电，因此装机容量大，排放量大。
考虑燃气内燃机方案多产出的电量上网，替代等量燃煤机组上网电量的减排效益，由于燃气内燃机组的SO2和粉尘量几乎为零，扣除替代燃煤机组产生的污染物排放量后，结果为负值。可以看到：由于燃气内燃机的发电效率高，在等效制取相同电量、热量和冷量的条件下，燃气内燃机分布式能源系统产生更低的污染物排放量，天然气“清洁能源”的特性得以体现。
（5）技术经济性比较
结果显示：燃气分布式能源系统方案的资本金内部投资回报率是2.88%，煤基分布式能源系统方案的资本金内部投资回报率是17.64%。在折算相同电、热产出后，煤基分布式能源系统的经济性仍然明显优于燃气分布式能源系统。若以满足相同供热/冷需求进行计算，经济性指标的差异会更加显著。
四、总结
天然气内燃机机组和煤基背压式机组作为分布式能源主动力设备具有明显的热电比特性差异。在满足相同热/冷量需求的情况下，燃气分布式系统将产出了大于煤基分布式方案5倍的发电量，装机容量相对较大，燃料消耗量大，排放总量也大。
采用超低排放技术，煤基分布式能源系统能够达到当前国家颁布的火电厂大气污染物排放标准。对于热（冷）负荷增加明显，电源充足甚至过剩的地区，煤基分布式能源方案的NOx和CO2排放总量明显低于燃气分布式能源系统，更为“清洁”和经济。在电、热、冷负荷同时增加，且电、热、冷负荷较为接近的地区，选择燃气内燃机机组作为主动力设备可实现更低的排放总量，但经济指标仍然明显低于煤基分布式能源方案。
在本文实例条件及假设下，进行综合碳排放的等效替代后，煤基分布式能源系统较燃气分布式能源系统具有更高的内部投资回报率。考虑到我国一次能源结构及当前电源产能现状，以煤基分布式能源系统增强区县级冷、热供给能力将更具发展优势。
当前分布式能源系统容量配置过程中多以满足最大热（冷）负荷为基础，而冷、热负荷峰谷差异明显，致使主动力设备容量配置过程，机组利用小时数偏低。