如何开发天然气分布式能源项目？
2017-11-21 12:42:52
摘要：天然气作为清洁能源正在受到越来越多的关注，这篇文章将会从中国分布式能源发展概述、开发天然气分布式能源的区域选择、开发天然气分布式能源的项目类型选择等展开深入讨论。
导读：
天然气作为清洁能源正在受到越来越多的关注，这篇文章将会从中国分布式能源发展概述、开发天然气分布式能源的区域选择、开发天然气分布式能源的项目类型选择、开发天然气分布式能源的商业模式、分布式能源开发策略展开深入讨论。
一、中国分布式能源发展概述
1、开发现状
分布式能源因其靠近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源安全可靠等特点，是兼具节能、减排、安全、灵活等多重优点的能源发展方式。目前，分布式发电已成为世界电力发展的新方向，它的大规模应用将对能源，尤其是电力系统的产业结构调整和技术进步产生深刻的影响。国务院印发的《能源发展“十二五”规划》，首次专辟一节提出大力发展分布式能源，要求到2015年建成1,000个左右天然气分布式能源项目，这意味着分布式能源已成为中国能源战略的关键一环。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》也将分布式供能技术作为与氢能、核能等并列的4项能源领域前沿技术。
我国对能源消费总量的控制也为分布式能源发展提供了机遇。目前我国能源利用率仅有33%，比发达国家低约10个百分点;我国单位GDP能耗是美国的2.5倍、欧盟的5倍、日本的9倍。由此，面对巨大的节能减排压力，扩大分布式能源开发利用正是突破口之一。据资料显示，如果分布式发电量达到现有发电量的5%，即可替代7,000万吨标煤，相当于少建64台60万千瓦大型燃煤机组。
同时，我国处在工业化和城镇化快速发展的重要时期，能源需求仍面临刚性增长。而同步进行的区域总体规划和分布式能源规划，将使建设更多的区域型或大规模的分布式能源系统成为可能，为实现能源体系变革和节能减排目标提供更有利的条件。
面对分布式能源发展的利好前景，国内外众多企业也在积极参与分布式能源技术和应用的探索，并试水分布式能源项目。北京、上海和广州等地率先开展了多个分布式冷热电联供系统的示范性项目建设，相关企业包括华南电力集团、华北电力集团、北京天然气集团、广东宏达集团、四川新希望集团、上海申能集团、新奥集团等，更多企业正跃跃欲试。
然而，纵观我国目前的用能形式，分布式能源虽受到热捧，但没有出现“跃进”式发展态势。已建项目较少，正常运行项目更少。
应该看到，分布式能源系统不仅是一种技术、一种能源利用方式，更是一项新兴的战略产业和经济发展重要的着力点。目前，我国分布式能源系统的发展还存在着包括技术、经济和市场等方面的障碍，但最主要的障碍还是在制度和政策层面。
以目前的技术，分布式能源在电网连接、电网安全、供电质量、能源储备、燃料供应等方面确实存在不少的问题，这也成为拖延乃至反对分布式能源发展的主要依据。但这些问题都是发展中的问题，更应从落后的电网不能适应分布式能源需要的角度来理解，由此也反映出智能电网对于分布式能源系统具有不可或缺的作用。而智能电网的核心就在于构建具备智能判断与自适应调节能力的分布式管理智能化网络系统，并有强大高效的储能技术相结合，从而为各种分布式能源提供自由接入的动态平台、为节能和需求侧管理提供智能化控制的管理平台。
在市场和经济方面，由于我国分布式能源系统尚未形成经济化的产业规模，技术和装备也有待改进以进一步降低成本。因此，尽管发展潜力巨大，但分布式能源系统在现阶段还离不开政府的扶持和政策倾斜。而电力上网困难且售价过低，相比现行未计入环境成本的电力价格缺乏足够的竞争力等，都是分布式能源系统所面临的现实问题。
在体制上，我国的发电由五大发电集团所主导，而电网更是被两家规模巨大的电网公司强力垄断。出于利益考虑，这些垄断性集团也并不热衷于分布式能源的发展，甚至借用技术、规范、标准等理由人为的拖延或者不作为，从而客观上阻碍了分布式能源系统的发展。相对于技术和市场方面的阻碍，体制上的阻力更难突破，而且也难通过发展取得“水到渠成”般的效果。
2、分布式能源网
从国内分布式能源供应系统建设及应用情况来看，供能企业大多依赖单一能源，多会选择天然气、太阳能、风能中的一种为客户提供解决方案，从而使得分布式能源发展受到地域、环境、成本等方面的限制;在供输方面，分布式能源发电上网、并网、配电均存在一些亟待解决的技术问题，分布式供应与集中式供能之间调配困难，从而难以弥补分布式能源不稳定的缺点。
如果能够组合多种能源及多样化的供应方式，因地制宜，设计出一个综合解决方案，力求其经济上的合理性，必将大大推进分布式能源的发展。分布式能源网概念的提出，就给出了一种全新的区域分布式能源建设与应用思路，它将各种能源和信息流结合在一起，形成了一种高效的能源利用系统，不仅针对传统分布式能源供能不稳定等问题提出了解决之道，且基于多种类分布式能源站，提出了一揽子能源解决方案。
从能源结构来看，分布式能源网不以单一能源供应为主，而是将天然气、风、光、地源热、水源热等多类能源，因地制宜地根据客户需求进行匹配与调度;从供应方式来看，利用能源站集成技术，不仅能够将分布式与集中式供应进行有效协同，并能形成多个能源站之间的能源调配;同时，分布式能源网利用智能化控制和云计算技术，形成供需互动、有序配置、节约高效的智能用能方式，实现能效最大化。
与传统分布式能源系统相比，分布式能源网不但实现了自然资源、可再生能源及周边余热资源的综合利用，更能够实现与国家电网、市政燃气、市政热力等主干网络之间的智能化调度，将信息网、能量网和物质网耦合成智能协同网，通过气、电、热等能源的梯级利用和智能协同，呈现出能源清洁生产、供需互动、互补调峰、高效利用、节能减排的园区能源利用新模式，而这也将消除行业竖井和企业围墙。
2、分布式能源项目特点分析
可以看出，分布式能源产业能够包容多种商业模式，具有创造多元利润、提升经济效率的巨大潜力。然而，在我国分布式能源发展初期，仅靠少数企业或者项目的推动，并不能推动分布式能源的快速发展。体制障碍、发展经验不足、综合性技术不够等都成为了分布式能源发展的制约因素。在当前条件下，需要政府部门进一步明确激励机制，设法对分布式能源项目给予财政税收等政策优惠，通过灵活的市场手段来激励电网公司积极参与分布式能源及相关产业的发展，支持各种性质的企业参与分布式能源项目的建设，既鼓励节约、环保的创新技术，又鼓励专业化的能源服务公司的发展，将分布式能源产业的生态效益与经济效益有效结合，使之成为我国经济发展下一个增长点的有力支撑。
二、开发天然气分布式能源的区域选择
鉴于国内分布式能源的发展在经济、体制等方面存在诸多不利因素，分布式能源项目更多还是要靠国家和地方的优惠政策才能保持正常的盈利水平，甚至是不亏损。因此，各类投资、运营、税收等方面不同层次扶持政策的紧密配合，是现阶段分布式能源在我国得以持续发展的关键所在。
另外，考虑到分布式能源系统的运行特点，分布式能源项目的投资还是要优先考虑江浙沪、珠三角、北京等经济较为发达的地区。这些地区的节能减排压力大，且有实力对分布式能源系统给与补贴，民众也更能接受分布式能源这种新兴的用能方式。
1、上海、长沙、青岛鼓励政策
目前我国上海、长沙、青岛三个城市制订了针对天然气分布式能源的鼓励政策，为分布式能源提供了设备补贴、气价优惠、市政工程优惠，以及上网电价上的政策，分布式能源项目基本上可以在6年内收回投资。而一个天然气分布式供能项目的使用寿命大约有20年。
根据《上海市天然气分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法(2013-2015)》，上海市对单机规模1万千瓦及以下的天然气分布式供能系统项目按照1,000元/千瓦给予设备投资补贴，对年平均能源综合利用效率达到70%及以上并且年利用小时在2,000小时及以上的分布式供能项目再给予2,000元/千瓦的补贴。
《长沙市促进天然气分布式能源发展暂行办法》规定，补贴标准为3000元/千瓦，每个项目享受的补贴金额最高不超过5000万元。
《青岛市加快清洁能源供热发展的若干政策》规定，对新建天然气分布式能源供热项目,按照1000元/千瓦的标准给予设备投资补贴,年平均能源综合利用效率达到70%及以上的再给予1000元/千瓦的补贴.每个项目享受的补贴金额最高不超过3000万元，并给与每立方米用气补贴1.32元.
2、天然气分布式能源开发区域分类
综合考虑各地的经济发展状况、政策支持力度、环保要求、用户接受程度等因素，将天然气分布式能源的开发区域分为三个等级。
一类地区：上海、北京，盈利能力强，积极开发，抢点布局
二类地区：江苏、广东、浙江、天津，在经济发达城市，选择优质负荷开发
三类地区：福建、河北、山东、湖南、湖北、山西、陕西、重庆、四川，在气源充足、经济条件好、支持政策明确的城市，谨慎开发
三、开发天然气分布式能源的项目类型选择
1、美国发展热电联产(CHP)的经验
根据2012年美国热电联产安装数据库的统计，截止2012年底，美国工业和商业场所安装的热电联产项目约4,200个，总装机容量82.4GW。其中，工业领域的装机容量占87%，有71%的热电联产项目以天然气作为燃料。
从以上图中可以明显发现，经过多年的发展，美国热电联产(CHP)的用户结构形成以工业用户为主(占87%)，商业用户为辅(占13%)的局面。从用能负荷的稳定性方面来考虑，工业用户负荷更为稳定，更能发挥分布式能源的特长，能源使用效率更高。如果是利用余热、余压的分布式能源项目，其用能成本和能源效率将得到进一步的提高。反观商业用户，其能源的使用基本呈现白天多、晚上少的特点，而且有季节性的波动，分布式能源项目的年利用小时数较低，造成机组运行效率不高。
分布式能源的适用性较为广泛，既可以区域式集中供能，也能为单一用户供能，既适用于工业用户，也能为商业、公共用户提供能源保障，可以满足各种不同类型用户的用电、用热和用冷需求。分布式能源按照系统规模，可以分为区域型(DCHP)和楼宇型(BCHP)两种;按照用户需求，可以分为电力单供、热电联产(CHP)、冷热电三联产(CCHP)等方式。
区域性分布式能源实现了区域内多个用户的集中供能，不同用户之间的负荷可以进行互补，也能满足不同类型的用能需求，机组基本可实现全年满负荷运行，使用效率高，同时也降低了机组的运行成本，是较为理想的分布式能源利用形式之一。但缺点是，当分布式供能系统不能满足用户的用能需求时，就需要有其他的供能方式进行补充调峰，或者留有备用机组，由此造成机组初始投资可能偏高，也可能面临没有外部电网、热网进行调峰或调峰成本过高的问题。而且，当不同用户有不同的用能标准(要求)时，分布式供能系统也可能难以全部满足。
楼宇式分布式能源多为单一用户，包括工厂、车间等工业设施、写字楼和商业中心等商业设施以及医院、体育馆、学校等公共设施。楼宇式分布式功能系统充分体现了分布式能源运行灵活的特点，环保减排效益明显。但其用能规模有限、用能形式较为固定、峰谷差较大等缺点也非常突出。
工业设施类的楼宇式分布式能源系统相对来说用能需求较大，在不停工的前提下可实现24小时的全天候运行，且用能形式变化较小，便于机组的设计选型。如果能利用自身的余热、余压，更能大幅降低系统运行成本，提高综合能源利用效率。但如果该工业设施受宏观经济、行业等的影响较大，分布式能源系统的运行效率则会随产能的波动而波动。
商业类和公共类楼宇式分布式能源系统的发电成本随系统所在的地点不同，其成本和能源利用率也不同，比如在五星级酒店的能源利用率要比在普通办公楼高。初步估算其发电成本约在0.6～0.7元/千瓦时，但仍高于火电发电成本。如果电网收购电价定得过低，只能寄希望于国家补贴。
从能源需求的角度分析，热电联产的能效和经济性要高于电力单供，冷热电联产的能效和经济性又要高于热电联产。显而易见，分布式能源系统的供能种类越多，其能效和经济性就越高。
从燃料来源分析，以太阳能、风能等可再生能源为燃料的分布式供能系统，由于燃料来源免费，经济性最为显著，但也有因环境、气候、昼夜等难以克服的条件而导致的供能不稳定的缺陷。天然气分布式能源供能稳定、可持续，但受制于目前国内气价过高、上网困难且电价偏低等因素，如果没有政府的补贴和扶持，很难正常运营。
有鉴于此，建立以天然气分布式能源为核心，太阳能、风能、生物质能、地热能等可再生能源为辅助的分布式综合供能系统，既能保证供能的持续性和稳定性，也能在一定程度上降低系统的燃料成本，是较为理想的分布式能源应用方式。
3、天然气分布式能源的项目类型选择
区域式分布式能源项目兼有用能稳定和规模化优势，是优先级的分布式能源项目类型。如能建立天然气和开再生能源综合运用的分布式能源网，其经济性、环保性将更加突出。
结合工业用户和商业用户的用能特点以及美国热电联产项目的开发经验，鼓励开发工业类楼宇式分布式能源项目，如同时有余热、余压利用将更为理想。商业类、公共类楼宇式分布式能源项目以具有优质负荷为前提条件，普通楼宇式分布式能源项目不作为推荐开发项目类型。考虑到楼宇式分布式能源项目在可再生能源方面可利用的条件有限，因此建议以天然气分布式能源为主。
总体上，各级别分布式能源项目都要优先选择冷热电三联供，使能源利用效率最大化。不具备供冷条件或不需要供冷的，鼓励建设热电联产项目。一般情况下，不建议开发电力单供的分布式能源项目。
四、开发天然气分布式能源的商业模式
分布式能源项目可以由用户自行投资、运营，对于不擅长能源管理的用户，也可以委托第三方投资、运营，运营模式有多种方式可供选择。
1、投资方建设运营
能源服务商负责分布式能源项目的投资、建设和运营，根据用户需要供应能源，以运营收益获取投资回报。该方式适用于非专业、规模较小或较为分散的能源用户，用户免除了分布式能源的固定资产投资，由专业的能源服务商进行专业的管理，提高了设备运营效率。
(1)以量计价
分别为电、热、冷等能源制订固定的价格，根据用户的实际使用量，收取能源使用费。可仿效电网制订峰、谷价格，引导用户在用能低谷时增加使用量，以保障设备的平稳运行。
(2)能源物业
考虑到热、冷能源不便计量，可根据用户建筑使用面积，按照约定的单价，打包收取电、热、冷等能源使用费。也可采用电力费用单独以量计价，热、冷能源以使用面积计价的方式。该模式属于固定收费，无论用户是否使用能源，都要按照面积来缴纳费用，项目的收益较为稳定。
(3)混合收益
为用户设定最低能源使用量，不论用户是否使用能源都要缴纳固定的能源使用费。超出最低使用量的部分可以量计价，也可按面积计价。该模式保证了项目的最低收益，也是较为理想的商业模式之一。
(4)固定收益
根据分布式能源项目的投资规模，用户给与能源投资商固定的投资回报和运营管理收益，项目运营成本全部由用户承担，能源使用量与项目的固定收益不相关。该模式使能源投资商规避了投资风险，并能获取一定的投资回报和运营管理收益。
(5)合同能源
以用户使用分布式能源前的能源支出为基数，与使用分布式能源后的实际能源支出的差额部分，按照约定的比例分成。该模式由于无法控制用户的能源使用量，用户可能会出于自身利益过度使用能源，相对运营风险较大。
2、业主建设委托运营
用户负责分布式能源项目的投资建设，委托能源服务商运营管理，项目运营成本由业主承担，能源服务商获取运营管理费。该模式的投资风险全部由用户承担，能源服务商获取固定的收益。
五、分布式能源开发策略
1、发展战略
(1)以大带小
以现有和未来规划的燃机电厂为中心，在燃机电厂可控的区域内发展分布式能源项目，发挥燃机电厂发电、供热稳定的优势，弥补分布式能源供能、用能方面的不足，保证系统的连续、稳定运行，增强系统运行的可靠性。
(2)热冷定电
以满足用户的用热、用冷需求为主，合理匹配热、冷、电的容量配置，根据用户的热冷规模确定发电机组选型和设计，避免设备能力的浪费和闲置，提高项目运行的经济性。
2、开发策略
(1)区域选择
(2)项目类型选择
优先开发区域式分布式能源项目，以独立供能理念为核心，构建多种能源系统综合应用的冷热电三联供分布式能源网。
工业类的楼宇式分布式能源项目，由于用能稳定，机组效率高，属于鼓励开发的分布式能源项目，但开发中要甄别那些受宏观经济影响较小的行业。如能利用已有的余热、余压等低效能源，则项目的经济性将更为理想。
商业类、公共类楼宇式分布式能源项目，推荐开发例如计算机中心、高档酒店、高档住宅小区等能耗稳定、用户接受度高、支付能力强的项目，且以示范性质为主。普通楼宇分布式能源项目不建议作为项目开发方向。
(3)商业模式选择
以投资方建设、运营模式为主，业主执意要投资的，投资方可参与运营管理。商业模式首选能源物业和混合收益模式，能保证项目有较高的收益;其次可选择以量计价和固定收益模式，相对运营风险较小。合同能源管理模式现阶段不作为推荐的商业模式。
(4)系统选择
积极规划天然气、太阳能、风能、地热能、生物质能以及储能等一体化的综合性分布式能源供应解决方案，提升差异化竞争优势，打造高效、一体能源供给模式。（来源:LNG行业信息 作者:张超）
