摘　要：介绍天然气分布式能源系统与燃气机热泵系统，结合工程实例，对天然气分布式能源系统和燃气机热泵系统的主要设备、经济性进行分析比较。相对于燃气机热泵系统，天然气分布式能源系统的造价较高，但经济性较好。

关键词：天然气分布式能源系统；  燃气机热泵；  经济性分析

Comparative Study on Natural Gas Distributed Energy System and Gas Engine-driven Heat Pump System

Abstract：Both natural gas distributed energy system and gas engine-driven heat pump system are introduced．The main equipment and economy of the natural gas distributed energy system and gas enginedriven heat pump system are analyzed and compared combined with the engineering example.The construction cost of natural gas distributed energy system is higher,but its economy is better than that of the gas engine-driven heat pump system.

Keywords：natural gas distributed energy system；gas engine-driven heat pump system；economic analysis

1　天然气分布式能源与燃气机热泵介绍

天然气分布式能源系统(以下简称分布式能源系统)是指分布在用户端，以天然气为燃料，用燃气轮机或内燃机等设备带动发电机发电，并利用余热供暖供冷的高效供能系统。燃气机热泵系统(以下简称热泵系统)是以天然气为燃料，利用燃气发动机驱动的蒸气压缩式热泵空调系统。在我国提倡发展清洁能源及节能减排的背景下，可以预见以燃气作为燃料的供能系统将会得到广泛应用。

2　两种系统在工程实例中的分析比较

①工程概况

以广东省某办公楼为例，具体分析比较分布式能源系统和热泵系统。办公楼为地上l7层，地下2层。总用地面积为3917m²，净用地面积为2527m²，总建筑面积为16430m²，其中地下2层建筑面积共约3495m²。容积率为5.2，绿地率为35％，建筑密度为31.6％。针对此工程，分别应用分布式能源系统与热泵系统，对这两种系统进行对比分析。

②冷负荷及电负荷

办公楼在供冷期白天工作时段(8：00—18：00)的平均冷负荷为1650kW，最大冷负荷为1879kW，最小冷负荷为869kW。夜间冷负荷按0kW估算。办公楼的冷负荷与分布式能源系统的供冷量、热泵系统的供冷量比较见图1(热泵系统的供冷量与冷负荷一致)。

办公楼白天工作时段(8：00—18：00)的平均电负荷(不包括制冷用电负荷)为546kW，非工作时间内电负荷均按照100kW估算，办公楼的电负荷与分布式能源系统的供电量比较见图2。

因广东以亚热带季风气候为主，办公楼无特别热负荷需求，故此处暂不考虑热负荷。

③设计原则

采用热泵系统时，办公需外接电网供电，冷负荷由热泵来满足，同时采用柴油发电机作为备用发电装置。热泵系统无需冷却塔、水泵及机房，操作简单，无需管理人员，可兼顾供冷、供热，并且控制简单、易于推广，具有电力和燃气的双重调峰作用。其噪声较低，普遍适用于各种中小型建筑物(包括居住建筑) ^[1]。

采用分布式能源系统时，由燃气内燃机发电，烟气热水型溴化锂吸收式冷热水机组(以下简称溴化锂机组)制冷，同时配套电空调补充不足部分冷能，不足部分电能由外接电网供给。分布式能源系统可同时提供冷、热、电，满足大楼的多方面供能需求。在该分布式能源系统中，需建立一个小型能源站，配备管理人员若干，且对人员技术水平要求较高。该项目符合分布式能源系统能源需求量较稳定的要求^[2]。

④主要设备

两种方案的主要设备分别见表1、2。表1中室外机含备用数量。

⑤经济性分析

能源需求方面，一般是参照设计规范，采用单位面积的能源标准。该方法的缺点是不能够准确反映具体项目的特点，造成系统配置偏差。本文以电负荷及冷负荷曲线图的形式来预测分析，为设计、运行和评估提供基础^[3]。本文对分布式能源系统与热泵系统的对比研究，定位于对主要环节估算研究，对项目影响较小的细节暂未考虑。

现根据广东气候特点、机组负载率、办公楼用电以及制冷等实际情况来估算。每年上作日按照250d计，热泵系统及分布式能源系统均为白天工作10h，夜间不运行，周末、节假日全天不运行，且每年两系统累计按照10个月运行，其余2个月可根据具体情况停机保养或进行设备检修等。

电价按照0.9928元／(kW·h)计算，天然气的价格按照4元／m³计算。天然气高热值为37.65MJ／m³，低热值为33.58MJ／m³，此处按照低热值计算。1m³天然气实际产生约9.33kW·h的能量，每台燃气热泵室外机(运行14台71kW和13台50kW的室外机)平均耗气量为6.03m³／(台·h)，分布式能源系统的耗气量为95.91m³／h。

a．造价

分布式能源系统总造价约为1092.54×10⁴元，燃气机热泵系统总造价约为1028×10⁴元。

b．运行费用

运行费用见表3，其中其他费用包括人工费、水费、保养费等。

c．增量投资回收期

分布式能源系统比热泵系统造价高64.54×10⁴元，但每年的运行费用比热泵系统可节省43.31×10⁴元/a，因此增量投资回收期约为1.5a^[4]。

3　结论

①天然气分布式能源系统和燃气机热泵系统均为值得广泛推广的清洁环保、高利用率的供能系统，对节能减排、缓解用电紧张、减少电力传输损耗以及增强供能的稳定性起到积极作用。

②天然气分布式能源系统和燃气机热泵系统不同之处在于，燃气机热泵系统仅能兼顾供冷、供热，天然气分布式能源系统可兼顾供电、供冷、供热。

③燃气机热泵系统适用于各种中小型建筑物，系统操作简单、噪声低，且无需管理人员。天然气分布式能源系统适合冷热电需求稳定的项目，系统一般需建能源站，配备相关管理人员，且对人员技术水平要求较高，操作及维护保养较复杂。

④天然气分布式能源系统比燃气机热泵系统造价高，但运行费用低，综合比较后天然气分布式能源系统的经济性更好。

参考文献：

[1]徐文渊，蒋长安．天然气利用手册[M]．北京：中国石化出版社，2006：440．

[2]严铭卿，宓亢琪，田贯三，等．燃气工程设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008：1202．

[3]樊栓狮，徐文东，解东来．天然气利用新技术[M]．北京：化学工业出版社，2012：186．

[4]段常贵．燃气输配[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001：144．

本文作者：王周

作者单位：佛山市燃气集团股份有限公司