林建：含天然氣壓力能綜合利用的綠色多能系統融合與規劃

編者按：“第二十屆中國分布式能源國際論壇”于2024年10月29日在北京召開(kāi)，本次大會(huì )由由中國能源研究會(huì )指導，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)委會(huì )、中國能源網(wǎng)主辦。會(huì )上，四川省循環(huán)經(jīng)濟協(xié)會(huì )能源低碳發(fā)展專(zhuān)委會(huì )副秘書(shū)長(cháng)林建做了主題為《含天然氣壓力能綜合利用的綠色多能系統融合與規劃》的報告。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

2023年中國的天然氣消費表現非常好，在過(guò)去的幾年當中，由于疫情的原因，天然氣的消費經(jīng)過(guò)了短期的下降之后，重新回到了增長(cháng)的軌道。2023年全國天然氣的消費量達到了3945.3億立方米，同比增長(cháng)了7.6%。其次，發(fā)電用氣、城燃和工業(yè)用氣較快增長(cháng)。第三，沿海地區天然氣的消費增長(cháng)非?？?，分區域來(lái)看，中國天然氣消費增速最快的是東南沿海和西北地區。

第二個(gè)特點(diǎn)表現在天然氣的產(chǎn)量持續增長(cháng)，2023年中國天然氣的產(chǎn)量達到了2324億立方米，包括煤制氣和頁(yè)巖氣，增長(cháng)了5.6%。

第三個(gè)特點(diǎn)表現在進(jìn)口氣恢復增長(cháng)，對外依存度小幅回升。2023年全國天然氣進(jìn)口量是1656億立方米，增速為9.5%，對外依存度42.3%。管道氣占40.6%，LNG進(jìn)口量占到19.4%。

第四個(gè)特點(diǎn)表現在天然氣供應保障能力持續提升，首先，天然氣的供應規模在穩步提高，其次，基礎設施方面也在逐漸完善，特別是管道的里程和輸送能力持續增加。

天然氣從地下井網(wǎng)開(kāi)采出來(lái)之后存在著(zhù)較大的壓力，在中國當天然氣提取出來(lái)之后，主要是通過(guò)調壓閥、減壓閥來(lái)卸壓，通過(guò)門(mén)站和配氣站的調節閥截流減壓后供應給用戶(hù)，但是這種方式實(shí)際上對于壓力之間的壓差造成浪費，我們學(xué)校和中國石油西南油氣田新能源事業(yè)部積極地開(kāi)展相關(guān)的研究，設計出一種特別的裝置，通過(guò)這種裝置對壓力的壓差進(jìn)行發(fā)電。

在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)井口及其管網(wǎng)、管道、門(mén)站最終到達用戶(hù)，這種壓能發(fā)電的優(yōu)勢可以避免光電的不確定性，而且時(shí)間很長(cháng)，劣勢就是現在天然氣壓差發(fā)電國家還沒(méi)有相關(guān)的政策出臺，而且還有許多的問(wèn)題需要解決，消納、上網(wǎng)都存在相當大的問(wèn)題。

為了消納和利用壓能發(fā)電，我們通過(guò)構制這樣的一個(gè)綜合的電力系統來(lái)進(jìn)行壓差發(fā)電，采用帶有熱泵補熱系統的壓力發(fā)電方案，并考慮壓能發(fā)電和補熱的能量波動(dòng)采用對應的優(yōu)化調度策略。

通過(guò)我們的模擬仿真顯示，這樣可以有效降低電網(wǎng)的整體調度成本，提高整個(gè)系統運行的經(jīng)濟性。此外我們?yōu)榱私鉀Q城市天然氣的壓能利用低的問(wèn)題，消納壓差所發(fā)電量，通過(guò)構建集中的充電站，來(lái)給電動(dòng)車(chē)進(jìn)行充電，并且可以換電，有效解決了上網(wǎng)難、并網(wǎng)難的問(wèn)題，而且提高了城市清潔能源的利用率。

還可以設計一個(gè)虛擬電廠(chǎng)，利用虛擬電廠(chǎng)的多能綜合系統來(lái)考慮儲能，采用合適的規劃和調度策略，考慮風(fēng)光的不確定性，系統的充電行為以及用戶(hù)端需求負荷響應的情況下，通過(guò)天然氣的壓差發(fā)電，引入虛擬電廠(chǎng)，就能明顯提高虛擬電廠(chǎng)運行的經(jīng)濟性，并可以解決天然氣壓力消納和并網(wǎng)困難的問(wèn)題。