①将可再生能源供能的间歇性不稳定性，难调度转变为供 热可持续、稳定、可靠和可控；
②将天然气分布式能源年平均综合利用率＞70% 提高至 100%以上；
③增加了天然气分布式能源用电负荷，扩大了分布式的装 机规模提高了系统的节能率；
④融合系统合理地配置了设备，减少了投资，提高了全系 统的经济性。
（2）融合效益分析
天然气分布式能源与热泵系统的耦合（应用分析）
多种能源技术的耦合使用与单一热泵系统供热相比，系统一次能源利用率提高 了61%；与单一燃气系统供热相比，系统一次能源利用率提高了113.4%。
6、天然气分布式能源与太阳能的融合系统
耦合机理： 天然气分布式能源也可与太阳能（风能、生物质能等）及热泵耦合，构成另一种 具代表性分布式能源耦合系统。在该耦合系统中，太阳能可以是太阳能光伏发电， 作为CHP发电系统的电力补充；也可以是太阳能集热热水系统，与热泵系统互补 使用，并耦合天然气分布式能源构成耦合系统。某些情况下，太阳能也可单独与 热泵系统耦合构成分布式能源耦合系统。 耦合特性：太阳能与热泵分布式能源耦合系统特性举例
5、天然气分布式能源与热泵的融合系统
（1）融合机理特性
天然气分布式能源与可再生能源系统的耦合
耦合机理：最大限度的利用环境势能和清洁能源，提高能源的综合利用率，减少 环境排放。(将不可利用的低品位热能,如空气、土壤、水中所含的热能、太阳能 和工业废热等,转换为可以利用的高品位热能 。)
耦合特性：
天然气是“十三五”时期油气行业的发展重点，目前天然气消费 占我国一次能源消费比重低于6%，与世界平均24%的水平相比， 发展潜力巨大。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个 五年规划纲要》的重要目标是生产方式和生活方式绿色、低碳水 平上升。绿色发展要求，天然气到2020年将占一次能源消费比重 为10%。
优先使用太阳能：太阳能集热器集热量设计应以满足热水总负荷40%作为太阳能热量。
确保用热需求：采用集中热水系统可有效保证大流量用水特点，保证用水可靠性和
舒适性需求。
新能源利用最大化：采用水源热泵作为太阳能辅助热源，按使用热水最高日用水量
进行设计，即太阳能集热量为0时，仍能满足热水负荷需求。并对公建等其他部分提
3、分布式能源系统
概念：是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源 为气体燃料和可再生能源，利用一切可以利用的资源，二 次能源为分布在用户端的冷热电，实现以直接满足用户多 种需求的能源梯级利用。并通过中央能源供应系统提供支 持和补充。实现多系统优化，将电力、热力、制冷与储能 技术结合，实现利用效率最大化。
4、天然气分布式能源和可再生能源融合的必要性
（1）天然气和可再生能源在功能上相辅相成，互相补充， 发挥各自作用，风能和太阳能属于间歇性能源，在使用期 间必须随时储存，或设置后备电源来补偿供电不足时的供 能。
天然气分布式能源调度灵活，与可再生能源功能上相辅 相成。
（2）天然气分布式能源是可再生能源的主动动力支持。
最佳操作指导系统 设施能源管理系统
自动控制系统 控制器
传感、执行器
某机场能源优化管理系统的功能
AEMS
机场能 源 管 理 系 统
机场能耗公示系 统
BAS 楼宇自控系统
暖通空调监测与控制 环境舒适度控制 照明控制 电梯控制
EMS 能耗监测系统
建筑能耗监测 区域能耗监测 系统能耗监测 设备能耗监测
李先瑞
中国城市燃气协会分布式能源专业委员会 2016.05
目录
一、天然气分布式能源和可再生能源的融合
二、微网实现了天然气分布式能源和可再生能源融合 效益的最大化
三、天然气分布式能源和可再生能源融合是互联网+ 智慧能源的先行者
一、天然气分布式能源和可再生能源的融合
1、2020年可再生能源和天然气分别占我国一次能源消费比重的15% 和10%
（3）提高了系统发电供电的质量
（4）储存只是对微电网内部能量差值进行调节，减少 了储能设备用地和投资
（5）将可再生能源与负荷的不稳定性因素消耗在微电 网内， 减少对上一级微电网的冲击
（6）当上一级电网发生故障时，子网可以利用储能和 可再生能源为负荷提供电力
（7）微电网接收并响应上一级电网的能量调度，并能 起到对上一级电网支撑作用。
供冷源，实现太阳能和水源热泵耦合利用，高效节能。
投资合理、运行经济：采用“以热定冷”设计原则，合理确定生活热水供热量，根
据总热量确定供冷范围供冷负荷总量。
7、天然气分布式能源与太阳能、热泵的融合系统
蓄能技术主要包括： 势能蓄积，包括抽水蓄能、压缩空气 蓄能等。 动能蓄积，如飞轮蓄能等。 热能蓄积，包括显热与潜热蓄热技术 等。 电磁能量蓄积，包括超导磁体蓄能、 超级电容器蓄能等。 化学能蓄积，包括常规的蓄电池技术 以及将可再生能源转化为甲醇、氢等二 次能源等。
光伏发电 (130kW)
备用发电机
补电：285,120
Kwh
（1,000 Kw x 2）
绿电：269,514 Kwh
购入燃气：1,104,724 m3 三联供CGS 1,000 Kw X 1
发电：4,424,420 Kwh
40.5%
电力总量：K4w3h,89航1站,7楼94
25,123,211 Kwh
节能率 35.6％
电厂 锅炉
燃料 62.3
燃料 93.1
155.4
奥运能源中心三联供方案供热工况下节能率
4、微电网实现了天然气分布式能源和和可再生能源融 合系统效益的最大化，从以上两案例结果可知：微电 网具有以下作用
（1）太阳能光伏减少了天然气发电成本
（2）可再生能源接入方便，灵活，增加了可再生能源 的发电量
吸收式 制冷机
蓄电 系统
融合系统节能率天然气与可再生案例系统
燃料输入 100
三联供 系统
电 23.2 冷 60.7 热水 27
电厂 电空调
锅炉
燃料
69.7 燃料 45.6 燃料 29.9
节能率 31％
奥运能源中心三联供方案制冷工况下节能率
燃料输入 100
三联供 系统
电 20.7 热 83.8
基于可再生能源的分布式能源 耦合系统工艺流程图
8、天然气分布式能源与可再生能源融合的工艺流程耦合
二、微电网实施了天然气分布式能源和可再 生能源融合系统效率的最大化
1、微电网的定义： （1）定义：微电网是由分布式电源、储能和负荷构成
的可控供能系统。
（2）基本结构
燃汽轮机 柴油发电机 风力发电 光伏发电 沼气发电 波浪能发电 生物质能发电
（8）实现可再生能源利用效益的最大化
（9）实现天然气分布式能源利用效益的最大化。
三、天然气分布或能源和可再生能源融合系 统是互联网+智慧能源的先行者
1、互联网智慧能源的定义和作用
（1）定义：互联网是能源生产、传输、存储、消费以及 与能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具备设备智 能，多能协同，信息对称，供需分散，系统扁平，交易开 放等主要特征。
（动力/照
4,023,163 Kwh
停车场
明） 空调冷水 51,458 GJ
14,745,420 Kwh
空调热水 20,539 GJ
涡轮冷冻机
冷冻/冷却水泵/风机
空气源热泵冷热水机组 地源热泵
废热蒸汽
废热热水
7.4% 热水： 2,910 GJ
25.8% 蒸汽： 10,147 GJ
能源中心
生活热水 6,237 GJ
天然气分布式电站属于主动用能，而风电、光伏及其它 可再生能源属于被动式用能，其利用因自然条件的不同而存 在随机性和不可控性，多种能源互补式利用模式不但可以以 最优化的方式利用当地资源，并能在很大程度上节省巨额输 电费用，从而达到能源利用全过程中的效率，最大化和成本 最小化。
（3）天然气分布或能源和可再生能源融合的作用
（4）融合系统评价指标
（5）融合系统的节能率
3、微电网技术应用于天然气和可再生融合系统的案例 奥运能源展示中心效果图
天然气
奥运能源展示中心
体育馆
内燃机
微燃机
运动员 低温水 公寓
氢能
光电
电池
燃料电池
外燃机
地源热泵
燃料电池
中温水 控制中心
商场
内燃 机
高温水
燃气轮机
会展中心 蓄电
系统
游泳馆
热泵系统在利用低品位能源 时会受到低温侧热源的影响 从而降低系统的运行效率甚 至无法运行，如水源侧温度 低于5度时制热效率会显著 下降。
冬夏季从地下吸/放热 量长期不对等会影响系 统的运行效率。
CCHP与热泵耦合使用，利用CCHP余热提升极端天气下热泵系统低温侧温 度可大大提高系统效率；同时利用CCHP技术作为调节，可保证冬夏季热 泵系统向地下的放热量一致，提高系统运行的稳定性。
废热蒸汽
废热热水
蒸汽吸収冷冻机 涡轮冷冻机
燃气吸收冷热水机 空气源热泵冷热水机组
地源热泵
燃气热水锅炉
冷水 热水 热水
制冷 制热 供热水
太阳能发电:2,000KW
（2）融合系统能量管理系统
AEMS
机场能源管理系统
可选项
可选项
EneSCOPE
BEMS
能源站 航站楼
DCS / PLC
设备
DDC
环境/能耗信息发布系统
（1）某机场航站楼天然气分布式能源和可再生能源融合供 能系统
能源结构
能源中心航站楼ຫໍສະໝຸດ 电力 光伏发电柴油
都市燃气
变电设备 20MVA×2 备用发电机 1,000kW×2
NAS电池 1,000kW×1 三联供 CGS 1,000Kw X1