天然气在能源转型中的作用范文第1篇

这些，到底意味着什么？能源领域正在发生哪些趋势性的变化？将给我们带来怎样的影响？来听听中海油能源经济研究院首席能源研究员陈卫东的看法：

新一轮能源转型

三四百年以来，人类的能源已经经历过了两次转型。

一次是由薪柴转向煤炭。以蒸汽机的发明为标志，推动了工业革命的产生和发展。历史上第一次，机械能、电能替代人力、畜力、水力、风力，成为了我们的主要能源。而瓦特蒸汽机，也成了这次转型最重大的技术创新发明。

第二次能源转型是由煤炭转向了石油，以汽车为标志的现代工业体系确立。汽车的发明推动了石油地位的确立，数据显示，截至2011年，全球资源贸易的总量一年大概接近4万亿美元，其中，大约1万8千亿是石油。石油之所以在全球资源贸易中占了将近二分之一的份额，很重要的一个原因就是石油贸易是全球化的，更重要的是期货化。

当前我们这个时代有一个非常重要的特征，那就是从online转向offline。这很难用中文来表述。我们可以举例，大家都知道，在网络刚出现的时候，想要上网，是需要用电话线连着的，这就叫online，而现在几乎所有人的手机和电脑都可以无线上网，这叫offline。我们回到更早的时候，在汽车出现、石油作为主要能源之前，火车是最主要的运输工具，那是online，因为它无法离开铁轨，而替代火车成为最主要运输工具的汽车，却没有了这方面的束缚，它是offline的。

而现在，全球已经进入新的能源转型期，这次转型是以天然气为潮流的低碳、多元能源将打破石油一统天下的局面，其重要契机就是LNG。

其实人类运用天然气的时间很早，宋应星的《天工开物》就记述了宋朝自贡地区怎样利用天然气加工井盐。但是直到现在天然气才真正成为比较主流的燃料。为什么？就是因为气体不好运输和储存。但是LNG技术的进步，促使天然气的地位发生了重大转变。LNG是offline，天然气变成液体，就可以像石油一样可以通过汽车和轮船来运输。Offline给我们带来了极大的方便，这也就是为什么石油可能会转向天然气。

还有一点，刚才讲过，石油价格是全球统一的，但天然气没有。由于原来天然气online的特点，管道把开发商和用户连接起来，具有排他性，所以天然气有独立的价格体系，它的管道不能到处连通，所以有很明显的区域市场。美国的天然气价格目前大约4美元/百万Btu，欧洲约为8、9美元/百万Btu，中国、日本约为15、16美元/百万Btu。正是由于天然气online的性质，所以不同地区价格差距非常大。但是LNG的出现，使得天然气离开了管道，有了offline的性质，这是个巨大的技术进步。举例来说，由于LNG的出现，使得俄罗斯一直通过管道气独霸的欧洲市场，最近几年出现了很大的松动，因为伦敦LNG的现货市场，过去三年以每年20%左右的速度增长，而且它是随行就市的，最低的时候曾经是俄罗斯管道气价格的一半左右。

此外，天然气与石油相比，分布更广，储量更是大了好几倍，这些都为转型提供了充足的理由。IEA（国际能源机构）认为，21世纪是天然气的黄金时代，不仅仅是指与石油相比，天然气本身是一种低碳能源。还有一个原因，就是它对于可再生能源的桥梁作用。因为运用可再生能源，如风能、太阳能等的发电都是分布式的，由于这种能源本身是不连续的，因此大规模地用来发电往往不够稳定。欧洲是可再生能源运用最多的地区，风能、太阳能发电占总用电量将近30%。它的经验就是，凡是有可再生能源的地方，都要配以使用天然气。因为天然气发电在调峰上有着明显的优势，如果没有天然气发电来支撑电网的调峰能力，可再生能源就很难大规模使用。

能源的多元化时代

但有一点需要确认，所谓转型，并不是指能源间的完全替代，而是谁显得更重要，谁在这个市场上的分量更重，随着天然气、可再生能源，以及各种非常规油气的崛起，未来将不再会是能源一极化的时代。

这次能源转型出现了一个与以往截然不同的特征。我们看过去的两次重大转型，都是由低密度能源向高密度能源转移，煤炭的能量密度比薪柴高，石油则比煤炭高。如果按照这个趋势发展下去，替代石油的应该是核能，但由于一些原因，产生了一定的阻碍，核能并未能动摇石油的地位。而这一次转型的路径恰恰相反，最浓缩的LNG，单位体积或重量的热量并不比石油高，更有甚者如风能、太阳能等，是离散的、不连续的能源，它们所占的能源比重却也不断地增长，与此同时，许多资源贫矿，如页岩油、页岩气、煤层气等也具有了商业开采价值。将来人类的能源发展路径，到底是还会沿着原来的路径，向更浓缩、更高效走呢？还是就此改变？这次的改变，由高浓度向低浓度走，到底是过渡还是长期的方向？

从我目前的研究看来，我认为这是一个过渡。从发电的角度来讲，最终还是会回到核能上去。现在的核能都是依靠核裂变，将来可控热核聚变技术如果获得突破，没有污染，没有辐射，这会是一个很理想的能源。关于核聚变，目前在欧洲有个巨大的试验场，中国也积极参与其中，并承诺了十几亿美元的投资，项目预期在2050年就会实现商业使用。

而且从天然气本身来说， LNG也不是天然气最终极的使用方式，进一步气变油才是它的最终形态。因为LNG主要是便于储存和运输，应用的时候还要变成气，这个气化-液化-气化的过程本身就是耗能的，而且与原来石油的基础设施很多不能够共用，还要重新投资建设一套基础设施，资金和时间的投入都不小。如果气能变油，一次性地转变为液体，单位体积热量与石油一样，而且更加低碳、方便；原来的设施都能用，还可以控制排放。其实这种转换的技术，壳牌已经做了几十年的工作了，并且已经获得了成功。我去参观过壳牌的第一个试验厂，是在马来西亚，海上的天然气直接通到这个厂，出来的直接就是油，亮晶晶的、像水一样透明。最近，他们在卡塔尔建设了一个具有商业化规模的工厂，目前施工建设已经基本完成，产品已经面世。因为技术方面的问题，投资大大超过预算，所以其产出的高纯度的油目前主要作为油添加剂，卖得很贵，还没有和石油竞争的能力。但是技术总是会向前发展的，气变油的前景应该被看好。

除了对已有能源的运用外，我们还有很多发展方向，我们可以研发新的原动力机器，还有一个很重要的方向就是储能技术的突破，例如高效率蓄电池的发明。想象一下，如果今后我们有非常高效率的电池，开车时放进车里，野营时拿出来，又可以照明又可以做饭，之后插到车里再开回去。又比如一个大轮船，把几块电池放进去，它就可以远洋了。如果这些成为现实，基础设施方面的东西大部分就可以不用了，人群也会更分散地生活。现在我们改变最大的是信息流和现金流，给了人更多的自由。但是人的移动，还没有得到根本的改变，我们现在靠电路、地铁等到处都要连得起来的东西，在这方面的解放，还需要很长时日。

中国的能源革命

具体到中国而言，目前的能源结构其实仍以煤炭为主，比重占到了70%，相对落后的能源结构带来了严重的污染，作为联合国天然气消费占一次能源比例最低的国家，中国的能源结构是不可持续的，必须要改变。但具体如何改变，这又是一个比较复杂的问题。

让我们来看一个事实。全球LNG的大规模出现是在2005年以后，因为在那之前大家预期美国即将大规模进口天然气，看到这个商机以后，2008年到2012年间，全球规划了几十条LNG的生产线。然而就在这个时候，美国页岩气商业化成功，具有了和常规能源相竞争的能力，LNG必须寻找新买家，而中国就是其中重要的一个。

但值得一提的是，中国评估的页岩气规模跟美国其实不相上下，甚至比美国还高，难道就不能像美国一样，用页岩气来替代天然气的进口吗？让我们看下面一组数据：最近的调研显示，这些年中国流进美国页岩气产业的钱约有三百亿美元，其中包括三桶油的，还有很多非国企，甚至是民间的。而我们自己的页岩气产业，到现在一共只打了七十口井，每口井算一亿人民币，也就十亿美元左右，几十倍的差距，为什么？其实，这不仅仅是技术的问题。贫矿采出来和富矿在商业上竞争，需要的是开采贫矿要有更高的效率，需要准入、监管、融资、人才、装备、服务……所有这些东西融合后的整个体系来支撑。

中国现在刚刚开始第二轮页岩气招标，进去了18家其他行业的国企和两家民企，我认为，这一轮投资将会是“鳄鱼进去、壁虎出来”，几个区块不出气的可能性远比商业化的可能性要大得多，很有可能得不到回报。中国的页岩气如果想要进行大规模的商业开发，最起码需要十年的时间，而且十年间要不停地探索、不断地优化改革整个体系。

美国目前有上千家公司投资页岩气，而且它们都是小公司，但在这之前，美国已经花了十几年的时间探索know how，know how这个东西是不可复制的，要靠实践去积累。所以美国页岩气革命的发生不仅是在技术上，更重要的是在整个高效率运作的经济体系上，要是说他们有技术，为什么有技术？还是那套体系带来的。

天然气在能源转型中的作用范文第2篇

1前言

天然气是一种高效、洁净的能源。在功率相同的条件下，燃烧天然气所产生的CO2、NOx、CO量比燃烧油或煤都少。而且没有烟尘又极少SO2的污染。天然气既可以为燃料来获得热能，又可以实现冷热电联产。就上海而言，天然气的供应较为丰富．距上海370公里的东海平湖油田， 已探明储量折合天然气约400亿m3，1999年4月开始向上海浦东地区日供天然气120万m3；，等到2003年“西气东输”的实现将为上海提供更充足的气源。

近年来，人们对空调的需求不断增加，用电量也随之剧增，特别是加重了夏季的用电负荷。如果部分改用天然气作驱动能源，不仅能够调整能源结构，降低环境污染，两且能够对电和燃气分别起到削峰、填谷的作用。

在国外，尤其是能源紧缺、环保要求高的国家里。使用煤气空调已较普遍，具有先进的技术和成熟的经验。1994年，上海市煤气公司在美华大楼开始使用煤气空调系统， 以后在上海图书馆、天然气公司等大楼都使用了人工煤气或天然气空调系统。

2天然气空调冷热源机组

目前，天然气在空调系统中的应用主要有三种方式：一是利用天然气燃烧产生热量的吸收式冷热水机组；二是利用天然气发动机驱动的压缩式制冷机；三是利用天然气燃烧余热的除湿冷却式空调机。

2．1天然气直燃型溴化锂吸收式冷热水机组

吸收式冷热水机组主要由发生器、冷凝器、节流机构、蒸发器和吸收器等组成，工质是两种沸点不同的物质组成的二元混合物。 当前以水-溴化锂为工质对的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组应用较为广泛。溴化锂稀溶液受燃烧直接加热后产生高压水蒸汽，并被冷却水冷却成冷凝水，水在低压下蒸发吸热，使冷冻水的温度降低；蒸发后的水蒸气再被溴化锂溶液吸收，形成制冷循环。当冬天需要供暖时，由燃烧加热溴化锂稀溶液产生水蒸气，水蒸气凝结时释放热量，加热采暖用热水，形成供热循环。

由于溴化锂水溶液需要在发生器中吸收热量，产生水蒸汽，因此可以来用直接燃烧天然气的方法来提供这部分热量，即以天然气为燃料的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组。该机组既可以制冷，又可以供热。如果在高压发生器上再加一个热水换热器，就可以同时提供生活用热水，达到一机三用和省电的目的．而且使用天然气的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组还有下面的优点：

(1)由于通过直接燃烧天然气来加热吸收器内的溴化锂溶液，因此省去了由锅炉产生蒸汽，再由蒸汽加热溴化锂溶液的二次加热过程，提高了传热效率。同时，因省去了锅炉而大大减少了占地面积及设备、土建初投资。

(2)由于以燃烧天然气的方式提供热量，避免了间接通过烧煤或油锅炉提供热量的方式，降低了环境污染，调整了能源结构。

(3)直燃型溴化铿吸收式机组除功率较小的泵外，没有其他运动部件，机组噪音和振动都很小。

(4)直燃型溴化锂吸收式机组用吸收器和发生器代替了压缩机，因此大大降低了电耗。但这种直燃型冷热水机组与水冷离心式和螺杆冷水机组相比，一次能耗大，制冷效率低，而且不适用于热负荷大，生活热水用量大的建筑物。

2．2天然气发动机驱动的压缩式制冷机

压缩式制冷主要是制冷剂在压缩机(螺杆式、往复式、离心式)、冷凝器、节流机构、蒸发器等设备中循环流动，完成制冷、制热的过程。传统上压缩机是由电带动进行工作的，因此设备耗电量较大．把天然气用于压缩式制冷机，即通过燃烧天然气的狄塞尔发动机或者燃气轮机提供动力，来推动制冷压缩机运转。

用天然气发动机驱动的压缩式制冷机具有以下优点：

(1)用天然气发动机驱动压缩机运转，可以根据室内温度变化调节发动机，使之以最高效率运转，实现快速制冷和节能；

(2)由于压缩机并不通过煤或油发电驱动，而是用天然气发动机，因此减少了对环境的污染。

(3)天然气发动机驱动的压缩式制冷机组除一些辅助设备外，基本不耗电。而且避免了用电高峰时因电力不足成停电造成的电动压缩式制冷机无法运转的麻烦。

(4)天然气发动机驱动的压缩式制冷机除可以制冷、供暖外，还可以回收天然气发动机的尾气废热，所以提高了机组的供暖能力。

2．3天然气用于除湿冷却式空调机

要达到室内的温湿度要求，仅依靠常规的制冷机组对于新风负荷较大，而室内湿度要求低的环境是不够的．为了满足要求，可以在机组中加入转轮除湿机先对室外空气进行除湿处理。在该机组中，室外新风首先进入转轮除湿机，除湿后进入空调机进行处理，再进入空调房间，完成制冷或制热过程。

转轮除温机由吸湿转轮、传动机构、外壳、风机及再生用加热器组成。用来吸收室外新风中水分的吸湿剂一般为硅胶或分子筛．当吸温剂达到含湿量的极限时，会失去吸湿能力，为了重复使用，需要进行再生处理。再生是用180—240℃的热空气即再生空气来加热除湿剂，使其空隙中的水分蒸发。而热空气就是通过在再生用加热器中利用天然气燃烧后尾气的废热与空气进行热交换获得的。

天然气用于除温冷却式空调机有下面的优点：

(1)天然气燃烧后尾气的余热用来加热再生空气，充分利用余热，起到节能的作用。

(2)除温冷却式空调因新风经过除湿处理，能够承担较大的冷负荷和湿负荷。节约了能耗，有较好的经济性．而且避免了制冷剂的蒸发温度过低影响制冷效率，也避免了凝结水排放不当造成的渗漏。

3．办公楼采用天然气作为空调驱动能源的经济性分析

以上海地区商用分公楼为对象，通过对四种典型的空调冷热源设计方案进行经济比较，分析天然气应用于空调系统的优缺点。

3．1方案简介

3.1.1办公楼概况

建筑面积20000m2，楼层数20层，钢筋混凝土结构，宙培面积比为1／3。该建筑物高峰负荷时：夏季供冷量QL2326kw(8374MJ／h)；冬季供热量QR2868kw(10325MJ/h)。

设计条件：夏季室外空气设计温度tw.n=34℃，湿球温度28．4℃，空气烙92kJ／kg，室内设计温度tN＝25℃，空气焓50kJ／kg；冬季室外空气设计温度tW.M＝-4℃， 空气焓0kJ／kg。

3.1.2冷热源系统方案

表1 冷热源系统方案

项 目冷热源冷源容量热源容量方案一离心式冷水机组+油锅炉11631kw×2台制热量940kw× 2台方案二直燃型机组(天然气)1163kw×2台制热量973kw× 2台方案三直燃型机组(轻 油)1163kw ×2台制热量973kW×2台方案四热 泵11632kw×2台制热量1058kw ×2台3.2冷热源机组设备投资

这里仅讨论设备费及安装费，土建费应另考虑。至于天然气和电的增容费， 目前上海市已可申请减免。

3.2．1冷热源主机设备费用

不同容量的冷热源机组设备费用以下图表示。具体主机设备费用见下表2。

表2 主机设备费用 单位：万元

费用类别方案一方案二方案三方案四设备费冷源机组192．2264．6264432热源机组88．8      1冷吨＝12．66MJ/h＝3．52kw

3．2．2辅机费用

辅机费用主要指冷却水泵、冷却塔和锅炉给水泵等设备的费用，见下表3。

表3 辅机费用 辅机名称功率或型号价格(万元/台)辅机数量水泵18．51kw0．694方案1: 2台30kw0．906方案1-4： 各2台37kw1．088方案2、3：各2台冷却塔LBC- M1506．200方案1： 2台LBC—M20011．200方案2、3：各2台锅炉给水泵2．21kw0．250方案1： 2台

3.2．3设备安装费用

主、辅机设备安装费用，除热泵以设备费用的15％计外，其它设备以25％计。

3．3年运行费

年运行费包括能耗费、维修费和人工费．由于各方案的人工费差不多，比较时可以略去。固定费，包括设备折旧费、占有空间费、利息和税金等，暂不予考虑。

3．3．1能耗费用

(1)对各冷热源方案进行能耗分析

a.制冷机组的全年能耗

在制冷系统容量和运行时间一定时，全年能耗取决于制冷组的类型、单机容量、台数、不同机型不同容量机组的搭配方式等．如果知道机组的额定冷量和部分负荷调节特性，结合用户全年冷负荷的分布规律，就可以计算其全年能耗。

美国制冷学会ARI-550标准中提出综合部分负荷能耗值IPLV(Integrated Pant Load Value)和部分负荷应用值APLV(Application Part Load Value)：

IPLV＝0．05A十0．30B十0．40C十0．25D

APLV＝IPLV／T

式中：A--100％负荷时的耗能量；

B--75％负荷时的耗能量；

C--50％负荷时的耗能量；

D--25％负荷时的耗能量；

T--制冷机组全年运行时间(h／a)。

制冷系统全年能耗为：

ER＝IPLV， 或ER=APLV×T

b．热源机组的全年能耗

表4：各方案全年能耗

    方案一离心式+油锅炉方案二直燃式(气)方案三直燃式(油)方案四热泵耗电Mwh／a主机冬季8．46．17.1267．2主机夏季341．210．812．5598．5辅机160．5196．1196．1109．1小计510.1213．0215．7974．8耗油t／a主机冬季87．8--84．5--主机夏季----133．5--小计87．8--218．0--耗气1000Nm3／a主机冬季--85．7----主机夏季--135．5----小计--221．2----一次能耗GJ／a主机冬季3843401537232992主机夏季3519636158976702辅机1797219621961222小计9159125721181610916单位面积一次能耗MJ／m2．a458.0628.4590.8546.0

(天然气热值取46．05MJ／Nm3，油锅炉燃油热值取42．71MJ／kg，轻油热值取43．12MJ／kg)

在实际应用中，热源机组的系统负荷率往往比较低。为了便于计算，一般采用间歇调节年，假定机组成者处于满负荷运行，或者处于停机。把全年的热负荷总量qh(kJ／a)与热源机组额定出力qH(kJ／h)之比，定义为“全年当量满负荷运行时间τEH”，即 τEH＝qh/qH 。

热源机组全年能耗为

EH＝τEH·WH

式中：WH--热源机组满负荷运行时的单位能耗，(kJ／h)

如果机组实际运行时间为TH，定义平均负荷率ξ：

ξ＝τEH／TH

则系统总耗能为

EH=WH·TH·ξ

c．各冷热源方案全年能耗汇总

考虑各方案辅机的能耗消耗，并综合前面主机机组的能耗得到下面各方案全年主机与铺机的能耗如下表4：

考虑6月1日-9月31日和11月1日-次年3月31日，全年空调期间(共274天)有休息日78天，在加上元旦、新年放假，实际空调系统运行时间为计算的70％，修正后的空调系统实际能耗见表5。

表5 各方案考虑休息日停机后的全年能耗

  方案一离心式+油锅式方案二直燃式(气)方案三直燃式(油)方案四热泵耗电总量Mwh／a357．1149．1151．0682．4耗油总量吨／a61．5--152，6--耗天然气总量103Nm3／a--154．8----一次能耗总计GJ／a6625880382727642单位面积一次能耗GJ／m2．a331．2440．0413．7382．3

在表4、表5中，电力资源是二次能源，需要转换成一次能源的能耗。由于上海的发电厂全是燃煤电厂，因此电力资源折算成一次能源时采用下面公式：

W'＝W／(ηf×ηw)

W--机组耗电量；

W'--电力折算一次能耗量；

ηf-燃煤电厂发电热效率，取35％；

ηW-电网输送效率，取92％；

如果考虑火电机组在调蜂运行时的发电效率只有约25％，方案一和方案四的一次能耗将显著增大。

(2)全年能耗费用

在上海目前价格体系下，电价为1元/kwh， 轻油价格为3．2元／kg，天然气价格为2．1元/Nm3。根据前面能耗分析，得到各方案的全年能耗费，如表6。

表6 各方案全年能耗费用

项 目方案一离心式+ 油锅式方案二直燃式 (气)方案三直燃式 (油)方案四热泵总电费(万元／年)35．7114．9115．1068．24总油费(万元／年)19．68--48．83--天然气费(万元／年)--32．51----总能耗费(万元／年)55．3947．4263．9368．24

3．3．2年维修费用

天然气在能源转型中的作用范文第3篇

关键词：燃气空调 能源结构 天然气

1.前言 随着我国经济的发展和人们生活水平不断提高，我国空调器的使用量不断增大。我国的空调器主要是电空调器，随着空调使用量的增大，空调的耗电量也越来越大，因而造成电力紧张，用电的季节峰谷差加大。另一方面，2003年10月1日，西部大开发的标志性工程―西气东输工程东段管道靖边――上海段开始投产试运行，源源不断的天然气开始进入上海和华东地区，2004年元月1日，上海将开始商业供气，天然气在我国能源结构中的比例将越来越大。

发展燃气空调，既可以缓解由于大量使用电空调器引起的高温季节的电力紧张，又增加了夏季的用气量，可以调节用电用气的季节不平衡。此外，在我国大力发展燃气空调，可以比较合理的消费天然气，适应我国“西气东输”工程的要求，受到国家能源政策的支持，而且燃气空调还具有很好的环保性能。

2.燃气空调主要产品种类 燃气空调的种类较多，可以根据不同的使用场合、不同的使用要求来加以选用。根据制冷制热原理和使用目的的不同，燃气空调大致有以下几种产品种类。

2.1 燃气发动机驱动空调

由燃气发动机驱动的压缩式空调具有较高的性能系数，因而在燃气空调中以燃气为能源的压缩式冷水机组及热泵机组发展较快。由燃气发动机驱动的压缩式冷水机组及热泵机组与电动压缩机组比较，可无需考虑电力系统的发电效率及输配电效率，因而具有较高的性能系数，是一种既可以燃气为能源又具有较高性能系数的制冷机组。燃气发动机驱动空调通过燃气发动机驱动制冷压缩机，同时回收发动机水夹套中的尾气的废热用于吸收式制冷机或产生热水、蒸气等[1]。燃气发动机驱动空调与电动蒸气压缩式空调相比还具有以下特点: 1)可回收发动机的排热使热泵的输出量增加，还可将回收的排热驱动吸收式制冷机制取冷水; 2)发动机驱动极易进行转速控制，实现能量调节，可保持部分负荷时的高效率; 3)以大气为热源的场合，因发动机的排热基本不受大气影响，即使在严冬，输出热量也变化不大; 4)除霜过程可用发动机的排热加热，对输出热水温度影响较小。

2.2 直燃型吸收式空调机组

直燃吸收式空调机组以天然气、液化石油气、燃油为能源，在高压发生器内燃烧，释放热量，以高温烟气作为加热源，利用吸收式制冷循环的基本原理，制取冷热水，供夏季制冷、冬季采暖用。它结合了吸收式冷水机组与锅炉的优点，具有一机多用的功能。直燃型机组有单冷机组和冷温水机组两种形式：单冷机组只具有制冷功能，在天气炎热时为空调系统提供冷冻水；冷温水机组则具有制冷和采暖的双重功能，既可以提供冷冻水，还可以提供热源以及热水。按照采暖循环的不同方式，冷温水机组又可以分为如下几种类型：1)制冷、采暖专用机：它只能交替地以制冷/采暖方式进行运转，而不能同时具备两种功能；2)同时制冷与采暖型：它在工作时可以同时完成制冷与采暖循环; 3)同时制冷、采暖与供应生活热水型：它的优点是设备利用率高，可以节省机房的面积。

2.3 冷热电三联产系统

冷热电三联产系统是一种对燃气进行梯级利用的系统，可以有效的提高一次能源利用率。为了有效利用燃气，不仅要提高耗能设备效率，尽量减少排放热损失，而且要使燃气产生的能量由高温到低温实行多阶段多次利用，也就是按能量品位的高低，安排好功、热和物料热力学能的各种能量之间的合理配合，实现不同形式、不同品位能量的梯级利用，以获得整个系统能量综合利用最佳效果。

冷热电三联产系统是由一种一次能源连续产生两种以上的二次能源的系统，燃气燃烧把化学能转化为热能，高品位的热能用来发电(燃料电池冷热电三联产系统直接把天然气的化学能转化为电能)，低品位的热能用于供热或者为吸收式、吸附式制冷系统提供驱动热源，从而实现对燃气化学能的多级多次利用。

根据采用的原动机不同，冷热电联产系统分为两类：

1)以燃气机为原动机的系统

燃气机与柴油机类似，同属内燃机，为往复运动机械，再将往复运动转变为回转运动， 驱动发电机组。发电效率为（20～35）%，热电综合利用效率为80%。排热回收形态主要为（400～600）℃的排气与（85～90）℃的热水，可用于采暖、供热水与制冷。发电量规模一般为（15～1000）kW的中小型容量，日本已有容量（15～300）kW机组型的产品[1]。

2)以燃气轮机为原动机的系统

可直接传递回转能带动发电机组，发电效率为（20～40）%，热电综合利用效率为80%.不用冷却水，排热回收形态主要是排气，排气温度（400～550）℃，排气经废热锅炉产生蒸汽或热水，用于采暖、供热水与制冷，也可将排气直接用于吸收式制冷机组制冷。发电规模为（1000～3000）kW的大型容量。但随着微型燃气轮机的发展，小容量的发电机组得到发展。日本已生产以城市煤气为能源的微气体发电机组，最小容量为290kW[1]。

2.4 天然气除湿空调系统

普通的空调器的除湿功能只有在被冷却的房间温度低于露点时，才具有一定的除湿能力，但也是有限的，其调节能力较差，因此需要专门具有除湿功能的空调系统[2]。目前，以天然气作为驱动能源的除湿空调系统主要有如下两种形式：

1)除湿蒸发冷却系统

该系统采用溶液作为除湿剂，在除湿器中对新风进行除湿，吸收水分成为稀溶液，必须在再生器中被再生热源加热，除去水分提高浓度才能恢复其除湿功效。以太阳能、余热或其它低温热源会有很多不方便之处，影响其推广使用，而使用天然气加热是一个比较理想的办法，可以说天然气除湿蒸发冷却系统是新型的节电、节能、经济的空调技术，其理论COP值可以达到1左右。

2)燃气用于转轮再生的干燥空调方式

在空调机组中加入转轮除湿机，室外新风先进入转轮除湿机进行除湿处理，除湿后的干空气再进入空调机进行空调处理，然后进入空调室完成制冷、采暖过程。转轮除湿机由吸湿转轮、传动机构、外壳、风机及再生用加热器等组成。用来吸收室外新风中水分的吸湿剂一般为硅胶或分子筛。当吸湿剂达到含湿量的极限时会失去吸湿能力，为重复使用需进行再生处理。再生处理是用（180～240）℃的热空气加热吸湿剂，使其所含水份蒸发。而热空气就是通过在再生加热器中利用天然气燃烧后的排热与空气进行热交换获得的。这种干燥空调方式的优点有：充分利用天然气燃烧后的排热，起到节能的作用；对空气分别进行湿度和温度的处理，能承担较大的冷负荷和湿负荷，且避免了为满足湿度要求制冷机在低蒸发温度下运转， 效率降低的弊端，有较好的经济性。

3.燃气空调的经济性和其带来的社会效益 许多学者和国内的一些企业针对以天然气作为驱动能源的空调器的经济性作了相关研究，一致认为燃气空调器比电空调器更具竞争力。文献[3] 的研究表明，目前国内天然气价格与等热值的电力价格之比为约为3.8∶1，吸收式燃气空调器供热费用低于电空调，以天然气为燃料的吸收式燃气空调器的制冷循环与电空调器相比很有竞争力。文献[4]表明吸收式燃气空调不仅具有用电少、环境污染轻等优点，而且其建设投资和运行费用(未包括折旧费和人工费等)均低于常规集中空调。文献[5]的研究显示，从一次能源的角度看，燃气空调的一次能耗不低于电力空调方案，且节能性较好。文献[6]认为在目前的能源价格等条件下，天然气热泵的年单位面积总成本低于电动冷热水机组、燃气锅炉和冷水机组。文献[7]的研究表明，如果燃气空调采用楼宇冷热电联产技术，可大幅度提高能源利用率，其能源综合利用率可达到80%～90%，与大型热电联产比较，楼宇冷热电联产可以减少输配电系统和供热管网的投资，无论从减少投资成本和减轻污染来讲都是十分有利的。

此外，目前我国各种能源的价格并不十分合理，尤其是天然气的价格，与国际惯例并不一致。在北京，1m3天然气1.6元多，相当于4kWh电的费用，在国外1m3气大约相当于2kWh多电的费用，因为1m3天然气可以发3kWh电[8]。随着我国能源结构的调整及经济的发展，我国各种能源的价格将趋于合理化，城市天然气的价格相对于电价将会有所降低，这将使得燃气空调的运行费用将会进一步下降。还有一点就是针对我国夏季是用电高峰、用气低谷，冬季为用电低谷、用气高峰的能源消费现状，已有部分地区实行了峰谷电价，可以预见今后在全国主要城市必然要推行峰谷电价，而随着天然气的广泛使用，也必将会实行峰谷气价，而燃气空调的使用时间正赶上峰值电价和谷值气价，必将大大节省运行费用。以目前日本燃气空调用户来说，由于国家实行了峰值电价和谷值气价，鼓励夏季更多地使用天然气，其运行费用就比电力空调低一倍以上[9]。

另外，发展燃气空调还能为国家带来很大的社会效益，提高天然气管网的利用率，降低相对维护成本。目前的天然气输送管网的利用率很低。以陕北到北京的天然气输送管道为例，由于季节供气不平衡，管线供气能力有30个亿，实际用气只有10多个亿，管网利用率只有30%左右，冬夏差非常大，冬季高峰的平均用气量是夏季最低月份的平均用气量的5倍[2]，季节不平衡非常严重，最直接的后果是经济成本加大。虽然建设地下储气库可以解决用气不平衡问题，但成本依旧很高。因此，发展燃气空调，提高管网利用率的同时也降低季节用气的不平衡性，有“一举两得”的功效。

目前，西部大开发是我国的一项重大经济发展政策，西气东输又是西部大开发的一个重要组成部分，也是我国的一项重要能源调整政策。合理利用天然气，关系到西气东输政策的成败，而燃气空调则是天然气资源的一种较好的利用方式。从美国加州2001年夏季、2002年夏季发生了几次电力危机和今夏我国众多省份拉闸限电来看，连日高温导致发电厂超负荷运行，其中大量使用电空调器是导致电力危机的一个重要原因[2]，这也说明发展燃气空调，使之与电空调器构成合适的使用比例，从而减少电空调器在夏季对电网的冲击，可以避免类似的能源危机在我国发生。

4.结论 发展以天然气为能源的空调，有利于保护环境，解决电力紧张和用电峰谷差增大的问题，同时也可以减小用气的季节不平衡性，提高天然气输送管道的利用率，降低天然气输送成本。随着天然气价格和电力价格趋于合理化，天然气气空调将比电空调器具有更好的经济性。因此，发展燃气空调，不仅符合我国的能源政策，同时有助于我国的能源安全，在“西气东输”工程全面供气时，更好地解决沿海大城市的“西气东用”问题。

参考文献 [1]耿惠彬.燃气发动机驱动热泵性冷热水机组的部分负荷分析.制冷技术，2003(1)

[2]严小军， 张小松， 顾春宁．迎接“西气东输"，积极开展燃气空调的研制.制冷空调与电力机械， 2002， (4)

[3]田贯三，李恩山，马一太，王侃宏.吸收式燃气空调器制冷循环的技术经济分析.暖通空调，2003，30(4)

[4]谢沂峥．浅析燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机在深圳的应用．暖通空调，2002，32(4)

[5]任绳凤，张志刚，蔡波.发展小型天然气空调.天津城市建设学院学报，2002，8(3)

[6]杨昭， 张世钢，刘斌，马一太.燃气热泵及其它供热空调系统的能源利用分析评价.太阳能学报，2001，22(2)

[7]罗丽芬.暖通空调领域的燃气应用.暖通空调，2002，32(4)

天然气在能源转型中的作用范文第4篇

现在，全球能源和化工产品的需求激增，石油和天然气价格上涨，而随着能够大规模低成本的煤化工新技术的出现，使得由煤炭制造化工制品变得越来越有竞争力。同时，全球丰富的煤炭储量，加上煤炭储量丰富的国家提出减少对进口石油依赖的战略，使得煤炭再次被视为化工生产的原料，从而驱动了新型煤化工产业的发展。比如在中国、美国和印度，将煤炭作为化工原料的潜力是最大的。不仅因为这些国家拥有全世界大约一半的煤炭储备总和，还因为他们正面临日益减少的石油和天然气的国内供应，需要寻求降低对国外资源的依赖。其结果是，他们正在探索新型化工产业，例如使用煤气化来制造甲醇，并使之转换成乙烯和丙烯，这二者是今天化工行业的主要原料。

关于如何最佳利用煤炭资源，将是一个持久的辩论。显然，热能和电力将会最引人注目，但越来越多地将煤转换为化工制品的新型煤化工也将是一个相当有吸引力的选择。

本文通过介绍新型煤化工产业的供应链、发展挑战、运作现状及未来发展，让读者全面了解全球新型煤化工产业。

新型煤化工产业供应链

煤化工产业可以被分为传统煤化工产业和新型煤化工产业。前者主要包括合成氨、焦炭、电石和其他子产业的生产；而新型煤化工产业通过煤气化或直接液化，不仅可以发电，还能生产合成氨、天然气以及石油替代品，包括乙二醇、燃油和烯烃等，这与产能过剩的传统煤化工产业有本质的区别。它涉及能量转换的应用，因此在能源战略中具有重大意义。同时，新型煤化工产业的兴起会让能源和建筑工程公司受益，尤其是建筑工程公司，它们在最初几年的受益会更加明显。

在“煤制x”的过程中，煤制化工品可能是最稳定的。首先，这一过程有利可图。许多化工制品是高价值的产品，而煤炭气化可以使用价格相对低廉的煤来生产它们。当石油价格高于60美元/桶时，从项目经济学的角度来看，新型煤化工完全可行。虽然目前国际石油价格连续下跌，WTI原油价格已经由2013年9月初的大约110美元/桶跌到了2013年11月中旬的大约94美元/桶，但这仍然大大高于60美元/桶，也就为发展有成本竞争力的新型煤化工产业，并实现石油资源的补充和部分替代提供了良好的机遇。其次，煤制化工品可靠。目前煤制化工品技术正经历着巨大的市场增长，充分显示了对这一技术的信心。比如在中国，经济的快速增长已经引发了一批煤化工设施的建设。根据美国国家能源技术实验室的统计，到2012年9月，中国有34个这样的设施在运作中。

煤炭通过气化生产的化工制品已经开拓出了其在化工制品中的市场份额，比如全球有9%的甲醇是通过煤炭气化生产的。目前全球甲醇制化学品技术的主要供应商是UOP和Lurgi，它们分别是Honeywell和Air Liquide（法国）公司的化学工程部门。虽然相似，但UOP和Lurgi在工艺过程中使用的催化剂不同，导致产生不同的产品。UOP的技术被称为甲醇制烯烃（methanol-to-olefins，MTO）。该工艺制造乙烯和丙烯，还有一些较重的烯烃。出于这一原因，UOP将其技术与道达尔石化开发的裂化技术配对，将丁烯和己烯转化为乙烯和丙烯。Lurgi的技术被称为甲醇制丙烯，该工艺产生丙烯，但没有乙烯，副产品包括汽油和丙烷。Lurgl的气体生产高级产品经理Claus Grell认为丙烯生产是个优势，因为相对于乙烯，当今市场丙烯的价值在增加。

在其他方面，煤制天然气可能会是液化石油气和常规天然气的一个重要替代品，因为它具有更高的能量转换效率，并且在煤化工产业中耗水量相对较小。而煤制燃油的一些试点项目已经能够大规模运行。但需要注意的是，煤制燃油的转换更有可能只是一个技术上的战略举措，投资者不应对在短期内进行大规模生产抱有很高的期望。

发展新型煤化工产业的挑战

在某种程度上说，发展新型煤化工产业是一个有风险的经济提议。对由煤制造的衍生产品必须非常有选择性，同时选址时要考虑物流。考虑煤制化工制品设施的公司必须权衡是让工厂靠近煤源（这往往是内陆，远离人口中心），还是让工厂更接近于最终产品的消费地或分销地。比如在中东建造的以气体为原料的石化厂就比以煤炭为基础的工厂更有竞争力。

同时，公司面对的挑战不仅是经济和技术方面的，对于环境的考虑也是发展新型煤化工产业的一个主要障碍，这在已经签署了《京都议定书》或者是将二氧化碳作为一种温室气体进行管制的国家尤为突出。此外，煤炭中含有硫、汞、砷和其他污染物。破坏的环境，受损的矿工健康，与煤炭开采相关的意外事故等，都在很大程度上影响着公众对以煤炭为基础的产业的看法。比如在美国，环境方面的考虑是发展新型煤化工产业的一大障碍。不仅美国关注新型煤化工产业中的煤炭气化对环境造成的影响，世界上的其他地区也是如此。比如中国的神华集团就认为，用清洁、资源高效的方式运作以煤炭为原料的设施是公司的重中之重。

提供空气分离装置的法国Air Liquide公司的全球化学品市场高级副总裁Tom Hansen说，与化工制品相关的气化复合物将他们引入了二氧化碳管理计划。工厂在气化过程中使用纯氧气，一个附带的好处是产生的副产品是更纯净的二氧化碳流，这对如油回收一类的市场更有价值。也就是说，化学公司不是将所有多余的二氧化碳排放到空气中，而是将二氧化碳注入地面给油井加压，使其更多产，从而寻机提高原油开采率。Eastman公司就考虑在墨西哥湾海岸项目使用这种技术。该项目从Beulah的煤炭中制造甲烷和化工制品，并且将其二氧化碳副产品运送到位于Saskatchewan北部边境的油田。不过也有观察家指出，这种二氧化碳的市场是有限的。

虽然新型煤化工产业潜力巨大，但亦会充满各种挑战。首先，新型煤化工产业是技术密集型产业，而最尖端的化学制品生产技术远比传统石化产业中的那些复杂。虽然新型煤化工技术近年来发展迅速，但还没有完全成熟。其次，新型煤化工产业是资源密集型产业，在生产中需要大量的煤炭和水，是否有充足的地下水在煤化工厂容量设计和选址时至关重要。同时，新型煤化工产业是资本密集型产业，需要依赖于规模经济，因此大多数应用项目耗资都达数十亿美元。如果国内没有足够的资金，就需要吸引具有资本实力的跨国煤化工公司来进军这一领域，比如蒂森克虏伯伍德、KBR、福陆公司、GE能源集团、西门子能源公司和Prophecy煤炭公司等。但是，如何吸引这些公司来到本国是个巨大的挑战。

全球新型煤化工产业的实际运作

多年来，几家中国和美国的公司已经通过煤炭气化来制造肥料。此外，南非的萨索尔公司（Sas01）几十年来一直在它从煤炭中生产合成燃料的费一托（Fischer-Tropsch）工艺中，生产α-烯烃等化学品作为副产品。

同样，位于美国田纳西州Kingsport的Eastman公司已经有将近25年从煤炭中制造化工制品的经验。该公司通过煤炭气化生产甲醇，并将它转换成乙酸、醋酸酐和醋酸纤维。正是由于在这方面的经验，该公司鼓励进一步投资煤炭。虽然近年来该公司以煤炭为基础的产品只占其产品量的大约20%，但是却占其利润的一半左右。Eastman的公司战略和市场营销高级副总裁Mark Costa说，“气化设施一直是我们成功的巨大推动力。”

在美国，北达科他州Beulah的Dakota气化厂从煤炭制造合成天然气，以及氨和其他化学品。而在印度，煤炭也备受关注。印度天然气管理局与Coal India有限公司签署了一份关于煤炭气化项目谅解备忘录，该项目将会每天消耗5000公吨煤炭，生产尿素化肥3500公吨。

新型煤化工产业的未来

今天，世界越来越关注低碳、高效率和清洁能源的发展。未来的能源发展将建立在一个新的能源生态系统之上，集中于更有效地利用能源（包括更高效的能源转换和提高资源利用率），并且是可基于各种能源的有效整合，以形成—个低碳、高效、清洁的以“接近零排放”为特点的系统。鉴于煤炭将继续长期发挥主导作用，新型煤化工产业涉及的清洁煤的能量转换将是建立新的能源生态系统的关键。

天然气在能源转型中的作用范文第5篇

【关键词】双燃料船舶 天然气发动机 技术应用

船舶运输是重大货物贸易的重要交通支撑，因此在国内外的经济贸易中占据重要的地位，据数据统计船舶行业的废气排放量达到飞机排放的两倍之多，到2020年世界航运的燃油需求量将达到4亿多吨，但是世界的石油燃料正呈现逐渐减少的趋势。我国更是一个贫油国家，但是石油的消费量却占世界的前列，所以越来越多的可替代清洁能源被应用开来，如乙醇、天然气、太阳能、液化石油气等。其中天然气的资源最为丰富。现今在船舶上主要采用柴油和天然气混合的动力发动机，并且天然气的应用占有量逐渐增加，这都将大大的减少船舶的燃料成本，有效的减少船舶对环境的污染，因此天然气发动机船舶的技术应用的研究也得到深入的发展。

1 液化天然气的概述和天然气船舶应用

1.1 液化天然气的特点

液化天然气是以液态的形式存在的天然气，当天然气的气压低至零下162℃的状态就会成为液体，现今在船舶发动机的燃料应用中多采用液化天然气，具体的天然气的特点有：（1）成本低，液化天然气因为资源丰富，在世界许多国家都存在大量的天然气资源，并且采集难度不大，因此成本较低。（2）绿色环保，天然气资源是一种无色、无为、无毒的能源，应用到发动机中排除的气体不会对环境造成影响，因此具有绿色环保的特点。（3）使用安全，天然气可以直接在动力发电机中进行运用不需要转换，同时天然气的密度要比空气轻，因此在泄露后可以快速的散发，不会产生污染。

1.2 液化天然气成为船舶燃料的经济性

从我国总体的船舶发展来看，绝大多数依然采用柴油燃料，船舶燃料成本较高，污染严重。运用天然气作为船舶的动力能源最大可以代替80%的柴油资源，并且可以完全的满足船舶的运行需求，可以将原有的船舶燃料费用的成本降低到25&左右。同时运用天然气能源可以有效的减少废气的硫化物的排放，有效的减少对空气的污染，再者船舶的噪声污染也相应减弱。因此具有强大的经济性特征。

1.3 天然气发动机船舶的发展前景

国家港口贸易进一步发展，中国已经成为了世界规模最大港口集群地，并且数据显示我国的沿海区域污染较为严重，国家在“十二五”规划中明确提出要大力推动节能减排船舶的发展，重点发挥液化天然气对柴油燃料的替代作用，我国河湖众多，内河航运也相应的发展起来，因此天然气船舶的发展将有一个更加广阔的发展前景。

2 浅析船舶发动机天然气应用的关键技术

大型的液化天然气船舶在国内外将得到更大的推广空间，天然气船舶是集资金密集型、技术密集型、知识密集型于一身的制造产业，因此需要强大的技术作为支撑。在这之中有许多关键的技术需要进一步的研究以深化发展。

2.1 天然气船舶的电子控制系统技术探析

天然气船舶运用双燃料发动机，在这之中有效的电子控制系统是发动机正常运作的重要支撑。船舶的电子控制系统主要分为三个部分包括传感器、控制器以及执行器。传感器的作用是把船舶发动机的运行信号转变成电信号元件，然后传达到控制器，控制器可以对船舶的运行状态进行控制分析，在转化成控制信号传达到执行器中，执行器根据具体情况使船体运行达到最佳状态。这一个整体的过程有许多的技术构成，如天然气喷射阀的驱动电路设计，传感器的型号选择与安装等。

2.2 天然机发动机舱室的设计技术

天然气船舶的舱室是整个船体的核心，尤其是在大型的船舶中更是占据重要的地位，在双燃料发动机中一般要安装两个或者两个以上的发动机舱室，对发动机舱室的设计和安排也需要运用精密的技术分析。如在设置发动机舱室时要尽量的使舱室面积达到最小，舱室的壁体一般不能出现漏缝通风的现象。在船舶的舱室还应该安装一定的机械式通风机，这样对泄露的气体进行快速的排除。还有管路的气体探测系统的设计和配置，要发挥探测器的有效性，需要在探测器安装时考虑气流对探测器的影响。这些都需要强大的技术支持。

2.3 气体燃料管的安装技术

气体燃料管的作用是把液货仓的液态天然气传输到发动机的机舱，在气体燃料管进行安装时，不应该将燃料管设置在人群较密集的起居活动室货船舶服务区以及控制站，这样就需要将气体燃料管绕开这些地区而延伸到这些场所以外的地区，如果燃料管的连接部分在开合的甲板上，就需要用运用全焊透的对接焊接头，同时要用100%的射线进行检查，这样就对船舶的焊接技术提出了较高的要求。

2.4 天然气船舶的发动机应用技术

天然气船舶的发动机是船体正常运行的动力工作装置，在双燃料发动机中，会经常进行气体的转换，在转换的过程中要保持发动机的稳定，并且不能使发动机的推进电路中断，为了完成这项工作需要对发动机的曲轴箱安装单独的透气管，曲轴箱需要安装探测仪器或者等效设备。同时在发动机的排气总管上应该安装安全阀和奇特的防爆设备。这些都需要有强大的技术支撑。

2.5 船体运行的控制和监测技术

天然气船舶的正常运行需要对船体的整体动力运行进行监测和控制，避免出现气体泄漏或者运行不正常的现象，从而保证船舶的运行安全。因此要在船舶中建立一个安全监测系统，根据CCS《规范》的具体要求进行监测设备的设置。设立相关的安全预警系统。

3 结语

天然气船舶的应用不可以有效的节约船体的燃料成本，同时还能有效的减少对环境的污染，所以天然气船舶将会因其巨大的优势将在未来拥有更广阔的发展空间，众多的相关的技术研究也将进进一步的发展，不论是船舶发动机的电路系统控制还是天然气输送管道和天然气舱室的设置和安装等，都将得到更加深入的发展。

参考文献：

[1] 马志超.船舶发动机天然气应用的关键技术研究[D].武汉理工大学，2012.