利用煤层气建设“分布式能源系统”的可行性研究

到 了迅速发展 ， 近几年 国内的上海 、 北京 、 广州等地也有成功应用 的实例 。我 国有丰富 的煤 层气储藏 ， 有成
功 的技术 和设备 。在 煤矿 附近就地建设“ 分布式能 源系统”， 可提 高煤矿 的安全性 ， 减少 污染 物的排放 ， 提
高 能源利用 率 ， 节约能源 ， 改善能源供应 ， 投资省 、 见效快 ， 良好 的经 济效益和社会效益。 有 关键词 ： 分布 式能源系统； 煤层 气； 利用
生和排 放 。利用 燃 气 内燃 机 组建设 的分布式 能 源 系 统 ， 常规 的燃 煤 电厂 的污染 物 的排放 比较 见 表 １ 与 。
表 １ 燃 气 内燃 机 与 燃 煤 机 组 排 放 污 染物 比 较
排放物
燃 煤 机组
实现 热 、 、 联 产 的 “ 布 式 能 源 系 统 ” 电 冷 分 。这 些 都 是建 设 在用户 端 的 分 布式 能 源 系统 。 近几 年 来 ， 在 山西 、 南等 地也 有 一 些 专 门用 煤 层 气 作 燃 料 的小 河
这将 有 利 于改善 我 国的能源 结构 和能 源供 应 。
电和热 回收设备 组 装 在 一个 底 盘 上 ， 体 出厂 供 给 整
用户 ， 使用方便。国外 的许多公司厂家在 国内都设 有制 造厂 或分公 司 ， 方便 客户 联 系和供 应 。 在 我 国 国 内有 山东 、 苏 等 地 的 多家 工 厂能 够 江
随着 我 国经济 的迅 速 发展 ， 电力 的 需求 也 在 对
快 速增 长 ， 近几 年来 在 全 国各 地 拉 闸 限 电 的情 况 有 增 无减 ， ２ ０ 在 ０ ４年全 国已有 ２ ０多个 省 市拉 闸 限 电 ，
的 生产需 要很 多 电力 。 目前 ， 布 式 能 源 系统 的发 分
电量 的 ２ ％ 以上 。 ０
电是 煤 矿 生 产 的 唯 一 动力 和 最 重 要 的安 全 保 证 。一 般 的煤矿 供 电系统 原理 如 图 １ 由图 中可 以 。
看 出 ， 自变 电所 Ａ 的输 电线 甲和来 自变 电所 Ｂ的 来 输 电线 乙 同 时 给煤 矿 变 电所 供 电。但 是 ， 别给 变 分
由此 可见 ， 约能 源对 我 国是 多么 的重 要和 迫切 。 节 １４ 有 利 于缓和 电力供应 的 紧张局 面 ．
３ 经济性
由于 “ 分布 式 能 源 系 统 ” 多建 设 在 能 源 产 地 或
用户 附近 ， 气体 不用 远距 离输 送 ， 既省 去 了气体 收集
输送 过程 中 的投入 和 损 耗 ， 省 去 了大 笔 的管 网建 也 设 与运行 费用 。煤 层 气 的 产 地 多 在煤 矿 附近 ， 矿 煤
品， 供选 用 。 由于 国产 设备 价格 便宜 ， 仅相 当于进 口 设 备价 格 的 １２～１３ 所 以在煤 层 气 电站 的建 设 中 ／ ／，
多被采用 。
产量 ３％ 的 主要能 源 和原 材料 ， ０ 如果 按单 位 Ｇ Ｐ计 Ｄ 算 能源 的 消 耗 ， 美 国的 ４ ３倍 ， 是 ． 日本 的 １． １５倍 。
行 的费用 ， 省 去 了输 变 电过 程 中约 ７ 的 电能 损 也 ％
０ ０ ．５
—０
１３ 改善 能源 供应 、 约能 源 ． 节
燃 气 内燃 机 在 国外 已有 几 十 年 的历 史 ， 已形 成 从 几 十千 瓦到几 千 千 瓦 的 系列 产 品 ， 的厂 家 将 发 有
我 国 的 能 源是 以煤 为 主 ， 占总 量 的 ７ ％ 以 上 ， ０
天然 气 不到 ３ 。我 国有 丰 富 的煤 层 气 （ 当于 石 ％ 相 油 天然 气 的储 藏 量 ） 它 是 可 与石 油 天 然 气 相 比 的 ， 高 效优 质能 源 。如果 能将 这 些优质 的气体 能源 加 以 充 分利 用 的话 ， 大 大增加 我 国的气 体燃料 可 用量 ， 将
随 着 能源 问题 的 突 出 ， 近几 年 来该 技 术 在 我 国 也逐 渐受 到重 视 ， 上 海 、 京 、 州 等 地 已有成 功 在 北 广
应用 的实 例 。除 了 国 家 制 定 了一 些 导 向性 的政 策
外， 各地 政府 也 出 台了一些 鼓励 性 的政策 。
１ 建设 的必要性
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问 题 探 讨
利 用煤 层 气 建 设 “ 分布 式 能源 系统 ’ ’ 的可 行 性研 究
高 书歧
（ 海 电气 电站 集 团 ， 海 上 上 ２０ ３ ） ０ ０ ０
摘
要： 由于“ 分布式 能源 系统 ” 具有能源利用率高 、 占地省 、 投资少 、 保好等 优点 ， 环 近二三 十年在 国外得
发 电站 。到 ２０ ０ ４年年底 ， 国共安 装 热 电联 产 机组 全
ｓ２ ｏ
大
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ｌ
Ｎ Ｏ
ｌ
Ｔ Ｐ 固体废弃物 Ｓ
１ 大
３１ ｋ ， ０ 万 ｗ 目前 ， 有许 多项 目处 于 在建 和筹建 中。 仍
２３ 设 ． 备
燃 气内燃 机
～ ０
０５ ．
０２ ．
中 图 分 类 号 ：Ｄ １ ． ７ Ｔ ７ ２ ６ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ５ ２９ （０ ６ ０ ． ０ ０ ０ １０ ． ７ ８ ２ ０ ） ３ ０５ ． ３
我 国的煤 层气 贮 藏 丰 富 ， 已查 明的 浅层 煤 层 就
国生产的 １． 亿 ｔ ９５ 原煤 中能够保证安全生产 的不到 １ １ 亿ｔ ， 近８ ｔ 其他 亿 是用矿工的生命换来 的“ 带血 的煤 ” 。
所 关心 的 问题 。近 二 三 十年 来 ， 国外 兴 起 了一 种 在 新 的 能源 技 术 —— “ 布 式 能 源 系统 ” 由 于其 投 分 。
煤层气有关。如何治理和利用煤层气是 关系到煤矿 安
全 的大问题。如果在煤矿开采之前或 者开采过程 中有
计划地 、 主动地将其加 以开采抽 取利用 ， 减少煤矿 开采
５ Ｃｏ ｌ３／ ０ ６ ０ ａ ２ ０
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１２ 环 ．
保
层气 就有 ３ ０多万 亿 ｍ ， 当于 约 ４ ０亿 ｔ 准 煤 。 相 ０ 标 若全 部用 以发 电 的话 可发 电 １０万亿 ｋ ・ ， ０ Ｗ ｈ 这一 巨大 的资源 宝库 ， 是建 设 “ 布式 能 源 系 统 ” 分 巨大 的
Ｃ， Ｏ 。这是—个 巨大 的污染源 ， 须加 以治理 。 必
“ 布式 能 源系统 ” 术 在 国外 已有 ２ ３ 分 技 ０～ ０年
的历史 了 ， 国内也 有十 几年 开发研 究 的历 史 ， 在 并且
国 内已有成 功 的 事 例 。如上 海 的一 个 休 闲 中心 ， 用
２× ６ Ｗ 的柴 油 发 电机 组 ， １ ８ｋ 在满 发 电的 同时 每 小
１１ 安 ． 全
供
１１ １ 生产 安全 ． ．
根 据长期从 事煤矿 安全 的张院士介 绍 ，０４年 我 ２０
图 １ 煤矿 供电系统原理
收 稿 日期 ：０ ５ １ ． ２ ２０ ． ２ １ 作者简介 ： 书岐 （９ ０一） 男 ， 高 １４ ， 山东平度人 ， 高级工程师 ， 从事节能技术及新能源 的研究与应用工作 。
另据统计 ， 国煤炭行 业 的重大事 故有 ７ ％ 一８％ 与 我 ０ ０
气 就有 ３ １—３ ５万 亿 ｍ ， 世 界第 三位 。煤 层 气 的 居
主要 成分 是 甲烷 （ Ｈ ） 它 是 与 天 然 气 相 当 的优 质 Ｃ ，
高效 的能源 。如何 利 用这些 宝 贵 的资源 一直是 人 们
生产 以气 体 为燃料 的内燃机 。胜 利油 田动 力机 械集 团生产 的燃气 发 电机组 ， 于煤 层 气 发 电 的 已有 ３ 用 ０
多 台 ， 且形 成 了从 几 十 千 瓦到 两 千 千 瓦 的 系 列产 并
我 国是 能 源 消费 的大 国 ， 所拥 有 的能 源 资源 但
却相对 贫 乏 。能源 资源 的人 均 占有量 还不 到世 界人 均 占有 量 的 １ ８ 由于 种 种 原 因 ， 国 的能 源利 用 ／。 我 率仅 有 ３ ％ ， ３ 比发 达 国家 低 １ ０个 百 分 点 。中 国 的 Ｇ Ｐ约 占全世 界 Ｇ Ｐ比重 的 ４ ， 消耗 了全 球 总 Ｄ Ｄ ％ 却
物 质基 础 。
２２ 技 ． 术
随着工 业 的发展 ， 境 的污染 也越 来越 严重 ， 环 几 乎 到 了地球 所 能承 受 的极 限 。环 境 问题受 到 世界各
国的普 遍 关切 ， 别是 对 大气 的保 护倍 加 重视 。 特 Ｃ 是大 气温 室效 应 的主要 污染 源 。我 国 是煤 炭 生 Ｏ 产和 消 费的大 国 ， 随着 大量 煤炭 的 生产 ， 国每年 约 我 有 １０亿 ｍ ６ 的煤 层气 排 放 到 了大气 中。 由于 煤 层 气 的温 室效 应是 Ｃ 的 ２ ２ Ｏ １～ ４倍 ， 就是 说 我 国就 也 煤炭生产一项每年就向大气排放相 当于 ３２０ ｍ 的 ０ 亿
过程 中的排放 ， 将会大大减少煤矿事故 。
１ １２ 用 电 安 全 ．．
资少 、 占地省 、 源利 用率 高 、 保效 果好 等优 点 ， 能 环 在 国内外 受到 了普 遍重 视 ， 到 了迅 速发展 。 得 所 谓 “ 布式 能 源系 统 ” 是 指 在 用 户 附近 或 是 分 ， 在 小规 模 能源综 合利 用 现场 ， 根据 能源不 同的 品位 ， 向用 户提 供 不 同 的需 求 。“ 布 式 能 源 系 统 ” 够 分 能 实 现热 、 、 电 冷联 产 联 供 ， 这 些 宝 贵 的 资 源加 以梯 将 级 利 用 ， 能 源 利 用 率 提 高 到 ７ ％ 一８ ％ 以 上 ， 使 ５ ５ 这 样 使 总 的能源 利用率 提 高一倍 多 。 该技 术能 源利 用率 高 、 能效 果好 ， 欧美 一些 节 在 发达 国 家 受 到 特 别 重 视 。在 上 世 纪 末 ， 国 就 有 美 ６００ ０ 多座 分 布式 能源 系统 ， 发 电量 占全 国总发 电 其 量 的 ９ ， 北 欧一些 国家 使 用得 更 多 ， 到 全 国发 ％ 在 达