林建：含天然气压力能综合利用的绿色多能系统融合与规划

编者按：“第二十届中国分布式能源国际论坛”于2024年10月29日在北京召开，本次大会由由中国能源研究会指导，中国能源研究会分布式能源专委会、中国能源网主办。会上，四川省循环经济协会能源低碳发展专委会副秘书长林建做了主题为《含天然气压力能综合利用的绿色多能系统融合与规划》的报告。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

2023年中国的天然气消费表现非常好，在过去的几年当中，由于疫情的原因，天然气的消费经过了短期的下降之后，重新回到了增长的轨道。2023年全国天然气的消费量达到了3945.3亿立方米，同比增长了7.6%。其次，发电用气、城燃和工业用气较快增长。第三，沿海地区天然气的消费增长非常快，分区域来看，中国天然气消费增速最快的是东南沿海和西北地区。

第二个特点表现在天然气的产量持续增长，2023年中国天然气的产量达到了2324亿立方米，包括煤制气和页岩气，增长了5.6%。

第三个特点表现在进口气恢复增长，对外依存度小幅回升。2023年全国天然气进口量是1656亿立方米，增速为9.5%，对外依存度42.3%。管道气占40.6%，LNG进口量占到19.4%。

第四个特点表现在天然气供应保障能力持续提升，首先，天然气的供应规模在稳步提高，其次，基础设施方面也在逐渐完善，特别是管道的里程和输送能力持续增加。

天然气从地下井网开采出来之后存在着较大的压力，在中国当天然气提取出来之后，主要是通过调压阀、减压阀来卸压，通过门站和配气站的调节阀截流减压后供应给用户，但是这种方式实际上对于压力之间的压差造成浪费，我们学校和中国石油西南油气田新能源事业部积极地开展相关的研究，设计出一种特别的装置，通过这种装置对压力的压差进行发电。

在这个过程中，通过井口及其管网、管道、门站最终到达用户，这种压能发电的优势可以避免光电的不确定性，而且时间很长，劣势就是现在天然气压差发电国家还没有相关的政策出台，而且还有许多的问题需要解决，消纳、上网都存在相当大的问题。

为了消纳和利用压能发电，我们通过构制这样的一个综合的电力系统来进行压差发电，采用带有热泵补热系统的压力发电方案，并考虑压能发电和补热的能量波动采用对应的优化调度策略。

通过我们的模拟仿真显示，这样可以有效降低电网的整体调度成本，提高整个系统运行的经济性。此外我们为了解决城市天然气的压能利用低的问题，消纳压差所发电量，通过构建集中的充电站，来给电动车进行充电，并且可以换电，有效解决了上网难、并网难的问题，而且提高了城市清洁能源的利用率。

还可以设计一个虚拟电厂，利用虚拟电厂的多能综合系统来考虑储能，采用合适的规划和调度策略，考虑风光的不确定性，系统的充电行为以及用户端需求负荷响应的情况下，通过天然气的压差发电，引入虚拟电厂，就能明显提高虚拟电厂运行的经济性，并可以解决天然气压力消纳和并网困难的问题。