天然气长输管网在进入城市门站、场站调压时,需要将高压气体降至适配下游用气的压力。
长期以来,这一过程主要依靠减压阀完成,压力能以节流形式被直接消耗,既造成可观的能源浪费,也使低温效应带来结冰、冰堵等运行风险。
与此同时,传统调压流程为保障下游供气温度,往往需要额外复温环节,部分场景依赖燃气加热炉等外部热源,增加能耗与排放,制约了压差发电在更大范围推广。
从原因看,天然气减压发电并非新概念,但关键难点在于“既发电又安全复温”。
气体在膨胀过程中温度下降,冬季低温与高含水等工况叠加,易引发设备结霜、管路堵塞等隐患;若依赖外部补热,则会抵消压差发电的节能减排收益,经济性与低碳属性难以统一。
因此,行业迫切需要一种在不增加燃料消耗的前提下,能够稳定实现复温、避免冰堵并保证供气安全的系统方案。
此次在山东曲阜投入运行的示范系统,围绕上述瓶颈提出原创性“零碳复温”流程:在回收压力能并发电的同时,对出口天然气进行流程化复温,实现全流程不额外消耗天然气及电能,减少对外部热源的依赖。
项目团队介绍,该系统实现核心装备及工艺100%自主化,发电系统最高功率500千瓦,预计年发电量超过330万度;更为关键的是,在冬季零燃料、零外部补热条件下,出口温度可保持在0℃以上,从根本上缓解了低温结冰对工程应用的制约。
这一突破的影响具有多重维度。
其一,能源利用层面,压差发电将原本在调压中“白白损失”的低品位压力能转化为电能,形成可就地消纳的增量电源;对于门站、场站等连续运行负荷,能够提升能源自给能力。
其二,安全与保供层面,系统关键电气设备采用高安全等级设计,并网后实现电网调控与天然气管网系统耦合运行,在保障天然气稳定供应的同时,实现“站用电优先、余电上网”的运行模式,有助于提升场站运行韧性。
其三,减排与转型层面,零外部补热的流程设计避免了传统复温可能带来的燃气消耗与碳排放,为建设零碳天然气场站提供可复制的技术路径,进一步拓展了天然气基础设施的低碳化空间。
面向对策与推广应用,业内普遍关注三方面工作:一是以示范项目为牵引,形成可标准化、可规模化的工程方案,完善不同压力等级、不同气质条件下的设计与运行参数,提升系统适配性;二是强化全生命周期安全管理与并网协同机制,推动天然气场站、配电系统与调度平台的信息联动,确保“发电—调压—复温—并网”各环节稳定运行;三是加快产业链配套与成本优化,在关键装备可靠性验证、运维体系建设、标准规范完善等方面形成合力,为更大范围落地创造条件。
从前景判断看,我国天然气管网门站数量多、覆盖范围广,调压环节分布式、连续性强,为压差能回收提供了天然场景。
随着电力系统对分布式电源、就地消纳与灵活调控需求提升,零碳复温压差发电有望在更多门站与工业园区场站复制推广,使“天然气门站”逐步具备“分布式零碳电站”功能。
若在更广泛区域实现规模化应用,不仅可释放可观的零碳电量潜力,也将为能源系统综合效率提升、基础设施绿色升级提供新支点。
天然气压差发电系统的成功投运,不仅是一项技术突破,更是能源利用理念的深刻转变。
它将原本被视为"浪费"的压力能转化为清洁电能,体现了循环经济和绿色发展的内在要求。
随着该技术的推广应用,我国能源系统的效率将进一步提升,为实现碳达峰、碳中和目标提供有力支撑,同时也为全球能源转型贡献中国智慧。