浅谈微型热电联产的发展

【摘要】：热电联技术传统上只在服务于社会和行业的大中型设施中应用。但随着人们思维方式的转变，此项技术的发展己经开始面向住宅家庭。对于家庭用户来说，通过降低能源使用量来节省能源开支，减少碳排量是可能的，正是这一潜力推动了住宅区微型热电联产的发展。
　　【关键词】：热电联产能源节能
　　就工艺性能而言，热电机组有很大的可调性和节能适应性，也就是说在同样的供热量和供电量条件下，同一个热电厂的运行方式可以是节能的，也可以是不节能的。这不仅取决于热电厂自身节能运行模式的选择，也取决于电力调度方式，以及相关政策和规章正确与否。“节能优先，效率为本”不是一句空话，需要每一个部门、每一个企业和社会的每一个环节认认真真地进行落实和配合。
　　节能效益热电共享
　　目前在中国能源行业中，市场化程度日益深入，煤炭已经完全商品化，热和电也都逐步商品化，将节能的好处归电或归热都不合理。电和热都应体现符合市场机制的商品属性，节能效益应该化为市场的优势，通过市场这只无形之手来优化整合热电产业，保持她在中国节能环保和可持续发展中的重要作用。我们认为应该将热电联产的节能效益合理分摊给热和电，建议采取“节能共享方法”来核定热电厂的节能效益。欧洲主要的燃气锅炉公司正大力投资微型电联产（MicroCHP），该技术利用天然气来加热和发电，可满足家庭用户的部分电力需求。近三年来，支持微型热电联产概念的产品层出不穷。在微型热电联产系统中，微型热电联产设备取代了中央燃气加热锅炉，它除了能如常供应热水外，还能满足大多数家庭的用电需求。
　　美国能源部支持CHP和CCHP
　　美国能源部本着建立起行之有效的研究、开发和商业化的目的，广泛而深入地参与了CCHP领域的合作，目前CCHP是美国能源部所属能源效率及可再生能源办公室执行的一个较大项目的其中一部分，能源效率及可再生能源办公室与工业部门协作共同推动小型热电联产（CHP）的使用，CHP提供了高效的、经济的、环保的和安全的能源，1998年12月1日在CHP首脑会议上，美国助理国务卿Dan.W.reicher宣布了一个旨在2010年使CHP容量翻番的国家目标，这就是说美国要在2010年前再增加4600万kW装机容量的小型热电联产能力。美国国家环保局、美国热电联产协会表示要为达到这个目标而努力。
　　（1）工业技术办公室支持CHP的挑战，它的任务是在于消除制造和工业过程中妨碍CHP系统实施的障碍。
　　（2）负责州和社区规划的建筑技术办公室也支持冷热电联产（CCHP）计划，因为CCHP致力于它的技术在建筑业的综合一体化。
　　（3）电力技术办公室正在制定计划，以消除在重组电力市场上对分布式发电上网的障碍。
　　（4）联邦能源管理项目也正在寻找CHP在联邦设施中应用的机会。
　　目前CCHP组织将抓住各种机会和排除障碍以使CCHP技术在建筑业上被广泛地应用，同时与那些关注扩大CHP市场的部门合作，寻求适宜的行动计划。
　　热电联具备以下优点
　　1节能：热电冷联产系统将发电过程中产生的废热用来供热或制冷，充分利用了一次能源。
　　2环保：热电冷联产系统采用天然气作为能源，燃烧排放物对环境无污染。
　　3安全：区域建筑物采用热电冷联产系统后，其供电不受电网限制，确保了用户的供电安全和供电质量。
　　4平衡能源消费：热电冷联产系统减少了小区或建筑物对城市电网的电力消耗，并增加了燃气消费，对缓解电力紧张，平衡能源消费者具有积极作用。
　　冷热电联产的特殊意义
　　电力是我们经济发展的原动力，从钢铁、化学工业到制造业，从保健到文化教育，无处不在，今天，供热、制冷及湿度控制系统对于商业、教育、保健及居民生活领域已显得十分重要。事实上，能源的主要用途之一是给建筑物提供采暖、卫生热水、除湿和制冷。
　　冷热电联产系统在大幅度提高能源利用率及降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力，有专家作了这样的估算，如果从2000年起每年有4％的现有建筑转向CCHP从2005年起25％的新建筑及从2010年起50％的新建筑均转向CCHP的话，到2020年的二氧化碳的排放量将减少19％，如果将现有建筑实施CCHP的比例从4％提高到8％，到2020年二氧化碳的排放量将减少30％，CCHP既能生产电能，电能可以就地利用或向电网输出电能，或者输出轴功率，还可以提供制冷、供热和湿度控制，卫生热水，这样有90％以上的燃料可以转变为有用能量。冷热电联供系统与远程送电比较，可以大大提高能源利用效率。大型发电厂的发电效率为35％～55％，扣除厂用电和线损率，终端的利用效率只能达到30％～47％，而CCHP的效率可达到90％，没有输电损耗，冷热电联供系统与大型热电联产比较，大型热电联产系统的效率也没有CCHP高，而且大型热电联产也有输电线路和供热管网的损失，显然CCHP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都是十分有利的。
　　CCHP与中国
　　我国目前经济发展水平和居民收入水平来看，在城镇已经进入暖通空调大发展时期，我国在暖通空调方面有可能实现跨越，对于如何把握暖通空调发展方向应尽早研究。
　　小型电站是21世纪的新电源，最具经济潜力
　　21世纪21个设想中第一个设想是能源“我是你的地方电站”，文章说：“到21世纪，差不多人人都有个涡轮机。它们以棕搁油或沼气为动力，确保家电设备正常运转，假如你的电力自给有余，你还可以把多余的电出售给当地电网”，“这是2009年的夏天，我家有两只电表，分别显示电力的‘输入’和‘输出’。显示电力‘输入’的电表在绝大多数情况下都在转动，不过偶尔在电力不足或电价上涨时，我家地下室里的一台小发电机就会运转起来”，这是小型电站的一种型式，另外的型式就是本文所讲的小型热电联产和冷热电联产，用高科技武装起来的小型电站CHP、CCHP耗能低、可靠性高、效率高、低排污，具有很大的优越性，是提高能源利用效率、降低冷热电成本和保护生态环境的重要措施，美国把小型电站看作是有助于美国保持在21世纪全球竞争力的优势，可见其重要性。
　　20世纪初以来的传统观念是，发电机组容量越大，效率越高，单位千瓦的投资越低，发电成本也越低，因而电力工业的发展方向是“大机组、大电厂和大电网”，但是由于高科技的发展，分布式的小型电站，特别是CHP、CCHP的发展，小电站的好处已经超过了“大机组、大电厂和大电网”，我国应当走大电网与为数众多的小型分布式电站相结合的道路。
　　要严格控制为楼宇采暖建设大型热电联产电厂和大型供热管网
　　结束语
　　中国要建设资源节约型和环境友好型社会，要实现可持续发展，能源利用效率必须得到提高。不仅要提高发电效率，也要提高供热效率，而热电联产可以提高能源系统综合利用效率的优势应该得到充分重视。要想使中国的能源综合利用效率提高到65％以上，仅仅依靠超超临界发电机组是不可能实现的，必须有更多的综合利用效率更高的热电联产系统的配合，中国的可持续发展才能确实得以落实。
　　每一个热电厂都是根据各级政府的发展规划建设的，都执行了相应的审批程序。由于规划的不落实造成一些热电企业热负荷不能落实不是热电厂的错误，也不是他们的利益所在。不能因为各级政府的工作失误，或者各级政府之间的某些争执，将节能环保的投资者作为牺牲品，视为打击的对象，这是一个原则问题。中国的可持续发展必须调动这些节能环保投资者的积极性，无论她属于央企、国有，还是民企、外资。