能源环境工程热电联供技术应用研究

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　　【摘 要】近年来，我国能耗的急剧增长，由此引发的环境问题也日趋严重，这已成为制约我国经济可持续发展的一个重要瓶颈。热电联供系统是一种建立在能量梯级利用基础上的，将供热及发电过程一体化的多联产能源系统。热电联供技术做到了将基础设备与高新技术完美整合，令能量实现了梯度性的使用。这在一定程度上既提高了能源的利用率，避免了不必要的浪费，还节省了一定的投资资本，对我国能源环境工程以及生态环境保护都具有一定的积极作用。对此，本文将针对能源环境工程热电联供技术的应用展开研究。
　　【关键词】能源环境工程；热电联供；技术应用与研究
　　能源不仅是人类生存和发展的重要物质基础，也是当今国际政治、经济、军事和外交关注的焦点。能源和环境问题是人类发展面临的重大问题，寻求经济发展、能源与环境的相互协调发展，实现可持续发展战略的观念，已经成为各国政府和人民的共识。根据我国当前的现实情况不难发现，我国能源的人均占有率相对较低，并且各个地区的分布差别较大，伴随着社会需求的迅猛增加，能源供给侧矛盾也越发突出。再加上能源利用技术的缺陷，我国能源利用率也相对较低。随着经济的发展，我国对能源的需求日益增加。根据国际能源署预测，到2035年，中国将成为世界上最大的能源消费国，比美国还高出，但是我国能源的人均率却与美国相差甚远，甚至还不到欧美国家人均能源消费的一半。中国煤炭消耗占据主导地位，其次使用较多的能源是石油，之后才是水电、核电、风能、太阳能，天然气使用最少。在以煤炭为主的能源结构和单一的能源消费模式下，暖通空调用能带来了严重的大气污染。污染物的大量排放加剧了对环境的污染，酸雨、雾霾在近年来频繁发生，全球温室化的不断加剧，这些都造成了重大的经济损失，给人们的生活带来了严重的影响。如果继续采用以煤为主要能源，传统的暖通空调的能源消耗会不断增加，甚至造成更加严重的环境问题，因此能源环境工程热电联供技术的研究则更有实际意义。
　　1 能源环境工程热电联供系统与不足
　　1.1 热电联供系统
　　热电联供系统具有很大优势，当热能和电能需求达到平衡时，热、电联产系统才是最经济的。系统拟定应根据日、月、年不同时段变化的热、电负荷曲线，制定出最佳的系统配置方案，并提出合理的运行模式和运行方案，是一个十分复杂的研究课题。各个地区应根据实际情况，综合考虑地域的气候，经济状况，对供热的需求以及天然气、电的供应条件和价格，因地制宜，而不是生搬硬套。热电联供系统的推广首先要保证经济效益。由于分布式能源的初投资大、技术含量相对较高，对维护人员的素质要求相应严格，所以适合在人才聚集经济发达的地区开展，并不是所有的情况都适合发展热电联供。
　　1.2 能源环境工程热电联供系统的不足
　　1.2.1 行业分割和利益的影响
　　目前，电力企业长期处于垄断地位，而热电联产技术的应用必然会影响电网公司的收益，因此热电联供技术的推广经常会受到电网公司的阻力。电力部门很少考虑用户侧的冷负荷和热负荷的需求，而建筑行业考虑冷热负荷却通常不考虑发电的事情，而热电联供技术却是需要不同部门和行业的密切配合才能很好发展的新生产物。
　　1.2.2 技术的不成熟
　　尽管热电联供系统在西方国家已经得到广泛应用，但在我国由于起步和发展较晚，已经建成并投入使用的热电联供系统的数量也比较少，加之技术和经验的不足，导致我国在发展热电联供的方面还面临着许多的问题。同时，由于我国的能源结构，价格，管理体制等因素与国外存在差异，热电联供在我国的推广还需要进一步深入的分析研究，尤其是结合国内的情况对热电联供系统方案配置进行优化选择，才能实现能源的高效利用以及热电联供系统的经济和社会效益。
　　2 热电联供系统的配置原则
　　热电联供系统的配置原则主要是在满足节能减排需求的基础上，提高能源的综合利用率。在能源负荷中心区域，统筹天然气资源、环境保护和经济效益，合理选择建设规模，优化系统配置，确保热电联供系统的健康有序发展。在能源利用上，严格遵循能源梯级利用原则，发挥天然气分布式能源的优势，兼顾天然气和电力需求削峰填谷，综合改善城市环境质量，促进可持续发展。
　　2.1 发电机的选型
　　热电联供系统的设计与耦合方案是一套非常复杂的系统，中间设计热电能量形式的转化和利用。在充分满足城镇居民生产生活应用的同时，还要充分考虑各个应用场景的适配效果，根据功能应用的侧重点来有效的进行补充和校核。同时，由于其利用的核心资源为可燃气体，存在一点的危险性，必须将其的安全特性考虑在整个方案的全生命周期中。同时为了该系统的可持续发展，经济效益也是考量该方案能否适用的重要因素。综合来说，热电联供系统的设计核心在于高效环保的开发利用能源投入城市建设当中。
　　2.2 具体选址
　　在进行选址时，相对比传统的发电及冷热供应方式，热电联供系统在使用场景上更占据优势，尤其是在节能减排的大环境下。针对环保标准较高，经济相对发达，对电力要求比较旺盛，同时峰谷电價突出的区域，建设天然气分布式能源项目具有天然的优势。结合上述特点，人员密集区尤其是符合率波动较大的工业园区；医院、大型宾馆、火车站及机场等电量负荷较高同时对冷热负荷要求比较集中的区域，这些区域都是天然的分布式能源建设优先选择目标。
　　3 能源环境工程热电联供技术应用建议
　　在大规模园区开发中，如果建筑规模在数百万平方米以上、电力负荷达到数百兆瓦规模，可以采用中型的天然气联合循环热电联供系统。目前最先进的设备理论发电效率可达60%。系统可由电力企业投资和经营。在系统配置上，可以采取集中供热的办法。但要引入价格谈判机制，尤其是热价，要打破在电力定价机制上的价格垄断。
　　加紧开发以小型燃料电池为核心装置的热微网和电力微网。燃料电池的发电效率很高，因此其产热相对较少，热电比较低（小于1），在建筑中应用可以“以电定热”，适应现在电力只能并网不能上网的现状。我国现在把燃料电池的研发重点放在汽车动力上，其实基于天然气的燃料电池在建筑热电联供系统中应用，相对更容易形成商业化应用和产业化规模。燃料电池技术还可结合智能电网技术和物联网技术，形成能源互联网，成为新一代低碳能源系统。
　　对低碳城市而言，生物质能源的利用重点在于用垃圾作为燃料的热电联供技术。国内对垃圾发电有很大争议，但与其打“口水战”，还不如寻找更好的技术路线。无论那一种热电联供技术，电力并网上网都是不可回避的问题。从根本上讲，分布式能源技术和可再生能源技术如果没有电力并网上网政策的支撑，是不可能实现持续发展。在利益格局多元化的资本主义国家都可以解决的这个问题，在我们具有社会主义制度优越性的中国，更应该得到协调和解决。有关各方利益应当在国家发展低碳绿色经济的战略目标下统一起来。在上网问题解决之前，应当加大对“以电定热”的小型热电联供系统的扶持力度，不能因为其能效低而否定其减排作用。
　　结束语
　　为了提供我国的能源利用率，缓解我国的能源匮乏压力，本文针对能源环境工程热电联供技术进行了研究，详细分析了当前我国能源现状与环境问题，并明确了热电联供系统及配置原则，最终得出了能源环境工程热电联供技术应用建议。
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