冷热电三联产系统发展现状探究

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　　摘 要：传统分产系统供能形式单一，当需多种形式的能量时，需进行能量转换，转换中无法做到能量梯级利用，造成浪费。此时，冷热电联产系统的优势便能体现出来。首先，联产系统在启停运行时具有一定的灵活性，在提供电量的同时，能够利用多级余热。其次，联产系统相对大型电力机组规模较小，对于太阳能，风能等再生能源有更高的利用性。在偏远地区以及对电源稳定性要求高，但能源较为匮乏的野战军事后勤保障中，能够根据当地能源条件，发展联产系统必然会成发展趋势。
　　关键词：冷热电联产;联供系统;节能环保
　　 电厂通过煤粉燃烧获得热能，推动汽轮机做工转化为动能，轴端连接发电机转子，转化为电能。在这个过程中，人们希望燃烧煤粉产生的化学能尽可能多的转换为电能而不产生浪费。对于能量，我们不仅要“量化”，还要“优化”，即通常所说的能量的“品位”。“品位”指能源所含有用成分的百分率，百分率越高则品位越高，如水力可直接转变成机械、电能，其转换效率高，品位就高。而逐级多次利用就是高品味能源的能量不一定要在一个设备或过程中全部用完，在能源的过程中，能质下降，每种设备在消耗能源时，有一个最经济合理的使用范围。当高品味能源在一个过程中降至经济适用范围以外时，可转至另一个能够经济使用这种较低能质的过程中使用，使总的能源利用率达到最高水平，而冷热电三联产系统则正是能源梯级利用的典型系统。
　　一、国外冷热电联产系统发展现状及趋势
　　（一）日本是亚洲联产系统应用最成熟的国家
　　日本能源匮乏，经济发展对能源产生巨大需求，因此节能被放在发展首位。在过去四十年，日本分布式供能装机总容量超过9000MW，特别是由于地震频发，电力紧张，对分布式供能的需求也相应提升。对此日本政府制定了诸多法律法规，大力支持。政府不仅对申请该类项目的业主实行减免税收和特别退税，还对公益性项目提供1/2的资助，另外对节能改造项目也提供相应优惠。以大阪为例，每KW投资金额约为25万日元，通常投资回收期会长达10—20年以上，得到政府优惠支持后，回报年限可缩短一半。正是因为各类扶持政策使这类工程在这几年达到一个高峰。
　　上图为日本忠比寿地区区域冷热电联产系统，该区域包括大厦、写字楼、图术馆、商业设施、住宅等9座各类大型建筑设施，建筑面积400万/m2，系統配置如图示，在投产运行的前两年，系统运行节能率达到5.5%，新建部分进一步提高3%，该项目被列入日本政府NEDO“先进能源合理化设备推广示范工程”。
　　（二）美国是最早发展冷热电联产系统的国家之一
　　20世纪60年代，世界第一套冷热电联供系统在Hartford city建成;20世纪70年代，双效吸收式制冷机组在美国研制成功，冷热电联供技术自此快速发展。直到20世纪80年代，伴随各新型能源的开发，从能源多元化利用角度出发，冷热电联产系统向多元化发展。2003年8月，欧美各地接连发生大规模停电事故，电网可靠性存在漏洞越发被各国纳入考虑范围。至2010年底，全美联产机组装机容量约9000KW，发电量占全美总发电量的122%。计划到2030年，联产联供系统装机容量占比达到全美20%，约计2.4亿千瓦，年均运行时间接近6000h。美国政府还具有相对完善的政策法规体系，包括能源部，环保署制定的法案或条例等均对联产系统发挥了重要作用。
　　以美国纽约万豪酒店自行投资建设的三联产项目为例，该酒店的冷热电三联产项目属于楼宇式项目，酒店日常运营所需的空调冷却水用水、80%的热水和70%的电力均由该系统供应，能源综合利用率超过80%，减少年购电、蒸汽费用50万美元，减排二氧化碳1700万吨，氮氧化物10吨。总投资约300万美元，于第四年收回成本。
　　（三）德国联产系统发展势头很高
　　德国近十年来，能源方针正在发生转变，由原来的依赖煤炭和核能，转变为积极发展可再生能源，减少煤炭消耗并停用境内核电站。之前，德国电力主要由四大主力发电公司供电，供热则依靠地方能源公司，目前四大电力公司均涉足热电联产领域，着手将传统电厂改造为热电联产或在工业领域发展联供业务。2007年德国修订CHP法，规定电网运行商有义务接纳联产电厂，并予以优先调度，取消容量限制。此外，对于改造传统供热锅炉的工业企业，负荷率在70%以上的免环保税。国际能源署预计，至2030年，在政府相关政策支持下，德国联产系统可发电250TWh/年。
　　二、我国研究现状和发展趋势
　　（一）我国冷热电联产系统发展需求
　　与发达家相比，我国冷热电联产技术起步较晚。随着人们生活水平的提高，对居住、办公场所舒适性的要求也越来越高，不论是冬季供热量还是夏季的供冷量都大幅度上升。按照目前的发展状况，我国夏季空调达到高峰时的负荷将相当于三峡电站建成后满负荷运行供电量的十倍。这部分负荷导致电网负荷波动剧烈，只能通过火电厂进行调峰，电网波动使得机组性能下降，污染问题也随之加剧。而吸收式制冷机组以热量为驱动力，减少了空调高峰期对电网的依赖和影响，为电网的削峰填谷起到了重要作用。
　　（二）我国冷热电联产发展过程及现状
　　我国在2000年颁布《关于发展热电联产的规定》，这是贯彻《中华人民共和国节能法》、实施可持续发展战略，落实环保基本国策和自高资源利用率的重要法规。法规明确了我国鼓励冷热电三联产系统的政策，特别提出积极支持燃气轮机热电联产和小型燃气轮机冷热电联产的发展。另外，各地方政策也逐步向发展冷热电联供技术做出倾斜：上海市在2004-2007年，对本市分布式供能的燃气空调和单机规模10MW及以下的分布式供能项目给予100元/KW的补贴。北京市和深圳市也出台相关规定，要求相关产业行业深入研究冷热电三联供系统。
　　伴随经济增长而带来的电力消费增长，是我国火电厂装机容量快速增长，但与此同时，受技术条件所控，发电效率和环境污染并没有得到改善。扩建火电厂，并不能良好的解决电力短缺的问题，节能减排，提高效率才是根本方法。近几年来，我国的冷热电联产技术取得了较大的发展。山西省大同市在治理煤矿棚户区和采煤沉陷区过程中，采用清华大学热电联产集中供热新技术，解决了大同煤矿集团6万多户“两区”居民的集中供热问题，开辟了热电联产集中供热节能减排的新途径。此项供热改造工程在不增加能源消耗的情况下，通过增加吸收式余热回收装置，提高了49%的供热能力;在部分热力站增加吸收式换热机组，使热网输送能力提高了66%。与此同时减少了近一半的二氧化硫、烟尘等污染物排放。位于西安市的灞桥热电厂始建于1951年，2台6000千瓦苏制凝汽式机组于1953年11月竣工投产，是新中国成立后西北地区建成的第一座现代化火力发电厂。随着城市扩建和经济发展，灞桥热电厂走上改造之路。2008年11月，该厂2台30万千瓦机组实现“双投”。该工程在拆除老厂房的场地上建设2台30万千瓦国产亚临界燃煤供热机组，同步安装烟气脱硫装置，建设配套的热网工程，关停小火电机组10台共计30.3万千瓦。工程建成后拆除西安市供热小锅炉350台，每年可节约标准煤24万吨，削减烟尘排放量11万吨、二氧化硫排放量8万吨，对于城市经济的发展和建设资源节约型、环境友好型社会具有长久的促进作用。 　　三、结语
　　近年来我国在节能减排领域大踏步前进，但冷热电联产在我的发展比例仍然落后于世界发达家。作为大电网、大机组、大系统的重要补充，冷热电联产系统有巨大的优越性，特别在冷热电负荷较为集中的区域，有广阔的发展空间和节能效益。相信随着高效节能环保可持续的理念深入发展，各级政府会提供相对更宽松更友好的发展环境，促以发展三联产系统，为我国能源体系发展带来变革。本文对冷热电联产系统的发展现状进行探究，旨在为未来相关方面的提升发展提供理论依据。本文对冷热电联产系统的发展现状进行探究，旨在为未来相关方面的提升发展提供理论依据。
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