冷热电分布式供能系统的应用和发展

第２ｌ卷第３期２００８年９月＜燃气轮机技术＞ＧＡＳＴＵＲＢｌＮＥＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹＶ０１．２１Ｎｏ．３Ｓｅｐｔ．，２００８冷热电分布式供能系统的应用和发展李永兵，岳建华，沈炳耘（内蒙古工业大学能源动力工程学院，内蒙古呼和浩特０１００５１）摘要：本文论述了冷热电三联产分布式供能系统在国内外的发展动态和应用现状，对其工作原理进行介绍，对特点进行归纳和总结，并且阐述采用该技术对改善环境、节能降耗及提高人民生活水平的重要作用和深远意义。

最后对该技术在我国的发展进行展望，同时建议政府应给予相应的支持和优惠政策。

关键词：分布式供能系统；冷热电联供；节能减排中图分类号：ＴＫ０１＋９文献标识码：Ａ文章编号：１００９—２８８９｛２００８｝０３—０００４—０４进入２ｌ世纪，人类的生存发展日益受到能源短缺、环境恶化等问题的困扰和制约，如何提高能源利用率、减少环境污染已成为全世界共同关注的问题。

分布式冷热电三联供能源系统是充分有效利用现有能源的重要途径，这种系统可以使能源高效利用、减少环境污染、切实改善人们生活水平和生存环境，目前该技术受到了国内外的普遍关注。

１国外“冷热电联供技术＂发展现状冷热电分布式供能系统（简称ＣＣＨＰ）在国外的发展始于２０世纪７０年代的能源危机，最早出现在美国。

美国１９７８年开始提倡发展小型热电联产，到目前为止，美国仍是ＣＣＨＰ的积极倡导者，美国分布式供能系统每年以２０％的速度在增长，政府计划在２０１０年有２０％的新建商用或办公建筑的供能站使用冷热电三联产，５％的现有商用写字楼供能改用冷热电三联产，美国能源部的２５％项目改用冷热电三联产。

到２０２０年，计划有一半以上的新建办公或商用建筑供能采用冷热电三联产，同时将有１５％的现有建筑供能改为冷热电三联产。

…在欧洲和亚洲，ＣＣＨＰ的发展也日益受到重视。

丹麦是世界上能源利用效率最高的国家，在过去的近２０年中，ＧＤＰ翻了一番，能源的消耗却没有增加，污染物的排放量反而大幅下降，这与丹麦政府大力支持发展分布式供能系统是分不开的。

１９８８年荷兰启动了热电联产激励计划，实践显示分布式能源为电力增长做出了巨大贡献。

热电联产装机容量由１９８７年的２７００ＭＷ猛增到１９９８年的７０００ＭＷ。

使该国２０００年底的能源效率比１９８９年提高２２．３％。

日本政府早在上世纪７０年代末就大力推动燃气空调发展，燃气空调占中央空调市场的８５％以上。

截止２００４年底。

日本分布式供能系统装机容量达到３６ＧＷ，占总装机容量的１３．４％。

到２０１０年以燃气轮机和内燃机为动力的分布式供能系统将达到１０２４０ＭＷ的动力总装机容量［２｜，为日本在节能减排方面做出重大贡献。

韩国也大力推动燃气空调的发展，其燃气空调国内占有率甚至比日本还高，这些都为发展ＣＣＨＰ打下了基础。

据国际分布式能源联盟ＷＡＤＥ的统计，截止２００４年底，世界一些国家的分布式供能系统占本国发电的比例列于表Ｉ。

目前越来越多的国家认识到ＣＣＨＰ系统的意义，同时从政策和税收等方面大力鼓励ＣＣＨＰ项目的实施，例如美国实施了“能源效率调节税”，鼓励提高能源的生产与使用效率，给予热电联产１０％．ｒ２０％的税收优惠【３】。

丹麦在供热小区中给予热电工程信贷优惠（利率２％，偿还期２０年），天然气站给予３０％的无息贷款，联供机组给予０．０７丹麦克朗／ｋＷｈ・收稿日期：２００８—０４一１８改稿日期：２００８—０５—０９基金项目：国家８６３计划资助项目（２００７ＡＡ０５２２４９）作者简介：李永兵（１９８３一），男，内蒙古丰镇人，内蒙古工业大学在读硕士，主要研究方向是分布式供能系统的应用。

岳建华，男，国务院特殊津贴专家，内蒙古工业大学硕士生导师，内蒙古电力集团公司副总工程师，教授级高工。

第３期冷热电分布式供能系统的应用和发展５的补贴。

荷兰实行了能源税机制，标准为６．０２欧分／ｋＷｈ，绿色能源电力可返还２欧分。

意大利、泰国用减免２０％一４０％燃料费的办法鼓励建筑物使用ＣＣＨＰ系统【４Ｊ。

日本通产省于１９８６年５月发布了《并网技术要求指导方针》，使拥有分布式能源装置的业主，可以将多余的电能卖给供电公司，并要求供电公司为分布式能源业主提供备用电力保障。

此外，分布式能源业主不仅能够得到融资、政府补贴等优惠政策，还能享受减免税收等鼓励。

２国内ＣＣＨＰ发展状况国内冷热电联产应用起步较晚，但在近十几年发展比较迅速。

如以小型燃机为主机的上海浦东国际机场热电联供工程，采用了１台３５００ｋＷＳｏｌａｒ燃气轮机和ｌ台９．７ｔ／ｈ（Ｏ．９ＭＰａ）余热锅炉及数台离心式制冷机组和溴化锂冷热机组。

燃气轮机发电效率为２８．５％，系统综合效率达到７７％。

再如以微燃机为主机的北京次渠城市天然气接收站热电联供工程，配备１台型号为ＢｏｗｍａｎＴＧ８０的微燃机和１台型号为ＢＺ２０的余热直燃机。

其发电功率为８０ｋＷ，发电效率为２６％。

系统能源综合利用效率达到７０％一８５％。

该项目２００３年调试运行，总投资３６０万元，投资回收期约７年。

截至２００４年，在上海已建成８项６５２８ｋＷ，连同计划建设的共１３项１６８０８ｋＷ；北京市已建３项５４６７ｋＷ，连同拟建的共１４项６６２８５ｋＷ；还有广州２项ｌ８４７ｋＷ，连同拟建共１１项６７２５７ｋＷ。

据不完全统计，目前我国分布式能源装机总容量已近５０００ＭＷ。

虽然在相当长的时间内，分布式供电系统还难以成为我国主要供电、供热形式，但可以预见。

随着我国经济快速发展。

城镇化的迅速推进和城市群的形成，以及人民生活水平的提高，建设资源节约型和环境友好型社会的思想深入人心和全面落实，分布式供电系统将会迅速发展，且会在上海、北京等沿海及内地的大城市群中首先兴起。

国内在政策方面也大力支持分布式供能技术的发展，２００４年温家宝总理对国家发展改革委“关于分布式供能系统有关问题的报告”和中国工程热物理学会负责人“关于发展分布式供能系统的建议”做出了批示；国家《能源中长期发展规划纲要》中将分布式供能系统列入“能源规划与节能规划”的优先发展内容。

北京、上海等地区率先开展了分布式冷热电联产系统的示范性项目建设，并出台一系列鼓励政策。

如２００４年９月以沪府办［２００４］５２号文公布“上海市人民政府办公厅转发发展改革委等五部门‘关于鼓励发展燃气空调和分布式供能系统意见’的通知”，文中明确指出“市、区县有关部门在项目核准、建设管理中，引导使用燃气空调和分布式供能系统、补贴和税收支持、支持分布式供能系统电力上网、支持国内外企业投资建设专业化的能源服务供应公司（ＥＳＰ）、组织相关设备制造企业和科研设计机构开展对新设备和新技术的攻关和产业化等”。

２００７年８月３０日国家发改委能源［２００７１２１５５号文公布：冷热电分布式供能项目天然气的使用等级为优先级，必须优先供给。

上海市２００４年一２００７年内，对纳入本市燃气空调和分布式供能系统推进计划的燃气空调和单机规模１０ＭＷ及以下的分布式供能系统项目，由市政府给予一定的设备投资补贴。

标准为：燃气空调１００元／ｋＷ制冷量补贴，分布式供能系统按７００元／ｋＷ装机容量补贴。

北京也出台了６燃气轮机技术第２ｌ卷一系列相关优惠政策。

据预测和规划。

我国今后几年的ＧＤＰ将以８％。

１０％的速度增长。

为满足电力消费的增长，我国的火力发电装机容量增长非常迅速。

按照我国能源资源条件，８５％的一次能源来源于煤炭，大量的煤炭燃烧将会带来三个方面的影响：（１）排放出大量的Ｓ０２、ＮＯｘ、Ｃ０２及烟尘等，造成严重的环境污染。

（２）需要有巨大的煤炭运输能力，或占用目前有限的铁路资源，或加大公路运输基础投资。

（３）必须加大长距离电网调配能力。

以及机组对峰谷负荷变化的适应能力。

由此可见，我国能源产业正面临着急待解决的四大问题：ａ．能源结构的合理调整；ｂ．能源利用效率的提高；ｅ．能源供应的安全可靠性；ｄ．环境污染问题的解决。

单纯地重复建设火力发电厂提高发电能力，不是整个地区能源系统发展并解决电力短缺的最佳方式，也不符合可持续发展的要求。

节能降耗，提高能源利用率才是电力行业发展的根本途径。

因此，迫切地需要这样一种技术，能够将高品位的电与低品位的热、冷这三种能量需求有效地统一起来，即分布式供能技术。

该技术在欧美等许多国家和地区已经是一种广泛应用的成熟的能源综合利用技术。

近年来，在我国虽然发展较为迅速，但尚处于起步阶段，在技术和管理上还存在不少欠缺，需借鉴国外经验进行深入研究和探讨，使分布式供能的优势在我国得到发挥。

３冷热电分布式供能系统工作原理与结构介绍冷热电三联供的基本原理是能的梯级利用，如图１所示。

燃料和压缩空气同时送人燃烧室混合燃烧，形成的高温烟气在压力的作用下进入燃机膨胀作功，驱动发电机发电。

燃气轮机排气进入余热锅炉，与给水换热后再进入热水加热器，最后，低温烟气经防污染处理后排人大气。

余热锅炉给水首先进入热水加热器和烟气换热，换热后一部分热水用于采暖和生活使用，另一部分作为余热锅炉的给水。

给水进入余热锅炉后经预热、汽化和过热三个过程变成过热蒸汽进入溴化锂吸收式热泵内制出冷媒水，冷媒水再进入中央空调的风机盘管内进行换热降温。

在不同负荷类型情况下，冷热电三大部件可以根据具体情况进行重新组合优化，以实现效率和效益的最大化。

上述即为冷热电联产分布式供能机组的工作原理和流程简介。

低温烟气图１冷热电三联供分布式供能系统流程图４冷热电联产分布式供能机组的特点（１）能源利用效率高。

分布式供能系统将高品位的电与低品位的冷和热这三种能量需求有效地统一，实现能源的梯级利用，使能源综合利用率进一步提高，可达到７５％一９０％以上。

而采用超临界甚至超超临界参数的火电厂的效率也仅为４５％左右。

（２）大幅度降低污染物的排放。

该系统使用的一次能源多以气体燃料为主，污染物的排放减少３／４或更低。

因其能源综合利用效率高，在降低燃料燃烧排放的污染物方面具有很大的潜力，据计算，分布式供能系统ＮＯｘ排放约为１５—２５ｐｐｍ，大大低于锅炉直接供热或其他动力系统（２００—１０００ｐｐｍ），ｓ０２的排放量几乎为零［４｜。

如果将现有建筑采用分布式供能系统的比例从４％提高到８％，到２０２０年Ｃ０２的排放量将减少３０％。

另外，冷热电三联产应用溴化锂或氨水吸收式制冷技术，不会对臭氧层造成破坏。

（３）分布式供能系统因容量小，操作简单且具智能化，机组的启停快速、灵活。

可以作为重要电用户的备用电源，同时对大电网的削峰填谷和安全稳定也有积极意义。

（４）厂用电率低。

分布式供能系统采用烟气作为工质，整个系统不需要大量的软化水以及循环冷却水，因此分布式供能系统的厂用电率低于２％。

第３期冷热电分布式供能系统的应用和发展７而我国火电厂的厂用电率平均为７％左右。

（５）分布式供能系统靠近用户，可广泛应用于城区商业中心、工业园区、新开发的城区和房地产小区等，不需要建设远距离高电压或超高电压输电的大电网，线损和网损几乎为零，而我国大型火电的线损和网损高达６％左右。