多種節能技術的應用前景及節能環保效益

樊俊 李剛

摘要:本文介紹了以能量的梯級利用、熱泵技術、以及綠色能源與生物質能等新興技術為主的21世紀新興節能技術，探討了其應用前景，并結合城市發展趨勢分析其節能及環保效益。

關鍵詞：節能減排；環保效益；三聯供系統；熱泵技術

國務院日前下發了《“十二五”節能減排綜合性工作方案》。未來5年，我國節能減排力度更大，標準更高。近年來，新技術和新能源，尤其是多元化熱源、低品位能源以及綠色能源與生物質能的開發和利用，為進一步節能減排，提高環保效益提供了有力保障。以下將探討幾種新興技術的應用、發展前景及帶來的環保效益。

一、熱泵技術的應用及其環保效益

熱泵技術作為一種高效、節能、環保的供熱制冷技術，近年來得到國家的大力支持和推廣。熱泵技術利用城市地熱、地下水和城市污水等蘊含低品位能量作為熱源（或熱匯），通過輸入少量的高品位能量（如電能），利用逆卡諾循環將低品位熱能向高品位熱能轉移。總體來說，該技術不僅利用了城市的大量余熱廢熱，變廢為寶，而且減少了燃煤，節約一次能源消耗的同時收到環保效益。

關于熱泵技術的節能性和環保性，以臨汾市某7680m2的政府辦公樓為例，該建筑采用豎直地埋管地源熱泵空調系統.，冷熱源選用1臺雙螺桿式水源熱泵機組。夏季制冷量為874KW，耗電量為146KW；冬季制熱量為958KW，耗電量為255KW。全年運行綜合能效比（COP值）為2.56。可見，熱泵技術可大幅減少高品位能源的使用。與傳統燃煤鍋爐相比較，每年可替代268.8噸標煤或20萬立方米左右的天然氣，消減約180千克氮氧化物和約15千克顆粒物的排放。

目前，熱泵技術在我國推廣較快，技術也日漸成熟。然而，缺乏行之有效的行政服務體系以及應用領域的局限等問題制約著熱泵技術的發展。因此，創建能源管理運營模式，探尋熱泵產業發展的新思路才能使其快速、健康的發展。

二、冷熱電三聯供系統的應用及其環保效益

冷熱電三聯供系統是基于能量的梯級利用理論，將制冷、供熱和發電集為一體的一種能量聯產系統。該系統主要由燃氣輪機、余熱鍋爐和吸收式制冷機三大部分組成。它首先是以天然氣為主要原料帶動汽輪機或內燃機發電，發電后排出的高溫煙氣通過余熱鍋爐和溴化鋰吸收式制冷機等設備向用戶供熱，供冷。

關于冷熱電系統的節能性和環保性，以臨汾市某20萬m2的綜合商業建筑為例，該建筑采用冷熱電三聯供系統，年發電量約為1028萬kWh，能源站利用發電余熱供熱1.68萬GJ，以燃煤低位熱值22.41MJ/kg計算，余熱供熱可節約741t標準煤；利用發電余熱供冷1.72萬GJ，以電制冷能效EER=4.5計算，余熱供冷可節電109萬kWh。相對于燃煤鍋爐與電制冷方式，該冷熱電三聯產系統全年減排煙塵1.92t，減排CO211650t，環保效益十分可觀。

現階段，我國推行三聯供能源系統仍遭遇并網難、經濟性欠優、設計和技術上尚有不足等問題，要得到大范圍的應用，就必須推廣我國典型項目經驗，同時加強全國性統籌規劃并借鑒國外先進經驗，使三聯供系統在“十二五”時期駛入發展的快車道。

三、生物質能源的應用及其環保效益

生物質能源是指以生物質材料為來源的各種形式的可再生能源，包括植物、動物及排泄物、有機垃圾與有機廢水等。受節能減排等因素的影響，生物質能源的地位越來越突出，也越來越受到我國環境保護部及地方政府的高度重視。

生物質能源在我國主要被用于發電，生物質發電包括直燃發電和混燃發電。直燃發電是指全部采用生物質原料進行發電，隨著我國一些示范項目的陸續建成和投運，證明直燃供熱發電技術在中國推廣是可行的。但由于目前生物質燃料價格比化石價格高，加之項目投資和運行成本還很高，尚無法實現商業運行。生物質混燃發電是指使生物質與煤等化石燃料混合燃燒發電，該技術原料適應性強，且無需對現有設備做太大改造，有利于技術推廣。

除了生物質發電，農村其他生物質能的發展開始逐步完善。近年來，臨汾市通過秸稈還田、秸稈氣化、秸稈飼料、生成新型板材等綜合利用技術，使秸稈焚燒和還田工作取得了突破性進展，全市96%的小麥秸稈和90%的玉米秸稈都得到了綜合利用，不但避免因焚燒秸稈造成的環境污染和資源浪費，而且實現了秸稈的增值。

生物質能目前雖存在一些問題，比如生物質的收集、運輸和儲存，但隨著生物質成型燃料的發展，工程上已不存在不可逾越的技術障礙。加之2010年國家發改委相繼發布《國家發改委關于完善農林生物質發電價格政策的通知》和《國家發改委關于生物質發電項目管理的通知》等政策扶持以及法律法規層面的可靠保證，有效解決以上問題，生物質能源必將在我國的能源發展戰略和節能減排任務當中擔當愈加重要的角色。

四、太陽能光伏發電的應用及其環保效益

太陽能資源豐富、清潔無污染，在環保、節能方面顯示出無與倫比的優越性。隨著大型光伏電站的建成并網，不僅可以緩解電力緊張的局面，而且可以在不消耗燃料、不污染環境的前提下改善供電質量。

光伏電站的節能效益可以用節省標準煤的數量來衡量。通常，用燃煤火電機組發電，每發電1kWh需消耗標準煤340.6g。如果建設一座10MWp并網光伏電站替代同等規模的燃煤火電站，以年有效利用小時數等于1475小時計算，每年發電14750MWh，將節省標準煤5024噸。 ?光伏電站的環保效益則以溫室氣體的減排數量來衡量，用燃煤火電機組發電，每發電1MWh，將排放相當于1.069噸二氧化碳的溫室氣體，而用一座10MWp并網光伏電站取代燃煤火力發電站，每年減排溫室氣體的數量將達到15768噸(以二氧化碳計)。

光伏行業是一個正在發展的新興戰略產業，我國的光伏行業規模巨大，但是當下一面受歐美發達國家金融危機影響而市場萎縮，另一面受我國投運并網等種種難題的阻力。要蓬勃發展國內光伏產業，不但需要技術上的不斷創新，更需要政策上的扶持和基礎性工作的完善，使我國有能力對抗歐美國家的技術壟斷，減少碳排放壓力。以及對環境保護，增加就業等方面做出積極貢獻。

五、結束語

隨著“十二五”能源發展規劃和“新型能源產業發展規劃”的提出，我國未來十年能源發展爭取到2020年非化石能源占一次能源消費總量的比重達到15%左右，以及到2020年，我國單位GDP二氧化碳碳排放比2005年下降40%—45%，即“兩個目標”的完成。先進核電、風能、太陽能和生物質能這些新能源的開發和利用將配合智能電網、分布式能源、潔凈煤等技術掀起能源供給的改革浪潮。發展新能源，不應一味追隨外國，應努力創新，掌握關鍵技術，并認真研究我國能源分布特點，開展全面的可行性研究，走一條適合中國國情的路。

參考文獻：

[1] 李元普，馬薈苓 地源熱泵技術創新應用模式的探討[J]；《供熱制冷》2011年第4期

[2] 馮志兵，金紅光 燃氣輪機冷熱電聯產系統及其熱力分析[J]；《動力工程》2005年04期

[3] 王愛軍，張燕，張小桃，黃明華 生物質直燃和混燃發電環境效益分析[J]；《可再生能源》2011年03期

[4] 許洪華 光伏將成為未來主導能源[J]；《能源評論》2011年09期，總第33期