冷熱電三聯產系統發展現狀探究

紀林林 林勤榮

摘 要：傳統分產系統供能形式單一，當需多種形式的能量時，需進行能量轉換，轉換中無法做到能量梯級利用，造成浪費。此時，冷熱電聯產系統的優勢便能體現出來。首先，聯產系統在啟停運行時具有一定的靈活性，在提供電量的同時，能夠利用多級余熱。其次，聯產系統相對大型電力機組規模較小，對于太陽能，風能等再生能源有更高的利用性。在偏遠地區以及對電源穩定性要求高，但能源較為匱乏的野戰軍事后勤保障中，能夠根據當地能源條件，發展聯產系統必然會成發展趨勢。

關鍵詞：冷熱電聯產;聯供系統;節能環保

電廠通過煤粉燃燒獲得熱能，推動汽輪機做工轉化為動能，軸端連接發電機轉子，轉化為電能。在這個過程中，人們希望燃燒煤粉產生的化學能盡可能多的轉換為電能而不產生浪費。對于能量，我們不僅要“量化”，還要“優化”，即通常所說的能量的“品位”?！捌肺弧敝改茉此杏贸煞值陌俜致?，百分率越高則品位越高，如水力可直接轉變成機械、電能，其轉換效率高，品位就高。而逐級多次利用就是高品味能源的能量不一定要在一個設備或過程中全部用完，在能源的過程中，能質下降，每種設備在消耗能源時，有一個最經濟合理的使用范圍。當高品味能源在一個過程中降至經濟適用范圍以外時，可轉至另一個能夠經濟使用這種較低能質的過程中使用，使總的能源利用率達到最高水平，而冷熱電三聯產系統則正是能源梯級利用的典型系統。

一、國外冷熱電聯產系統發展現狀及趨勢

（一）日本是亞洲聯產系統應用最成熟的國家

日本能源匱乏，經濟發展對能源產生巨大需求，因此節能被放在發展首位。在過去四十年，日本分布式供能裝機總容量超過9000MW，特別是由于地震頻發，電力緊張，對分布式供能的需求也相應提升。對此日本政府制定了諸多法律法規，大力支持。政府不僅對申請該類項目的業主實行減免稅收和特別退稅，還對公益性項目提供1/2的資助，另外對節能改造項目也提供相應優惠。以大阪為例，每KW投資金額約為25萬日元，通常投資回收期會長達10—20年以上，得到政府優惠支持后，回報年限可縮短一半。正是因為各類扶持政策使這類工程在這幾年達到一個高峰。

上圖為日本忠比壽地區區域冷熱電聯產系統，該區域包括大廈、寫字樓、圖術館、商業設施、住宅等9座各類大型建筑設施，建筑面積400萬/m2，系統配置如圖示，在投產運行的前兩年，系統運行節能率達到5.5%，新建部分進一步提高3%，該項目被列入日本政府NEDO“先進能源合理化設備推廣示范工程”。

（二）美國是最早發展冷熱電聯產系統的國家之一

20世紀60年代，世界第一套冷熱電聯供系統在Hartford city建成;20世紀70年代，雙效吸收式制冷機組在美國研制成功，冷熱電聯供技術自此快速發展。直到20世紀80年代，伴隨各新型能源的開發，從能源多元化利用角度出發，冷熱電聯產系統向多元化發展。2003年8月，歐美各地接連發生大規模停電事故，電網可靠性存在漏洞越發被各國納入考慮范圍。至2010年底，全美聯產機組裝機容量約9000KW，發電量占全美總發電量的122%。計劃到2030年，聯產聯供系統裝機容量占比達到全美20%，約計2.4億千瓦，年均運行時間接近6000h。美國政府還具有相對完善的政策法規體系，包括能源部，環保署制定的法案或條例等均對聯產系統發揮了重要作用。

以美國紐約萬豪酒店自行投資建設的三聯產項目為例，該酒店的冷熱電三聯產項目屬于樓宇式項目，酒店日常運營所需的空調冷卻水用水、80%的熱水和70%的電力均由該系統供應，能源綜合利用率超過80%，減少年購電、蒸汽費用50萬美元，減排二氧化碳1700萬噸，氮氧化物10噸?？偼顿Y約300萬美元，于第四年收回成本。

（三）德國聯產系統發展勢頭很高

德國近十年來，能源方針正在發生轉變，由原來的依賴煤炭和核能，轉變為積極發展可再生能源，減少煤炭消耗并停用境內核電站。之前，德國電力主要由四大主力發電公司供電，供熱則依靠地方能源公司，目前四大電力公司均涉足熱電聯產領域，著手將傳統電廠改造為熱電聯產或在工業領域發展聯供業務。2007年德國修訂CHP法，規定電網運行商有義務接納聯產電廠，并予以優先調度，取消容量限制。此外，對于改造傳統供熱鍋爐的工業企業，負荷率在70%以上的免環保稅。國際能源署預計，至2030年，在政府相關政策支持下，德國聯產系統可發電250TWh/年。

二、我國研究現狀和發展趨勢

（一）我國冷熱電聯產系統發展需求

與發達家相比，我國冷熱電聯產技術起步較晚。隨著人們生活水平的提高，對居住、辦公場所舒適性的要求也越來越高，不論是冬季供熱量還是夏季的供冷量都大幅度上升。按照目前的發展狀況，我國夏季空調達到高峰時的負荷將相當于三峽電站建成后滿負荷運行供電量的十倍。這部分負荷導致電網負荷波動劇烈，只能通過火電廠進行調峰，電網波動使得機組性能下降，污染問題也隨之加劇。而吸收式制冷機組以熱量為驅動力，減少了空調高峰期對電網的依賴和影響，為電網的削峰填谷起到了重要作用。

（二）我國冷熱電聯產發展過程及現狀

我國在2000年頒布《關于發展熱電聯產的規定》，這是貫徹《中華人民共和國節能法》、實施可持續發展戰略，落實環?；緡吆妥愿哔Y源利用率的重要法規。法規明確了我國鼓勵冷熱電三聯產系統的政策，特別提出積極支持燃氣輪機熱電聯產和小型燃氣輪機冷熱電聯產的發展。另外，各地方政策也逐步向發展冷熱電聯供技術做出傾斜：上海市在2004-2007年，對本市分布式供能的燃氣空調和單機規模10MW及以下的分布式供能項目給予100元/KW的補貼。北京市和深圳市也出臺相關規定，要求相關產業行業深入研究冷熱電三聯供系統。

伴隨經濟增長而帶來的電力消費增長，是我國火電廠裝機容量快速增長，但與此同時，受技術條件所控，發電效率和環境污染并沒有得到改善。擴建火電廠，并不能良好的解決電力短缺的問題，節能減排，提高效率才是根本方法。近幾年來，我國的冷熱電聯產技術取得了較大的發展。山西省大同市在治理煤礦棚戶區和采煤沉陷區過程中，采用清華大學熱電聯產集中供熱新技術，解決了大同煤礦集團6萬多戶“兩區”居民的集中供熱問題，開辟了熱電聯產集中供熱節能減排的新途徑。此項供熱改造工程在不增加能源消耗的情況下，通過增加吸收式余熱回收裝置，提高了49%的供熱能力;在部分熱力站增加吸收式換熱機組，使熱網輸送能力提高了66%。與此同時減少了近一半的二氧化硫、煙塵等污染物排放。位于西安市的灞橋熱電廠始建于1951年，2臺6000千瓦蘇制凝汽式機組于1953年11月竣工投產，是新中國成立后西北地區建成的第一座現代化火力發電廠。隨著城市擴建和經濟發展，灞橋熱電廠走上改造之路。2008年11月，該廠2臺30萬千瓦機組實現“雙投”。該工程在拆除老廠房的場地上建設2臺30萬千瓦國產亞臨界燃煤供熱機組，同步安裝煙氣脫硫裝置，建設配套的熱網工程，關停小火電機組10臺共計30.3萬千瓦。工程建成后拆除西安市供熱小鍋爐350臺，每年可節約標準煤24萬噸，削減煙塵排放量11萬噸、二氧化硫排放量8萬噸，對于城市經濟的發展和建設資源節約型、環境友好型社會具有長久的促進作用。

三、結語

近年來我國在節能減排領域大踏步前進，但冷熱電聯產在我的發展比例仍然落后于世界發達家。作為大電網、大機組、大系統的重要補充，冷熱電聯產系統有巨大的優越性，特別在冷熱電負荷較為集中的區域，有廣闊的發展空間和節能效益。相信隨著高效節能環?？沙掷m的理念深入發展，各級政府會提供相對更寬松更友好的發展環境，促以發展三聯產系統，為我國能源體系發展帶來變革。本文對冷熱電聯產系統的發展現狀進行探究，旨在為未來相關方面的提升發展提供理論依據。本文對冷熱電聯產系統的發展現狀進行探究，旨在為未來相關方面的提升發展提供理論依據。

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