从热电联产走向冷热电联产

中国电力企业联合会朱成章

dd　美国从1978年开始提倡发展小型热电联产(CHP)，目前除继续坚持发展小型热电联产之外，正研究高效利用能源资源的小型冷热电联产(CCHP)。CCHP是将制冷、供热(采暖和供热水)及发电三者合而为一的设施。据美国1995年对商用楼宇终端能源消费的统计，采暖用能占22％，热水供应占7％，制冷空调用能占18％。CHP的供热只能解决29％的用能及提供电力，而CCHP连同制冷可提供47％的用能及电力。

冷热电联产的意义

ff　冷热电联产系统在大幅度提高能源利用率及降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力。有关专家做了这样的估算，如果从2000年起每年有4％的现有建筑的供电、供暖和供冷采用CCHP，从2005年起25％的新建建筑及从2010年起50％的新建建筑均采用CCHP的话，到2020年的二氧化碳的排放量将减少19％。如果将现有建筑实施CCHP的比例从4％提高到8％，到2020年二氧化碳的排放量将减少30％。

　　冷热电联供系统与远程送电比较，可以大大提高能源利用效率。大型发电厂的发电效率为35％-55％，扣除厂用电和线损率。终端的利用效率只能达到30-47％，而CCHP的效率可达到90％，没有输电损耗。冷热电联产系统与大型热电联产比较，大型热电联产系统的效率也没有CCHP高，而且大型热电联产还有输电线路和供热管网的损失。显然CCHP可以减少输配电系统和供热管网的投资，无论从减少投资成本和减轻污染来讲都是十分有利的。

　　冷热电联供系统的缺点有两个一是冷热电联供系统规模小，安装在楼宇里，只能使用天然气或油品；二是冷热电联供系统虽然规模比大型发电厂和大型热电联产小，但CCHP不能小到一家一户安装一台，只能适应一幢楼宇或一个小区的冷热电联供，不象小型户用空调器、户用热水器或户用电取暖器那样灵活机动。

d美国关于CCHP作了许多研究，并本着开发和商业化的目的，在天然气、电力和暖通空调等行业的制造业进行了广泛深入的合作。工业界提出了"CCHP创意"和"CCHP2020年纲领"，以支持美国能源部的总体商用建筑冷热电联供规划。

　　规划中倡导增加综合利用多项技术，包括先进的燃气轮机、微型透平机、先进的内燃机、燃料电池、吸收式制冷机和热泵、干燥及能源回收系统、引擎驱动及电驱动蒸汽压缩系统，热储备和输送系统以及控制及系统集成技术，不仅满足建筑物的热和电力负荷的需求，也从整体上提高了从矿物燃料到能源的转换效率。

　　到2020年，在美国CCHP将成为商用建筑高效使用矿物能源的典范，通过能源系统的调整，将极大地推动经济增长和提高居民生活质量，同时最大限度地降低污染物的排放量。

1 CCHP战略实施目标

2000年
●制订出技术与政策"引导图"
●开发设计工具、评估系统、软件及事例分析，以减少设计团体的风险
●通过事例分析、财务分析等对工业决策机构进行CCHP选型和效益分析指导
●消费者的价值／需求的认知度达到目标决策者所要求的25％
●每3年实现市场占有率翻番
●建立CCHP的信息交流系统
●建立建筑物资源效率计量体系 2005年
●确保行业法规朝有利方向发展： --税收优惠 --碳化物排放交易化 --合理的电力推出费用
●建立200个示范点
2010年
●20％的新建商用建筑使用CCHP
●5％的现有商用建筑使用CCHP
●25％的美国能源部热电联产(CHP)项目用户使用CCHP
2020年
●50％新建商用建筑采用CCHP
●15％现有商用建筑采用CCHP。

2 几个问题的说明

(1)CCHP和CHP应用领域的划分 CCHP系统可以向建筑物同时提供电力、制冷、供暖、卫生热水或其他用途的热能，故CCHP系统侧重的领域是商用写字楼及公寓楼宇。CHP只能提供电力和热能，侧重于需要工艺用热的工业企业。

(2)商用建筑物节能的设想 建筑物的外墙和门窗的保温和密封性改进，达到15％的节能量；
●美国空调及制冷协会(ARl)为暖通空调(HVAC)设备制订的目标是使其能源效率改善25％；
●美国CCHP的首期目标是在上述目标基础上，再增加40％的节能效率。 (3)采暖和空调将出现新的变化 20世纪采暖和空调基础科学研究已经取得了重大突破和进展，目前正酝酿着新的变化。主要是由于空气调节技术和发电技术有了重大变化，全球对环境问题的重视，如关注减轻臭氧层破坏，关注减缓地球气候变暖(温室效应)，以及公用事业的重组等，成为当今楼宇设计和建筑的决定因素。CCHP对环境保护有巨大潜力市场。 (4)CCHP发展中的关键因素 CCHP现在还不能将其划分为一个行业，然而设备制造商、公用事业公司及能源服务公司将CCHP看作是下个世纪最具经济潜力的一种组合方式。新组建的CCHP组织机构认为未来20年决定商用、公用建筑及居民建筑设备发展的关键因素是：
●政策及政治因素；
●市场、经济及公共设施的重建；
●气候的变化；
●室内空气质量；
●建筑设计／设备选型过程；
●能源使用效率；
●顾客的期望值；
●应变能力；
●技术的进步／新技术；
●满足各方利益的建筑楼宇。

ss目前从我国经济发展水平和居民收入水平看，城镇已进入暖通空调大发展时期，我国在暖通空调方面有可能实现跨越，对于如何把握暖通空调发展方向应尽早研究。

3．1 小型电站是21世纪的新电源，最具经济潜力 用高科技武装起来的小型电站、CHP以及CCHP，耗能低、可靠性高、效率高、低排污，具有很大的优越性，是提高能源利用效率、降低冷热电成本和保护生态环境的重要措施。美国把小型电站看作是有助于美国在21世纪保持全球竞争力的优势。我国应当重视大电网与众多小型分布式电站相结合的研究。

3．2 严格控制楼宇采暖用大型热电联产电厂和供热网的建设 世界上对于楼宇(包括商用建筑、写字楼、公寓和住宅小区)采暖供热有两种模式，欧美国家大都采用分散式的采暖设施，现在正向小型冷热电联供(CCHP)的方向发展。而原苏联、东欧等国家主要是学习原苏联模式采用大型热电厂、大中型锅炉房和大型热网。现在看来修建大型热电厂、大中型锅炉房和大型热网专门供商用、写字楼、公寓和住宅小区传热是极不经济的。今后大型热电厂主要应用于有稳定热负荷的工业企业。楼宇采暖应当因地制宜采用多种方式解决。

3．3 加快发展天然气、煤层气，积极引进液化天然气和管道天然 我国长期以来能源供应以煤炭为主，煤炭最大消费量曾达到13．8-13．9亿吨，1998年已下降到12．5亿吨，现在准备降低到9亿吨，这个变化说明能源消费优质化已不可避免。有充足的燃气供应是发展分布式小型CHP、CCHP的前提条件，在有天然气供应的地方应当优先用于发展CHP和CCHP。但是我们也必须看到，中国各地情况复杂、CHP、CCHP不可能包打天下，有便宜电力供应的地方，可以及时利用低谷的地方，可以发展蓄冰空调、蓄热式电热锅炉；有的地方可以发展电力空调、电采暖器和电热水器。总之，要从节能、经济、环境保护的原则出发，因地制宜，慎重研究，认真决策。

3．4 加强冷热电联产(CCHP)的研究和推广工作 美国为发展冷热电联产采取了更新经营模式、联合研究和政策扶植等措施，并编制了长达20年的研究发展目标。我国如要发展小型CHP、CCHP也应组织联合攻关，政府扶持。现在看来冷热电联产比热电联供要先进得多，能适应我国大部分地区的需要，特别是我国过去采暖仅限制在黄河、秦岭山脉以北的"三北"地区，现在黄河与长江之间的中间地带，为提高舒适度，也开始搞采暖工程。我国应采取跨越发展手段，跳过CHP，直接搞CCHP。

d我国在冷热电联产方面具有一定优势，湖南长沙市远大空调有限公司生产的直燃式空调机。可以解决制冷、采暖和卫生热水联供，他们正在研究将燃气涡轮机与直燃式空调机相配套，形成高效的冷热电联产系统。如果我们抓紧CCHP的研究和应用，我们在冷热电联产系统的发展中有可能超过美国，走在世界前列，成为我国21世纪全球竞争中的优势产业之一。