天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)展問(wèn)題的探討

郭兵杰 趙巖 郭延純 趙亮

摘 要：文章闡述了天然氣CCHP系統(tǒng)的含義，對(duì)國(guó)內(nèi)外天然氣CCHP系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和總結(jié)，分析了其可對(duì)能源梯級(jí)利用，提高能源的綜合利用率及環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)目前推廣應(yīng)用天然氣CCHP系統(tǒng)存在的政策、技術(shù)等方面問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：天然氣CCHP；節(jié)能；環(huán)保

1 引言

地球環(huán)境變化要求必須向低碳轉(zhuǎn)型，碳排放的約束使得世界能源構(gòu)成發(fā)生重大轉(zhuǎn)型。一次能源構(gòu)成向低碳轉(zhuǎn)型的途徑有：利用煤的清潔利用技術(shù)以及CO2捕集和封存；發(fā)展可再生能源、核能；發(fā)展低碳化石能源天然氣。天然氣作為一種清潔能源是從煤碳、石油等一次能源向可再生能源、核能過(guò)渡歷史時(shí)期最重要的化石能源[1]。我國(guó)《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出： “十二五”時(shí)期要加快能源生產(chǎn)和利用方式變革，強(qiáng)化節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，全面提高能源開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)化和利用效率，合理控制能源消費(fèi)總量，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系。隨著人們對(duì)生活質(zhì)量提出更高的要求，為居民同時(shí)供熱和供冷已經(jīng)成為許多城市提高生活質(zhì)量的要求。天然氣CCHP系統(tǒng)不僅能夠同時(shí)為居民提供電力和冷熱，而且具有高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)。

2 天然氣CCHP系統(tǒng)簡(jiǎn)介

工作流程：空氣供入壓氣機(jī)壓縮成高溫高壓的壓縮空氣，流入燃燒室與天然氣混合后燃燒，形成高溫、高壓、高速的燃?xì)饬鳎魅肴細(xì)馔钙讲⑼苿?dòng)燃?xì)馔钙叫D(zhuǎn)，經(jīng)透平軸輸出機(jī)械功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)產(chǎn)生高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔猱a(chǎn)生的廢熱由余熱鍋爐吸收轉(zhuǎn)換成蒸氣，蒸氣用于吸收制冷裝置制冷。而低溫?zé)煔獾臒崃拷?jīng)換熱器轉(zhuǎn)換成熱水供用戶生活和采暖[2]。這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣燃燒產(chǎn)生的熱能進(jìn)行梯級(jí)利用：將高品位熱能用來(lái)發(fā)電，利用做過(guò)功的低品位熱能來(lái)制冷、制熱和生活熱水。天然氣CCHP將“高能高用、低能低用，溫度對(duì)口、梯級(jí)利用” 作為理論指導(dǎo)，其目標(biāo)是高能效、經(jīng)濟(jì)性和碳減排。能效、經(jīng)濟(jì)性和碳減排是它的三個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。其中最關(guān)鍵的是能效，至少要達(dá)到70%才能有經(jīng)濟(jì)性[3]。

3 國(guó)內(nèi)外CCHP發(fā)展?fàn)顩r

3.1 國(guó)外CCHP發(fā)展?fàn)顩r

美國(guó)、日本、倫敦等許多國(guó)家經(jīng)歷的停電事故，暴露了集中電源供電可靠性的不足。許多國(guó)家建設(shè)了天然氣分散式電源作為集中電源供電的安全可靠性保障。為了提高能源利用效率，城市的冷、熱量供應(yīng)從分散式轉(zhuǎn)變成集中供冷、熱。這樣把“分散式電源”和“集中供冷供熱”有機(jī)的結(jié)合在一起，能源利用效率得到大大提高，形成“分布式冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)”。在歐洲，丹麥、英國(guó)、荷蘭等國(guó)家的分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展處于世界領(lǐng)先水平，德國(guó)、葡萄牙和意大利等國(guó)家的分布式發(fā)電量也占有較大比例。在亞洲，日本較早開(kāi)展了分布式發(fā)電供能技術(shù)的理論和應(yīng)用研究[4]?？梢?jiàn)，天然氣CCHP已在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。

3.2 國(guó)內(nèi)CCHP發(fā)展?fàn)顩r

從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，上海開(kāi)始建設(shè)天然氣分布式能源項(xiàng)目。到2011年底，上海共實(shí)施了天然氣分布式能源項(xiàng)目26個(gè)，總裝機(jī)容量為14180千瓦。隨著北京天然氣使用領(lǐng)域的擴(kuò)展，北京建設(shè)了一批天然氣分布式能源項(xiàng)目，已建成投入運(yùn)行的有11個(gè)項(xiàng)目，總裝機(jī)容量約為15452千瓦。上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、北京南站、北京中關(guān)村軟件園、廣州大學(xué)城、北京燃?xì)饧瘓F(tuán)監(jiān)控中心、北京未來(lái)科技城、上海同濟(jì)醫(yī)院等都已投入運(yùn)行[5]。國(guó)家《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)》中規(guī)劃，“十二五”期間將建設(shè)1000個(gè)左右天然氣分布式能源項(xiàng)目，到2020年，在全國(guó)規(guī)模以上城市推廣使用天然氣分布式能源系統(tǒng)，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5000萬(wàn)kW[6]?！短烊粴獍l(fā)展“十二五”規(guī)劃》預(yù)計(jì)到2015年天然氣消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的比重達(dá)到7.5%[7]。這些對(duì)我國(guó)發(fā)展天然氣分布式能源將是一個(gè)機(jī)遇。

4 探討我國(guó)天然氣CCHP面臨的問(wèn)題

第一，成本問(wèn)題。天然氣CCHP與傳統(tǒng)的集中發(fā)電、供熱、供冷系統(tǒng)相比較，單位造價(jià)比較高，投資成本相對(duì)較大。加上日常的設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)等，就需要政府部門的政策支持和資金補(bǔ)貼，天然氣CCHP才能獲良好的發(fā)展。

第二，技術(shù)方面。我國(guó)天然氣CCHP技術(shù)還不夠成熟，經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行還不夠穩(wěn)定。與其他國(guó)家相比，我國(guó)生產(chǎn)的小功率燃?xì)廨啓C(jī)和微燃機(jī)較少，影響了天然氣CCHP發(fā)展。天然氣CCHP對(duì)使用單位的技術(shù)要求較高，運(yùn)行和維護(hù)的技術(shù)人員要達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)水平。

第三，并網(wǎng)上網(wǎng)難。天然氣CCHP生產(chǎn)的富余電力并入電網(wǎng)存在著許多障礙。如并網(wǎng)沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其安全穩(wěn)定性不能得到有力的保障；如果實(shí)際項(xiàng)目與規(guī)劃不協(xié)調(diào)，會(huì)對(duì)城市總網(wǎng)產(chǎn)生影響；此外，還有并網(wǎng)的價(jià)格問(wèn)題，天然氣CCHP發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)比煤電價(jià)格高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。這些成為阻礙天然氣CCHP發(fā)展的障礙。

第四，天然氣供應(yīng)保障。天然氣CCHP的快速發(fā)展必然會(huì)增加天然氣需求量，保障天然氣資源的供應(yīng)將成為重要任務(wù)。

第五，政策、法律、規(guī)范有待深化細(xì)化。我國(guó)天然氣CCHP發(fā)展處于起步階段，雖然已經(jīng)出臺(tái)了鼓勵(lì)發(fā)展的相關(guān)政策，但法律規(guī)范、財(cái)稅金融政策、優(yōu)惠政策等方面都需要進(jìn)一步的統(tǒng)一和細(xì)化。

第六，社會(huì)認(rèn)知度不夠高。政府相關(guān)部門、能源利用企業(yè)、建筑單位等相關(guān)部門以及社會(huì)大眾對(duì)于建設(shè)天然氣CCHP的前景和重要性認(rèn)識(shí)不足，不利于天然氣CCHP的推廣應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

天然氣CCHP能夠大大提高能源的利用效率，減少輸配電線路的損耗和供熱管網(wǎng)的能耗，節(jié)能效果明顯。它還可以減輕電網(wǎng)的高峰負(fù)荷壓力。政府部門應(yīng)結(jié)合“十二五”發(fā)展規(guī)劃，制定好能源規(guī)劃，特別是新開(kāi)發(fā)工業(yè)園區(qū)、 新城區(qū)的能源和電力規(guī)劃，并與天然氣下游市場(chǎng)拓展規(guī)劃相結(jié)合。此外，還應(yīng)出臺(tái)更細(xì)化的政策，落實(shí)鼓勵(lì)和補(bǔ)貼政策；建立統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范及協(xié)調(diào)機(jī)制，解決并網(wǎng)上網(wǎng)的技術(shù)、利益、價(jià)格等的問(wèn)題。分布式天然氣CCHP將在能源綜合利用方面占有十分重要的地位，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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[7]陳柳欽.發(fā)展天然氣分布式能源正當(dāng)其時(shí)[N].中國(guó)礦業(yè)報(bào)，2013.

作者簡(jiǎn)介：郭兵杰（1989-），男，漢族，河北省滄州人，碩士在讀，研究方向：制冷與熱泵理論及技術(shù)，清潔、可再生能源。