從熱電聯產走向冷熱電聯產

2022-12-21 12:21:03 字數 3473 閱讀 9199

美國從2023年開始提倡發展小型熱電聯產(chp),目前除繼續堅持發展小型熱電聯產之外,正研究高效利用能源資源的小型冷熱電聯產(cchp)。cchp是將製冷、供熱(採暖和供熱水)及發電三者合而為一的設施。據美國2023年對商用樓宇終端能源消費的統計,採暖用能佔22%,熱水**佔7%,製冷空調用能佔18%。

chp的供熱只能解決29%的用能及提供電力,而cchp連同製冷可提供47%的用能及電力。冷熱電聯產的意義

冷熱電聯產系統在大幅度提高能源利用率及降低碳和汙染空氣的排放物方面具有很大的潛力。有關專家做了這樣的估算,如果從2023年起每年有4%的現有建築的供電、供暖和供冷採用cchp,從2023年起25%的新建建築及從2023年起50%的新建建築均採用cchp的話,到2023年的二氧化碳的排放量將減少19%。如果將現有建築實施cchp的比例從4%提高到8%,到2023年二氧化碳的排放量將減少30%。

冷熱電聯供系統與遠端送電比較,可以大大提高能源利用效率。大型發電廠的發電效率為35%-55%,扣除廠用電和線損率。終端的利用效率只能達到30-47%,而cchp的效率可達到90%,沒有輸電損耗。

冷熱電聯產系統與大型熱電聯產比較,大型熱電聯產系統的效率也沒有cchp高,而且大型熱電聯產還有輸電線路和供熱管網的損失。顯然cchp可以減少輸配電系統和供熱管網的投資,無論從減少投資成本和減輕汙染來講都是十分有利的。冷熱電聯供系統的缺點有兩個一是冷熱電聯供系統規模小,安裝在樓宇裡,只能使用天然氣或油品;二是冷熱電聯供系統雖然規模比大型發電廠和大型熱電聯產小,但cchp不能小到一家一戶安裝一台,只能適應一幢樓宇或乙個小區的冷熱電聯供,不象小型戶用空調器、戶用熱水器或戶用電取暖器那樣靈活機動。

美國關於冷熱電聯產的研究

美國關於cchp作了許多研究,並本著開發和商業化的目的,在天然氣、電力和暖通空調等行業的製造業進行了廣泛深入的合作。工業界提出了"cchp創意"和"cchp2023年綱領",以支援美國能源部的總體商用建築冷熱電聯供規劃。

規劃中倡導增加綜合利用多項技術,包括先進的燃氣輪機、微型透平機、先進的內燃機、燃料電池、吸收式製冷機和熱幫浦、乾燥及能源**系統、引擎驅動及電驅動蒸汽壓縮系統,熱儲備和輸送系統以及控制及系統整合技術,不僅滿足建築物的熱和電力負荷的需求,也從整體上提高了從礦物燃料到能源的轉換效率。

到2023年,在美國cchp將成為商用建築高效使用礦物能源的典範,通過能源系統的調整,將極大地推動經濟增長和提高居民生活質量,同時最大限度地降低汙染物的排放量。1cchp戰略實施目標2023年

●制訂出技術與政策"引導圖"

●開發設計工具、評估系統、軟體及事例分析,以減少設計團體的風險●通過事例分析、財務分析等對工業決策機構進行cchp選型和效益分析指導●消費者的價值/需求的認知度達到目標決策者所要求的25%●每3年實現市場占有率翻番●建立cchp的資訊交流系統

●建立建築物資源效率計量體系2023年

●確保行業法規朝有利方向發展:--稅收優惠--碳化物排放交易化--合理的電力推出費用●建立200個示範點2023年

●20%的新建商用建築使用cchp●5%的現有商用建築使用cchp

●25%的美國能源部熱電聯產(chp)專案使用者使用cchp2023年

●50%新建商用建築採用cchp●15%現有商用建築採用cchp。2幾個問題的說明

(1)cchp和chp應用領域的劃分cchp系統可以向建築物同時提供電力、製冷、供暖、衛生熱水或其他用途的熱能,故cchp系統側重的領域是商用寫字樓及公寓樓宇。chp只能提供電力和熱能,側重於需要工藝用熱的工業企業。

(2)商用建築物節能的設想建築物的外牆和門窗的保溫和密封性改進,達到15%的節能量;

●美國空調及製冷協會(arl)為暖通空調(hvac)裝置制訂的目標是使其能源效率改善25%;

●美國cchp的首期目標是在上述目標基礎上,再增加40%的節能效率。(3)採暖和空調將出現新的變化20世紀採暖和空調基礎科學研究已經取得了重大突破和進展,目前正醞釀著新的變化。主要是由於空氣調節技術和發電技術有了重大變化,全球對環境問題的重視,如關注減輕臭氧層破壞,關注減緩地球氣候變暖(溫室效應),以及公用事業的重組等,成為當今樓宇設計和建築的決定因素。

cchp對環境保護有巨大潛力市場。(4)cchp發展中的關鍵因素cchp現在還不能將其劃分為乙個行業,然而裝置製造商、公用事業公司及能源服務公司將cchp看作是下個世紀最具經濟潛力的一種組合方式。新組建的cchp組織機構認為未來20年決定商用、公用建築及居民建築裝置發展的關鍵因素是:

●政策及政治因素;

●市場、經濟及公共設施的重建;●氣候的變化;●室內空氣質量;

●建築設計/裝置選型過程;●能源使用效率;●顧客的期望值;●應變能力;

●技術的進步/新技術;●滿足各方利益的建築樓宇。cchp與中國

ss目前從我國經濟發展水平和居民收入水平看,城鎮已進入暖通空調大發展時期,我國在暖通空調方面有可能實現跨越,對於如何把握暖通空調發展方向應盡早研究。

3.1小型電站是21世紀的新電源,最具經濟潛力用高科技武裝起來的小型電站、chp以及cchp,耗能低、可靠性高、效率高、低排汙,具有很大的優越性,是提高能源利用效率、降低冷熱電成本和保護生態環境的重要措施。美國把小型電站看作是有助於美國在21世紀保持全球競爭力的優勢。我國應當重視大電網與眾多小型分布式電站相結合的研究。

3.2嚴格控制樓宇採暖用大型熱電聯產電廠和供熱網的建設世界上對於樓宇(包括商用建築、寫字樓、公寓和住宅小區)採暖供熱有兩種模式,歐美國家大都採用分布式的採暖設施,現在正向小型冷熱電聯供(cchp)的方向發展。而原蘇聯、東歐等國家主要是學習原蘇聯模式採用大型熱電廠、大中型鍋爐房和大型熱網。現在看來修建大型熱電廠、大中型鍋爐房和大型

熱網專門供商用、寫字樓、公寓和住宅小區傳熱是極不經濟的。今後大型熱電廠主要應用於有穩定熱負荷的工業企業。樓宇採暖應當因地制宜採用多種方式解決。

3.3加快發展天然氣、煤層氣,積極引進液化天然氣和管道天然我國長期以來能源**以煤炭為主,煤炭最大消費量曾達到13.8-13.9億噸,2023年已下降到12.5億噸,現在準備降低到9億噸,這個變化說明能源消費優質化已不可避免。有充足的燃氣**是發展分布式小型chp、cchp的前提條件,在有天然氣**的地方應當優先用於發展chp和cchp。但是我們也必須看到,中國各地情況複雜、chp、cchp不可能包打天下,有便宜電力**的地方,可以及時利用低谷的地方,可以發展蓄冰空調、蓄熱式電熱鍋爐;有的地方可以發展電力空調、電採暖器和電熱水器。

總之,要從節能、經濟、環境保護的原則出發,因地制宜,慎重研究,認真決策。

3.4加強冷熱電聯產(cchp)的研究和推廣工作美國為發展冷熱電聯產採取了更新經營模式、聯合研究和政策扶植等措施,並編制了長達20年的研究發展目標。我國如要發展小型chp、cchp也應組織聯合攻關,**扶持。現在看來冷熱電聯產比熱電聯供要先進得多,能適應我國大部分地區的需要,特別是我國過去採暖僅限制在黃河、秦嶺山脈以北的"三北"地區,現在黃河與長江之間的中間地帶,為提高舒適度,也開始搞採暖工程。

我國應採取跨越發展手段,跳過chp,直接搞cchp。

我國在冷熱電聯產方面具有一定優勢,湖南長沙市遠大空調****生產的直燃式空調機。可以解決製冷、採暖和衛生熱水聯供,他們正在研究將燃氣渦輪機與直燃式空調機相配套,形成高效的冷熱電聯產系統。如果我們抓緊cchp的研究和應用,我們在冷熱電聯產系統的發展中有可能超過美國,走在世界前列,成為我國21世紀全球競爭中的優勢產業之一。

熱電聯產能效能耗限額及計算方法

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薛景傑範江王若霞 山西河津鋁廠太原理工大學 2003 07 08 現在,多數熱電廠冬 夏兩季的熱負荷是不平衡的,往往是夏季熱負荷小於冬季熱負荷,由於夏季熱負荷的減少,熱電廠中的熱電聯產節能效益受到了影響。因為,熱電聯產之所以能夠節能,是由於它的生產方式是按質用能,先將化學能轉化為高品位的熱能用於發電...