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分布式供電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)的前景
1 前言
能源是人類生存的基本條件和人類社會發(fā)展的原動(dòng)力。隨著人類文明的進(jìn)步，能源問題成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)問題。目前全世界都在推動(dòng)第二代能源系統(tǒng)的建設(shè)，積極試點(diǎn)，認(rèn)真進(jìn)行立法準(zhǔn)備，抓緊開發(fā)配套相關(guān)設(shè)備。第二代能源系統(tǒng)具有六個(gè)方面的主要特征，一是燃料的多元化；二是設(shè)備的小型、微型化；三是冷熱電聯(lián)產(chǎn)化；四是網(wǎng)絡(luò)化：五是智能化控制和信息化管理；六是高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保水平。而其中燃料的多元化，設(shè)備的小型、微型化，冷熱電聯(lián)產(chǎn)化和環(huán)保要求則代表著能源技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)重要方向：可再生能源的開發(fā)利用、分布式供電技術(shù)的興起與冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展。
本文通過對分布式供電特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢的闡述，強(qiáng)調(diào)分布式供電對電力工業(yè)的重要作用，指出可再生能源為分布式供電提供了更廣闊的發(fā)展前景；分布式供電技術(shù)發(fā)展的主要方向之一為冷熱電三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。
2 分布式供電
2.1 分布式供電概述及其特點(diǎn)
顧名思義，分布式供電是相對于傳統(tǒng)的集中式供電方式而言的，是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模(數(shù)千瓦至50MW的小型模塊式)、分散式的方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出電、熱或(和)冷能的系統(tǒng)。這個(gè)概念是從1978年美國公共事業(yè)管理政策法公布后正式先在美國推廣，然后被其它先進(jìn)國家接受的。當(dāng)今的分布式供電方式主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)和各種工程用的燃料電池。因其具有良好的環(huán)保性能，分布式供電電源與“小機(jī)組”己不是同一概念。
與常規(guī)的集中供電電站相比，分布式供電具有以下優(yōu)勢：沒有或很低輸配電損耗；無需建設(shè)配電站，可避免或延緩增加的輸配電成本；適合多種熱電比的變化，系統(tǒng)可根據(jù)熱或電的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)從而增加年設(shè)備利用小時(shí)；土建和安裝成本低；各電站相互獨(dú)立，用戶可自行控制，不會發(fā)生大規(guī)模供電事故，供電的可靠性高；可進(jìn)行遙控和監(jiān)測區(qū)域電力質(zhì)量和性能：非常適合對鄉(xiāng)村、牧區(qū)、山區(qū)、發(fā)展中區(qū)域及商業(yè)區(qū)和居民區(qū)提供電力；大量減少了環(huán)保壓力。
二十世紀(jì)初以來電力行業(yè)流行的觀點(diǎn)是，發(fā)電機(jī)組容量越大，則效率越高，單位kw投資越低，發(fā)明成本也越低，因而隨著能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電力工業(yè)發(fā)展方向是“大機(jī)組、大電廠和大電網(wǎng)”。但是，在許多特殊情況下，分布式供電是集中供電不可缺少的重要補(bǔ)充：
● 分布式供電可以滿足特殊場合的需求 例如，而印瞞設(shè)電網(wǎng)的西部熟頃地區(qū)或散布的用戶：對供電安全穩(wěn)定性要求較高瞅糊昭戶，如醫(yī)院、銀行等；能源需求較為多樣化的用戶，需要電力的同時(shí)還需要熱或冷能的供應(yīng)。這種供電方式最大的優(yōu)點(diǎn)是不需遠(yuǎn)距離輸配電設(shè)備，輸電損失顯著減少，運(yùn)行安全可靠，并可按需要方便、靈活地利用排氣熱量實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)或熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，提高能源利用率。
● 分布式供電方式可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)在安全穩(wěn)定性方面的不足 在世界上大型火電廠建設(shè)的趨勢有增無減之時(shí)，電網(wǎng)的急速膨脹對供電安全與穩(wěn)定性帶來很大威脅，而各種形式的小型分布式供電系統(tǒng)，使國民經(jīng)濟(jì)、國家安全至關(guān)重要而又極為脆弱的紐帶--大電網(wǎng)不再孤立和笨拙。直接安置在用戶近旁的分布式發(fā)電裝置與大電網(wǎng)配合，可大大地提高供電可靠性，在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害(例如地震、暴風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭)情況下，可維持重要用戶的供電。
● 分布式供電方式為能源的綜合梯級利用提供了可能 在常規(guī)的集中供電方式中，能量形式相對單-。當(dāng)用戶不僅僅需要電力，而且需要其它能量形式如冷能和熱能的供應(yīng)時(shí)，僅通過電力來滿足上述需要時(shí)難以實(shí)現(xiàn)能量的綜合梯級利用：而分布式供電方式以其規(guī)模小、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過不同循環(huán)的有機(jī)整合可以在滿足用戶需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的綜合梯級利用，并且克服了冷能和熱能無法遠(yuǎn)距離傳輸?shù)睦щy。
● 分布式供電方式為可再生能源的利用開辟了新的方向 相對于化石能源而言，可再生能源能流密度較低、分散性強(qiáng)，而且目前的可再生能源利用系統(tǒng)規(guī)模小、能源利用率較低，作為集中供電手段是不現(xiàn)實(shí)的。分布式供電方式為可再生能源利用的發(fā)展提供了新的動(dòng)力。我國的可再生能源資源豐富，發(fā)展可再生能源是二十一世紀(jì)減少環(huán)境污染和溫室氣體排放以及替代化石能源的必然要求，因此為充分利用量多面廣的可再生能源發(fā)電，方便安全地向偏僻、少能源地區(qū)供電，建設(shè)可再生能源分布式供電應(yīng)受到高度重視。
還應(yīng)指出，對目前世界能源產(chǎn)業(yè)面臨亟待解決的四大問題：合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、進(jìn)一步提高能源利用效率、改善能源產(chǎn)業(yè)的安全性、解決環(huán)境污染，單-的大電網(wǎng)集中供電解決上述問題存在困難，而分布式供電系統(tǒng)恰好可以在提高能源利用率、改善安全性與解決環(huán)境污染方面做出突出的貢獻(xiàn)。因此，大電網(wǎng)與分散的小型分布式供電方式的合理結(jié)合，被全球能源、電力專家認(rèn)為是投資省、能耗低、可靠性高的靈活能源系統(tǒng)，成為二十-世紀(jì)電力工業(yè)的發(fā)展方向。這就是說，世界電力工業(yè)已經(jīng)開始向傳統(tǒng)電力工業(yè)的模式告別，走向依靠大型發(fā)電站和小型分布式供電廣泛結(jié)合的過渡的“分散式”電力系統(tǒng)，從而大大改善供電效率、供電品質(zhì)和減輕當(dāng)今電力行業(yè)對環(huán)境影響形成的負(fù)擔(dān)、減少興建和改善輸配電線路。而且，由于近來美國加州供電危機(jī)的影響，國外有的觀點(diǎn)甚至認(rèn)為今后在大力發(fā)展分布式供電的情況下，大型中心電站將走向衰落。
2.2 分布式供電發(fā)展趨勢
2.2.1分布式供電的主要方式
分布式發(fā)電方式多種多樣，根據(jù)燃料不同，可分為化石能源與可再生能源；根據(jù)用戶需求不同，有電力單供方式與熱電聯(lián)產(chǎn)方式(CHP)，或冷熱電三聯(lián)產(chǎn)方式(CCHP)；根據(jù)循環(huán)方式不同，可分為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電方式，蒸汽輪機(jī)發(fā)電方式或柴油機(jī)發(fā)電方式等。表1列出了主要的分布式供電方式。
在產(chǎn)業(yè)革命后的200年中，煤炭一直是世界范圍內(nèi)的主要能源，而隨著科技、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例不斷增加，于20世紀(jì)60年代超過煤炭。此后，石油、煤炭所占比例緩慢下降，天然氣比例上升；同時(shí)，新能源、可再生能源逐步發(fā)展，形成了當(dāng)前的以化石燃料為主和新能源、可再生能源并存的格局。然而，雖然可再生能源是取之無盡的潔凈能源，但其能源密度低，穩(wěn)定性較差，需要蓄能調(diào)節(jié)，長期穩(wěn)定運(yùn)行困難，且由于技術(shù)不夠成熟，可再生能源一次投資較大，經(jīng)濟(jì)性差；而化石能源的發(fā)電技術(shù)不僅更加成熟，而且效率更高。因此，作為分布式供電的發(fā)電技術(shù)，化石能源目前仍是國際上的主要方向。
表1 主要的分布式供電方式
發(fā)電技術(shù)
能源種類
內(nèi)燃機(jī)發(fā)電技術(shù)
燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)
微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)
常規(guī)的燃油發(fā)電機(jī)發(fā)電技術(shù)
燃料電池發(fā)電技術(shù)
化石能源
太陽能發(fā)電技術(shù)
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)
小水利發(fā)電技術(shù)
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)
可再生能源
氫能發(fā)電技術(shù)
二次能源
垃圾發(fā)電技術(shù)
一般廢棄物
2.2.2 分布式供電的主要?jiǎng)恿?微型燃?xì)廨啓C(jī)
以化石能源為能源動(dòng)力的分布式供電方式多種多樣(見表1)。隨著微型燃機(jī)技術(shù)的不斷完善，微型燃機(jī)發(fā)電機(jī)組已成為分布式供電的主力。
微型燃?xì)廨啓C(jī)是功率為數(shù)百KW以下的、以天然氣、甲烷、汽油、柴油等為燃料的超小型燃?xì)廨啓C(jī)。它的雛形可追溯到60年代，但作為-種新型的小型分布式供電系統(tǒng)和電源裝置的發(fā)展歷史則較短。
微型燃?xì)廨啓C(jī)大都采用回?zé)嵫h(huán)。通常它由透平、壓氣機(jī)、燃燒室、回?zé)崞鳌l(fā)電機(jī)及電子控制部分組成，從壓氣機(jī)出來的高壓空氣先在回?zé)崞鲀?nèi)接受透平排氣的預(yù)熱，然后進(jìn)入燃燒室與燃料混合、燃燒。大多數(shù)微型氣輪機(jī)由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動(dòng)內(nèi)置式高速發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與壓氣機(jī)、透平同軸，轉(zhuǎn)速在50000-120000rpm之間。一些單軸微型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)發(fā)出高頻交流電，轉(zhuǎn)換成高壓直流電后，再轉(zhuǎn)換為60Hz480v的交流電。
目前，開發(fā)微型透平的廠商主要集中在北美，歐洲有瑞典和英國。表2為部分新一代微型燃?xì)廨啓C(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。
與柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組相比，微型燃機(jī)具有以下一系列先進(jìn)技術(shù)特征：
(1)運(yùn)動(dòng)部件少，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。重量輕，是傳統(tǒng)燃機(jī)的1/4；
(2)可用多種燃料，燃料消耗率低，排放低，尤其是使用天然氣；
(3)低振動(dòng)，低噪音，壽命長，運(yùn)行成本低；
(4)設(shè)計(jì)簡單，備用件少，生產(chǎn)成本低；
(5)通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，即使不是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，效率也非常高；
(6)可遙控和診斷：
(7)可多臺集成擴(kuò)容。
因此，先進(jìn)的微型燃?xì)廨啓C(jī)是提供清潔、可靠、高質(zhì)量、多用途的小型分布式供電的最佳方式，使電站更靠近用戶，無論對中心城市還是遠(yuǎn)郊農(nóng)村甚至邊遠(yuǎn)地區(qū)均能適用。有理由相信，一旦達(dá)到適當(dāng)?shù)呐�，微型燃機(jī)輪機(jī)有能力與中心發(fā)電廠相匹敵。對終端用戶來說，與其它小型發(fā)電裝置相比，微型燃?xì)廨啓C(jī)是一種更好的環(huán)保型發(fā)電裝置。
表2 新一代微型燃?xì)廨啓C(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
供應(yīng)商
燃料
轉(zhuǎn)速
電功率（KW）
效率（%）
壓比
進(jìn)口溫度（ºC）
出口溫度（ºC）
排氣溫度（ºC）
排放（NOx）
功率范圍（KW）
Allied
Signal
天然氣
65000
75
28.5
3.7
930
650
240
<25ppm
75
Bowman
天然氣
115000
45
22.5
4.3
-
650
305
-
35，45，50，60，80，200
Capstone
天然氣
96000
30
-
3.2
840
-
270
-
24，30，60，125-250
GE/Elliott
天然氣
116000
45
30
-
-
-
316
<9ppm
45,80,200
NREC(樣機(jī))
天然氣
柴油
丙烷
50000
70
33
3.3
870
-
200
-
30-200
2.2.3 分布式供電發(fā)展方向-冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)
雖然回?zé)岬扔行岣呶⑿腿細(xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)熱轉(zhuǎn)功效率的手段得到應(yīng)用，微型燃機(jī)發(fā)電效率己從17%-20%上升到當(dāng)前的26%-30%，但以微型燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力的簡單的分布式供電系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)功效率依然遠(yuǎn)小于大型集中供電電站。如何有效提高分布式供電系統(tǒng)的能量利用效率是當(dāng)前分布式供電技術(shù)發(fā)展所面臨的主要障礙之一。
正如常規(guī)的集中供電電站可以通過功熱并供提高能源利用率一樣，分布式供電系統(tǒng)在用戶需要的情況下，同樣可以在生產(chǎn)電力的同時(shí)，提供熱能或同時(shí)滿足供熱、制冷兩方面的需求。而后者則成為一種先進(jìn)的能源利用系統(tǒng)-冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
與簡單的供電系統(tǒng)相比，冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以在大幅度提高系統(tǒng)能源利用率的同時(shí)，降低環(huán)境污染，明顯改善系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。因此，三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是目前分布式供電發(fā)展的主要方向之一。
2.2.4 以可再生能源為基礎(chǔ)的分布式供電方式的發(fā)展前景
由于礦物能源的有限性和污染性，可再生能源的利用與研究已引起廣泛的重視。20世紀(jì)70年代以來，可再生能源已經(jīng)引起了科學(xué)家的關(guān)注，研究和開發(fā)工作取得了重大進(jìn)展和成就。進(jìn)入21世界，可再生能源問題明確地?cái)[到了政府決策者、科學(xué)家和社會各界面前，成為重點(diǎn)發(fā)展的熱門研究課題。根據(jù)國家“863”專家委員會提供的文件，在全球資源與環(huán)境問題的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)下，預(yù)計(jì)在未來10年左右的時(shí)間內(nèi)，可再生能源研究將取得突破性進(jìn)展。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2060年全球可再生能源的比例將發(fā)展到世界能源構(gòu)成的50％以上。
我國可再生能源資源豐富、量多面廣。例如，太陽能在我國2/3國土上的年輻射量超過600MJ/cm2，每年地表吸收的太陽能大約相當(dāng)于17萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量；而地?zé)豳Y源的遠(yuǎn)景儲量為1353.5億噸標(biāo)準(zhǔn)媒，探明儲量為31.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。效率差、密度低、不穩(wěn)定等缺陷成為以往可再生能源利用的主要障礙，很難將其與集中供電相結(jié)合。通過與分布式供電方式相結(jié)合，新型可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)可以在能的梯級利用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)效率的大幅度提高；同時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)對能源密度的要求也遠(yuǎn)低子集中供電方式；而且，通過與現(xiàn)代蓄能技術(shù)相結(jié)合，可以在很大程度上克服可再生能源不穩(wěn)定的缺陷。如今，分布式供電方式為可再生能源利用的發(fā)展提供了新的動(dòng)力，在供能效率和經(jīng)濟(jì)性的提高以及能源供給安全性方面具有不可替代的作用；而可再生能源也為分布式供電提供了更加廣闊的發(fā)展前景。
可再生能源系統(tǒng)具有運(yùn)行費(fèi)用低、環(huán)保性能好等突出優(yōu)勢。比如，為適應(yīng)北京2008年舉辦奧運(yùn)會的要求，以及北京日趨嚴(yán)格的環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，我們建議在奧運(yùn)村建設(shè)示范項(xiàng)目“太陽能與熱泵高效復(fù)合能源系統(tǒng)”：將性能好、技術(shù)含量高的熱泵技術(shù)和太陽能利用技術(shù)相結(jié)合。此項(xiàng)目利用太陽能等環(huán)境能源作為輔助能源，可確保奧運(yùn)村對電、冷和熱的供應(yīng)萬無一失。它充分體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)”、“科技奧運(yùn)”的宗旨，將有力推進(jìn)北京和全國清潔能源利用的發(fā)展。該項(xiàng)目由于采用太陽能熱水器，系統(tǒng)省去熱水器裝機(jī)負(fù)荷以及運(yùn)行負(fù)荷；由于采用太陽能熱水器作為冬季熱泵供熱的熱源，實(shí)現(xiàn)了寒冷地區(qū)的熱泵冬夏兩季運(yùn)行，省去了系統(tǒng)供熱空調(diào)裝機(jī)負(fù)荷。另外，該系統(tǒng)通過將太陽能和天然氣或電能適當(dāng)結(jié)合，克服了傳統(tǒng)太陽能利用的不連續(xù)、不穩(wěn)定的缺陷--夏季系統(tǒng)可以輸出空調(diào)用冷和生活熱水，冬季系統(tǒng)可以輸出空調(diào)用熱，僅太陽能環(huán)境能源的利用就使系統(tǒng)節(jié)電能20%-30%；年總能耗比傳統(tǒng)技術(shù)方案降低了60%左右，節(jié)能效果非常明顯。該項(xiàng)目設(shè)備總投資費(fèi)用雖然比傳統(tǒng)技術(shù)高20%多(其中太陽能熱水器設(shè)備費(fèi)約占總投資的60%)，但運(yùn)行費(fèi)用降低50％左右，所追加投資僅需2年左右就可全部回收。
目前，對以太陽能、地?zé)崮艿葹橹鞯目稍偕茉吹难芯亢屠檬艿绞澜绶秶闹匾�。隨著對可再生能源的能量聚集、轉(zhuǎn)化、儲存和利用等方面研究的深入，無論是從環(huán)境保護(hù)的角度，還是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的角度來看，以可再生能源為基礎(chǔ)的分布式供電方式具有不可替代性，必將成為未來很有發(fā)展前景的供能手段之一。
2.3 我國需要分布式供電
目前我國正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，提高資源綜合利用效率，是我國能源工業(yè)能否持續(xù)支撐國家現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵所在。我國能源利用水平距世界發(fā)達(dá)國家還有很大的差距，日益增長的電力需求遠(yuǎn)未得到滿足，“大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)”的大規(guī)模、集中式的電網(wǎng)供電依然是我國目前能源工業(yè)的主要發(fā)展方向。
但是，我國需要分布式供電。這是因?yàn)椋?br /> (1)我國幅員遼闊，但物產(chǎn)資源相對貧乏，而且經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡。對于西部等邊遠(yuǎn)、落后地區(qū)而言，由于其遠(yuǎn)離經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，形成一定規(guī)模的、強(qiáng)大的集中式西北電網(wǎng)系統(tǒng)需要很長時(shí)間和巨額的投資，這無法滿足目前西部經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。而分布式供電系統(tǒng)可以借助西部天然氣資源豐富、可再生能源多種多樣的優(yōu)勢，在不長的時(shí)間內(nèi)，以較小的投資為代價(jià)，為西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的支撐；對于東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，由于生活水平的日益增加，已經(jīng)出現(xiàn)了類似于西方發(fā)達(dá)國家的對于能源產(chǎn)品需求多樣化的趨勢。與集中式供電相比，分布式供電顯現(xiàn)了突出的優(yōu)點(diǎn)，為解決上述問題提供-個(gè)更加圓滿的方案。
(2)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，我國集中式供電電網(wǎng)的規(guī)模迅速膨脹。這種發(fā)展所帶來的安全性問題是不容忽視的，如紐約市、臺灣島二次大停電己為我們敲響了警鐘。為了及時(shí)抑制這種趨勢的蔓延，只有合理地調(diào)整供電結(jié)構(gòu)、有效地將分布式供電和集中式供電結(jié)合在一起，構(gòu)架更加安全穩(wěn)定的電力系統(tǒng)。
(3)縱觀西方發(fā)達(dá)國家的能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程，可以發(fā)現(xiàn)：它經(jīng)歷了從分布式供電到集中式供電，又到分布式供電方式的演變。造成這種現(xiàn)象不僅僅是由于生活水平提高的需求，而且也是集中式供電方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑，隨著社會的發(fā)展，我國能源產(chǎn)業(yè)也將面臨類似的問題。因此，雖然從目前能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況來看，集中式供電是我國能源系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，但從長遠(yuǎn)看，構(gòu)造一個(gè)集中式供電與分布式供電相結(jié)合的合理能源系統(tǒng)，增加電網(wǎng)的質(zhì)量和可靠性，將為我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
所以，我國近期在發(fā)展大機(jī)組、大電廠的同時(shí)，應(yīng)不失時(shí)機(jī)、因地制宜地興建分布式供電設(shè)施�？梢灶A(yù)見，隨著西部大開發(fā)的深入進(jìn)行，特別是“西氣東輸”工程的開展，我國沿線區(qū)域和邊遠(yuǎn)地區(qū)的分布式供電將得到極大的發(fā)展。
還應(yīng)指出，對北京而言，這種分布式能源系統(tǒng)，不僅是保證2008年奧運(yùn)會順利進(jìn)行所必須的，而且它將為首都經(jīng)濟(jì)提供一個(gè)有廣闊前景的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為北京的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
3 冷熱電聯(lián)產(chǎn)
3.1冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)概述及其特點(diǎn)
傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)以及商業(yè)化的努力主要著眼于單獨(dú)的設(shè)備，例如，集中供熱、直燃式中央空調(diào)及發(fā)電設(shè)備。這些設(shè)備的共同問題在于單一目標(biāo)下的能耗高，在忽視環(huán)境影響和不合理的能源價(jià)格情況下，具有-定的經(jīng)濟(jì)效益。但是，從科技技術(shù)角度出發(fā)，這些設(shè)備都尚未達(dá)到有限能源資源的高效和綜合利用。
冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)是-種建立在能的梯級利用概念基礎(chǔ)上，將制冷、供熱(采暖和供熱水)及發(fā)電過程-體化的多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)，目的在于提高能源利用效率，減少碳化物及有害氣體的排放。與集中式發(fā)電-遠(yuǎn)程送電比較，CCHP可以大大提高能源利用效率：大型發(fā)電廠的發(fā)電效率-般為35%-55％，扣除廠用電和線損率，終端的利用效率只能達(dá)到30-47%。而CCHP的能源利用率可達(dá)到90%，沒有輸電損耗；另外，CCHP在降低碳和污染空氣的排放物方面具有很大的潛力：據(jù)有關(guān)專家估算，如果從2000年起每年有4%的現(xiàn)有建筑的供電、供暖和供冷采用CCHP，從2005年起25％的新建建筑及從2010年起50％的新建建筑均采用CCHP的話，到2020年的二氧化碳的排放量將減少19%。如果將現(xiàn)有建筑實(shí)施CCHP的比例從4%提高到8%，到2020年二氧化碳的排放量將減少30%。
3.2冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案選擇
典型冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)一般包括：動(dòng)力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)(供電)、余熱回收裝置(供熱)、制冷系統(tǒng)(供冷)等。針對不同的用戶需求，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案的可選擇范圍很大：與熱、電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的選擇有蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的外燃燒式和燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃燒式方案；與制冷方式有關(guān)的選擇有壓縮式、吸收式或其它熱驅(qū)動(dòng)的制冷方式。另外，供熱、供冷熱源還有直接和間接方式之分。
在外燃燒式的熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用中，由于背壓汽輪機(jī)常常受到區(qū)域供熱負(fù)荷的限制不能按經(jīng)濟(jì)規(guī)模設(shè)置，多數(shù)是相當(dāng)小的和低效率的；而對于內(nèi)燃燒式方案，由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)生產(chǎn)出了尺寸小、重量輕、污染排放低、燃料適應(yīng)性廣、具有機(jī)械效率和高排氣溫度的燃?xì)廨啓C(jī)，同時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)的容量范圍很寬：從幾十到數(shù)百KW的微型燃?xì)廨啓C(jī)到300MW以上的大型燃?xì)廨啓C(jī)，它們用于熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)既發(fā)電又產(chǎn)汽，兼有高發(fā)電效率（30%-40%）和高的熱效率（70%-80%）。現(xiàn)在，在有燃汽和燃油的地方，燃?xì)廨啓C(jī)正日益取代汽輪機(jī)在熱電聯(lián)產(chǎn)中的地位。
壓縮式制冷是消耗外功并通過旋轉(zhuǎn)軸傳遞給壓縮機(jī)進(jìn)行制冷的，通過機(jī)械能的分配，可以調(diào)節(jié)電量和冷量的比例；而吸收式制冷是耗費(fèi)低溫位熱能來制冷(根據(jù)對熱量和冷量的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化)，把來自熱電聯(lián)產(chǎn)的一部分或全部熱能用于驅(qū)動(dòng)吸收式制冷系統(tǒng)。
目前最為常見的吸收式制冷系統(tǒng)為溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)和氨吸收式制冷系統(tǒng)。前者制冷溫度由于受制冷劑的限制，不能低于5℃，-殷僅用于家用空調(diào)；后者的制冷溫度范圍非常大(+10℃--50℃)，不僅可用于空調(diào)，而且可用于0℃以下的制冷場所。同時(shí)，氨吸收式制冷系統(tǒng)可以利用低品位的余熱，所需熱源的溫度只要達(dá)到80℃以上就能利用，從而使能源得到充分合理的利用；而月氨吸收式制冷系統(tǒng)還具有節(jié)電、設(shè)備易于制造和維修、對安裝場所要求不高、系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠、噪聲小、便于調(diào)節(jié)、可以在同一系統(tǒng)內(nèi)提供給用戶不同溫度的冷量、單個(gè)系統(tǒng)的制冷量很大等優(yōu)點(diǎn)。
4 結(jié)論
隨著人民生活水平的提高，能源消費(fèi)日益增長，能源動(dòng)力系統(tǒng)愈來愈向大容量、高度集中的模式發(fā)展。然而，分布式供電是集中供電不可缺少的重要補(bǔ)充。它因靈活的變負(fù)荷性、低的初投資、很高的供電可靠性、很小的輸電損失和適合可再生能源等特點(diǎn)在世界范圍內(nèi)越來越受到重視。
本文通過對分布式供電特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢的闡述，強(qiáng)調(diào)分布式供電是集中供電不可缺少的重要補(bǔ)充；同時(shí)指出可再生能源為分布式供電提供了更廣闊的發(fā)展前景。值得強(qiáng)調(diào)的是：簡單的分布式供電是不合理的，而冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CCHP)熱力過程更加符合能的梯級利用原則，通過吸收式制冷循環(huán)和供熱循環(huán)的有機(jī)結(jié)合，使系統(tǒng)內(nèi)的中低溫?zé)崮艿靡院侠砝�，相對于分產(chǎn)系統(tǒng)能量利用率可提高30-50％。可以預(yù)見，隨著天然氣的廣泛應(yīng)用、電力壟斷的逐步解體、環(huán)境保護(hù)要求提高和可再生能源利用技術(shù)水平的提高，不僅我國邊遠(yuǎn)地區(qū)和西部地區(qū)的分布式供電將得到極大的發(fā)展，而且小型化的分布式供電(特別是具有能量-資源利用合理、環(huán)保性能優(yōu)良、冷熱電負(fù)荷分配靈活等優(yōu)勢的冷熱電聯(lián)產(chǎn))將成為中國城市現(xiàn)代化的重要?jiǎng)恿Α：翢o疑問，分布式供電將成為未來能源領(lǐng)域的-個(gè)重要的新方向。
為了確保2008年奧運(yùn)會電、冷和熱水的供應(yīng)，在集中供電的同時(shí)，很有必要建設(shè)分布式供能系統(tǒng)。建議立即著手開展以太陽能為主要能源的分布式供能系統(tǒng)方向的各項(xiàng)工作。
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