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发展燃气轮机-直燃式空调机对电力工业的作用

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 17:10:51   

前言
在燃气空调的种种优势被人们认识之后,一种新的、更大优势即将显示出来,这就是冷热电联产技术(CCHP,COMBINEDCOOLINGHEATINGPOWER),将燃气轮机与直燃机组合,效率可以再提高40%。并且CCHP的意义不仅仅在于节能,这是一场能源产业的革命:散布在千万座楼宇中的小型燃气轮机,使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带--大电网,不再孤立和和笨拙。大电网与分散的小型燃气轮机相结合,被全球能源,电力专家认为是投资省、能耗低、可靠性高的灵活能源系统,成为21世纪电力工业的发展方向。本文着重介绍直燃式空调机对电力工业的作用。
直燃式空调机又称直燃式溴化锂吸收式冷温水机,可同时或单独提供制冷、采暖、卫生热水,直接利用燃油或燃气提供能源,制冷剂是水,吸收剂是溴化锂,对人体无毒,对环境无害。发展直燃式空调机可同时解决空调、采暖和生活热水,与电空调、电热水器等比较,能源利用效率高,对电力系统降低高峰负荷,提高发、输、配电设备利用率,具有极好的作用。如果大量推广使用直燃式空调机,对降低国民经济基础建设投资,提高全社会能源效率,具有巨大的现实意义和深远的历史意义。


1电力工业与空调


我国自1970年至1996年电力短缺,限制空调。电热水器等高耗电负荷。从1997年电力供求缓和后,逐步取消限制,由于社会经济发展和居民生活水平的提高,目前正处于空调高速发展期。空调使用时间短,使用时负荷率低,使得电力系统负荷特性劣化,主要表现在以下几个方面:
1.1多数电网最高负荷由各季转向夏季,我国南方空调负荷多的各省,都是水电比重大的省,夏季水电站要满发,靠少数火电调峰,由于国产火电机组调峰能力差,造成系统调峰困难,甚至迫使水电站弃水调峰。
1.2最大负荷增长率高于用电量的增长速度,结果是峰谷差增大,平均负荷率降低,1997年全国发电量增长5.08%,装机容量增长7.48%,装机容量增长率超过发电量增长率2.4个百分点,电力供求缓和;1998年相应增长率为2.07%和9.07%,增长率相差7个百分点,电力供求进一步缓和。最近几年,最大负荷超过发电量增长比较突出,1996年高1.65个百分点,1997、1998年最大负荷增长率都比发电量高一倍。1997年峰谷差比1996年增加1100多万千瓦,增长率达33.4%。
1.31995年到1998年全国高峰负荷平均增长740万千瓦,相对售电量增长量小,造成电网负荷率降低,火力发电设备利用小时逐年下降。几个主要电网负荷率普遍下降,1995年至1998年华中电网下降9.3个百分点,四川电网下降8.2个百分点;全国火力发电设备利用小时数由1995年5454h下降到1996年的5418h下降36h,1997年又下降304h,1998年进一步下降303h,到1998年火力发电设备利用小时数仅4811h。
1.4空调负荷对负荷特性的影响越来越显著,极端气候(持续高温、潮湿闷热、持续低温、持续干旱、持续洪涝)对负荷及负荷特性的影响越来越显著。如1999年7月京津唐连续高温,空调负荷增加达300万kW,其中,北京空调负荷比1998年增加100多万kW(7月28日达601万kw比1998年492万kW高出109万kW),天津空调负荷比1998年增加60多万kW。1999年10月19日中国电力报刊登国家电力公司陆延昌副总经理在全国电力营销会议上的讲话中说:“1998年有2000多万千瓦装机仅在高峰时段运行数百小时,发电资源浪费很大。”显然这与电力空调负荷有密切关系。
目前电力部门对这些问题缺乏深入研究,总认为现在电力供大于求,要鼓励发展电力空调,其实现在的电力过剩是一种低水平的暂时的电力过剩。按照规划2010年我国装机容量要达到5亿kW,2020年要达到7~8亿kW,现在才2.77亿kW,差距还很大。1998年我国人均装机容量仅0.22kW,人均用电量仅773kWh时,而1996年美国己分别达到3.10kW和12309kWh。我国这两项指标仅为美国的1/14和1/16。我国近年电力供大于求,仅仅是由于国有企业减产、停产造成的,随着国企扭亏脱困,经济形势好转,城乡居民生活用电增长,电力供求将必然再次吃紧,故对电力空调负荷的高速增长不能掉以轻心。


2发展直燃机可使电力工业经济状态好转


2.1我国目前尚处于空调发展的初级阶段,如果继续大量发展电力空调,对电力负荷特性的影响还会加大,对电力工业经济影响不可低估。
2.2空调负荷集中在电网负荷高峰期,按我国的气候条件,年均工作时间小于800h(北方时间短些,南方时间长些),空调使用期内平均负荷率只有40%。为电力空调供电的这部分发输配电设备一年里只利用几百个小时,利用率极低,难以用正常的电费回收来弥补其损失,导致发电成本上升,最终会使电力工业的利润率降低,或者转嫁到用户身上造成高电价。
2.3采用直燃式空调机,可有效地降低电网高峰负荷,相应降低峰谷差,提高电网负荷率,提高发输配电设备利用率,一般减少10%的峰荷,可提高电网负荷率9个百分点,而总发电量只减少1%,可使电力工业经济状态好转。


3发展直燃式空调机可使电力工业能耗下降


3.1发展直燃式空调机降低电网高峰负荷,可以减少火电机组调峰造成的效率下降和供电煤耗的上升,可以减少水电站弃水调峰损失发电量,或采用抽水蓄能电站调峰造成的能量损失(抽水蓄能电站调峰要损失1/4的能量)及巨额投资。
3.2我国现有的发电设备大多数为国产机组,调峰能力差,燃煤电站调峰有时还要燃油,火电机组频繁起停调峰会影响机组寿命。特别是我国南方最需要空调的地方,水电比重大,夏季高峰负荷时期靠少量火电调峰困难更大。


4发展直燃式空调机可以节约电力工业基本建设投资


直燃式空调机的投资大致与电力空调机的投资相当,但电力空调机需要相应配置发电、输电和配电设施,需要增加大量电力基本建设投资,可以说用户每装一台电力空调,国家需要投入比用户购空调还要多的钱来建电厂电网以保证供电。每个用户使用1千瓦负荷的电力空调投资为3000元,国家为这台空调机供电,每千瓦发电设备投资按6000元计,输配电投资为2000元,每千瓦共需投资8000元,再加上厂用电和线损15,共需电源投资9200元。如果增加空调负荷1500万kW,电力部门需支出电力建设资金1380亿元。如果采用直燃式空调机就可以节省这笔投资。而且直燃机不仅可以提供空调制冷,还可提供冬季采暖及日常的卫生热水,可以一机多用,寿命比电力家用空调长数倍,比电力中央空调也长许多。


5直燃式空调机可实现能源资源的均衡利用


5.1目前我国正在改善能源消耗结构,大力发展天然气和燃气,许多大中型城市为了解决大气环境污染,纷纷划定无煤区,准备更多地利用电力、油气等优质能源。夏季是天然气、燃气使用的低谷,却是电力负荷的高峰期,直燃式空调机可降低电网夏季高峰负荷,填补天然气、燃气的低谷,实现资源的充分和均衡利用。
5.2直燃机可利用小型分散式发电机组(燃气轮机、燃料电池)的余热,实现能量的梯级利用,做到冷、热、电联产、效率可达90%以上,冷、热(采暖及卫生热水)、电比例可根据负荷灵活调节、适应性极强,也是当前世界能源技术的发展趋势之一。可以实现能源资源的有效利用。


6直燃式空调机有利于环境保护


电力空调机使用氟里昂(CFC)为制冷剂,要破坏臭氧层;现在采用替代物氢氯氟烃(HCFC),虽然对臭氧层破坏能力较低,但温室效应很强,会对大气环境造成不利影响。直燃式空调机吸收剂是溴化锂,对人体无毒,对环境无害,由于节能并且采用的是天然气、轻油等清洁能源,可减少CO2排放量30%一50%。采用直燃机有利于保护臭氧层和减少温室气体排放量。


7直燃机可使终端电价下降

直燃机替代了发电成本最高的那一部分电网负荷,使终端用户不必因空调用电造成负荷率下降和调峰困难承担额外的电力投资和成本。以发电成本中固定成本和可变成本各占50%计算,负荷率每降低10%,发电成本就会上升5%。直燃机是“电力需求侧管理”的重要内容,尤其是涡轮发电机和直燃机组结合的冷、热、电联产系统,是世界上公认的大电网与分散发电相结合的方式之一,是国际电力工业的发展趋势。

综上所述,采用直燃式空调机明显优于电力空调机,应当根据各地具体条件,作为“电力需求侧管理”迅速推广。否则,逐年剧增加的电力空调就象早年人口剧增未加控制一样,等到认识到危害时,已经晚了。电力工业应着眼开拓均衡用电、效益好的电力市场,而不应盲目地开发峰值用电市场。


作者简介

朱成章中国电力企业联合会技术顾问
中国能源研究会副秘书长
国际能源经济协会中国分会委员
教授级高级工程师

来源:中国能源网
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