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我国热电联产、分布式能源实现热电冷联产的现状,前景和国家应采取的扶植政策

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 17:15:41   

《中华人民共和国节约能源法》第39条明确提示:国家鼓励发展下列通用技术:

(一)推广热电联产,集中供热,提高热电机组的利用率,发展热电梯级利用技术,热、电、冷技术和热、电煤气三联供技术,提高热能综合利用率。

为贯彻“节约能源法”国家领导部门委托中国电机工程学会热电专委会组织编制发展热电联欢会的新文件,于2000年8月原国家计委,原国家经贸委、建设部、国家环保总局联合以急计基础[2000]1268号:《关于发展热电联产的规定》批准执行。其后我国热电联产的发展走上了快事道。

一、我国热电联产的现状

到2002年底为止,我国热电联产的情况:

年供热量139150万吉焦,增加8.08。

6000千瓦及以上供热机组共1937台总容量达3743.67万千瓦占同容量火电装机容量的14.58。

在运行的热电厂中,规模最大的为太原第一热电厂,装机容量138.6万千瓦,在北京、沈阳、吉林、长春、郑州、天津、邯郸、衡水、秦皇岛和太原这些特大城市已有一批20万千瓦、30万千瓦大型抽汽冷凝两用机组在运行,星罗棋布的热电厂不仅在中国的大江南北,长城内外迅速发展,就连黑河,海拉尔、石河子和海南岛这些边疆城市也开花结果,区域热电厂也从城市的工业区,蔓延到了乡镇工业开发区,苏州地区一些村镇办热电厂也在发挥着重要作用。最近几年由于市场经济的发展,一些大中城市也开始安装大型供热机组。有些私营企业家也看好热电联产投资建设热电厂。

在负责城市集中供热的热力公司中,规模最大的为北京市热力公司,现已有供热管网514公里。(其中蒸汽网38公里,汽管和凝结水管合计,其余全为热水网供回水管)。供热面积7800万平米。供应蒸汽105个工业用户897t/h,大小热力站共1317个。已建成的热力管网:蒸汽管直径DN1000,热水管直径DN1400。

到2001年底,全国共有662个设市城市,其中已有286个城市建集中供热设施,占42.18,2002年底中国集中供热的供热能力:蒸汽83346吨/时,热水148579兆瓦/时。供热量:蒸汽57438万GJ/年。热水122728万GJ/年。2002年底全国供热面积为155567万/平米。比上年增长6.31。热力管道总长度已达蒸汽10139公里,热水48601公里,东北、华北、西北地区,集中供热面积约占全国集中供热面积的80,热化率30,全国集中供热从业人员共24万人。

在总供热量中热电联产的蒸汽占65.89,热水占32.66。城市民用建筑集中供热面积增长较快,并向过渡区发展。全国集中供热面积中,公共建筑占33.12,民用建筑占59。76,其它占7.11,民用建筑集中供热有如下特点:(1)三北地区集中供热以民用建筑为主,如北京市民用建筑为72.66,河北为66.54,辽宁为67.5,山东为51.97。

(2)城市集中供热逐步向过渡区发展,如上海、江苏、浙江、安徽等省市均已有集中供热,但以公共建筑和工厂为主,如上海为61.72,江苏为53.35,安徽为39.55。城市供热管网的建设也有很大发展。

按建设部规定,我国城市按非农业人口规模分组:

超特大城市:200万人口以上

特大城市:100至200万人口

大城市:50至100万人口

小城市:20万人口以下

不同规模城市的集中供热

超大城市

特大城市

大城市

中等城市

小城市

供热面积(万㎡)

42085.52

32436.29

24050.17

22911.18

24845.75

比例()

28.76

22.17

16.44

15.66

16.97

城镇集中供热发展状况

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

供热面积(万㎡)

27651

32832

44164

50992

64645

73433

80755

86540

96000

110766

146328

155567


从上表可看出:我国城镇集中供热2000年至2002年,平均每年增加2.2亿平米。我国地域广阔,不同地区的城市热化率也出入较大。

下表表示不同地区城市的热化率。从下表可知,纬度越高的严寒地区,热化率越高,纬度越低的;寒冷地区热化率普遍较低。即东北地区的热化率一般为60-90,黄河流域一带的河南、山东地区城市的热化率一般约为25-30。均达到了2000年建设部城镇集中供热发展规划的要求。

不同地区城市的热化率

城市建筑面积

(万㎡)

城市集中供热面积

(万㎡)

热化率

()

热电联产/比例

(万㎡)()

锅炉供热/比例

(万㎡)()

吉林市

3572

3014

84.4

1422/47.2

1509/50

绥芬河

180

92

51.1

-

92/100

延吉市

77.9

61.4

78.8

-

47.9/78.0

北安市

340.09

225

66.6

175/77.7

50/22.3

通辽市

750

600

80

220/36.6

330/55

黑河市

396

258.6

65.3

200/77.4

58.4/22.6

兰州市

5547

4171.9

75.2

791/18.9

2280/54.6

大连市

5714

5033

88

1636/28.6

3397/67.5

烟台市

2000

1800

90

610/33.9

280/15.5

邯郸市

2452

618

25.2

350/56.6

268/43.4

濮阳市

288

266

92.3

266/100

注:有些城市将分散小锅炉也统计在集中供热之内。

从统计数字可看出:热电联产是蒸汽集中供热的主力军,锅炉房供热承担了城镇热水集中供热的重坦

无论从供热能力上看,还是从供热总量上看,热电联产均占全国蒸汽总供热能力和总供热量的60-70。如2002年,全国总供热能力为83346t/h,热电联产为59946t/h,占22。全国供热总量为57438万GJ,热电联产为37847万GJ,占66。

所以,目前我国政府有关部委的文件中,均明确提出:积极发展热电联产集中供热。

二、我国热电联产发展的几个趋势

1、大容量供热机组增多

近两年我国热电联产建设中,开始注重建设规模,对城市集中供热国家也积极提倡搞大型两用供热机组。以前单机20万、30万千瓦的大型供热机组仅在特大城市建设,近两年在20万以上人口的大、中城市也开始建设。据“热电建设动态”报导,仅2003年国家批准立项和开工建设的5万千瓦及以上的热电工程就有以下若干工程

2003年国家批准立项和开工的热电工程

顺序

热电工程名称

装机容量

1

江苏太仓港

2×300MW

2

河北邢台(兴泰电厂)

2×300MW

3

河南焦作

2×135MW

4

黑龙江齐齐哈尔

2×50MW

5

河南平东

2×200MW

6

乌海

2×150MW

7

太原二热

2×300MW

8

山西永济

2×300MW

9

包头东华

2×300MW

10

江苏新海

2×300MW

11

福建万狮鸿山

12

天津陈塘庄

1×135MW

13

河南新乡

2×300MW

14

内蒙乌兰诺特

2×50MW

15

大连泰山热电

2×135MW

16

山东茌平热电

2×135MW

17

天津东北部

2×300MW

18

天津柏柳青扩建

2×300MW

19

山西临汾

2×135MW

合计

7650MW

上表仅为不完全统计,且为单机5万千瓦及以上的机组。例如江苏省以前多为单机1.2万千瓦及以的小型供热机组,目前太仓2×135MW供热机组已投产,2×300MW供热机组近期也先后投产。江苏新海2×300MW大型供热机组于2003年8月通过可研报告审查也将于2005年4月投产运行。

2、燃气-蒸汽联合循环热电厂开始建设

由于陕甘宁天然气进京和西气东输工程的建设,已使十余个省市燃料结构调整成为现实,一些地区将开始建设燃气-蒸气联合循环热电厂,见于报导的燃机热电厂有以下工程。

计划建设的燃气-蒸汽联合循环热电厂

项目名称

总容量(MW)

1

武昌热电厂扩建

2×70

2

华能北京热电厂二期

采暖期1062非采暖期1106

3

北京太阳宫热电厂

786

4

北京亦庄开发区热电厂

150

5

北京电子城热电厂

100

6

北京上地热电厂

100

7

清华大学热电厂(未批)

100

8

高井电厂燃机改造

600

9

北京草桥热电厂

600

10

兰州燃气热电厂

400

合计

4038

上表仅为不完全统计

3、国产首台低热值燃气-蒸汽联合循环热电机组投运

由南京汽轮电机(集团)公司生产的首台66MW低热值气体燃料联合循环热电机组于2003年10月18日在吉林通化钢铁厂通过72小时试运后,正式投入运行。

我国治炼企业生产中的伴生高炉煤气,因热值低无法利用而放空、既无经济效益,又污染环境。该工程的投产拓展出国产燃气轮机的应用领域、为我国冶金行业有效实现能源的综合利用,减少环境污染,提高经济效益,提供了有效途径。以本工程为例,按每年运行7500小时计,年发电量可达3.8亿千瓦时,创造的年经济效益达一亿五千万元以上,在大量减少有害气体排放的同时,大大提高了经济效益。

4、各城市重视环保,调整燃料结构拔小烟囱,发展集中供热

据国家环保总局报导:2002年我国城市空气质量恶化的趋势得到遏制,但污染程度仍很严重。在全国471个城市中,有209个城市的空气质量达到国家二级标准,占统计城市的44.4。空气中SO2平均浓度和总悬浮颗料物与2001年相比均有所不降。其中北京、天津、石家庄、兰州、乌鲁木齐、太原、西宁等城市空气质量明显改善。北京空气质量五年提升了28.2个百分点,2003年力争市区空气质量二级和好于二级的天数达到60。已实现。

到2002年底,北京市已有4.4万台燃煤茶炉大灶,一万台燃煤锅炉改用清洁能源,对尚未改造的燃煤锅炉,北京市2002年共推广使用低硫优质煤800万吨。

《太原市清洁能源规划》通过国家科技部、环保总局的专家评审“规划”要求不生产高硫分,高灰分煤,禁止原煤直接进入用户。拆小锅炉,发展集中供热。太原市人民政府下发了《2003年拆除的整治市区燃煤锅炉的通告》,规定在7月31日前完成160台燃煤锅炉的拆除和整治任务,并实行日报制度,对逾期未完成自拆和整治任务的单位,要在媒体上曝光,逾期不拆的锅炉全部予以强行拆除,并没收拆除之设备。

上海市卢湾区在1999年建成“基本无燃煤区”的基础上,经过两年努力,2002年完成区内4t/h以下燃煤锅炉清洁能源替代工程,使全区清洁能源的比例达96.8,成为上海首个“无燃煤区”,区域内民用燃气普及率为100,大气环境质量保持在二级以上。

乌鲁木齐市大力实施“兰天工程”拆小锅炉,发展热电联产集中供热,综合治理大气污染,使该市环境质量有很大提高。2002年前10个月达到三级和好于三级的天数达89.22,达到二级和好于二级的天数达63.5,多年未见的大气质量一级天数也达13天。

沈阳为控制燃煤污染,实施了拆除千根烟囱工程,新增集中供热600万平米。2002年沈阳市环境空气质量达到优良的天数,从上年的73天,增加到170天,占全年总天数的47,创30年来最好水平。

成都市不断加大清洁能源推广和监督执法力度,有效控制污染,到2003年6月全市已累计改造,取缔燃煤锅炉,茶炉441台,燃煤生活灶13467口,每年减少燃煤35万吨,烟尘排放1.76万吨,SO2排放0.562万吨。

5、分布式能源建设已建入工程开发阶段

最近几年我国天然气的生产和消费均呈快速增长态势,但到2002年天然气的生产量也只占全国能源生产量的3.2,而消费量也仅占全国能源消费量的2.7。而我国天然气的储量仅占世界储量的1.2,人口则占世界总人口的20,人均天然气仅为世界平均值的13.2。

最近报纸和电视上宣传“西气东输”工程,天然气进京第二条管线的建设和天然气勘探开发的新消息增多,可能有人认为我们的天然气多的很,其实和需要量相比还差的远。我们西气东输工程的年输送能力为120亿立方米。莫斯科一个城市一年用天然气360亿立米,平均一天1亿立米,等于我们全国商品气的120。因而我们要保持冷静的头脑,把有限的资源加以有效合理的利用,绝不能一听天然气比煤清洁,天然气多了,到处上天然气项目。西气东输工程也是沿线的十个省市区可以利用。就是十个省、市区也要有重点有计划的合理利用,每个城市能分到多少气量?主要用在哪方面?要统盘考虑,再不能头脑发热。

由小型燃气轮机(内燃机)、余热锅炉吸收式溴化锂制冷机组成的小型全能量系统(也称第二代能源系统或分布式电源)可以统一解决电、热、冷供应,在国外得到迅速发展。由于小型燃机或内燃机供电效率为24-35,联合循环供电效率可达45-50,远高于常规火力发展,否定了人们头脑中固有的“机组小就不经济”燃煤时代的传统观念。

在燃煤的时代,火力发电厂确是机组越大经济效益越好,机组越小就不经济。但在燃料结构改变的今天,情况不同,人们的思维方式也要改变。燃油燃天然气的燃气轮机、内燃机由于大机组与小机组的效率差别不大,而且小机组又有占地小,机动灵活的特点,可有效应对突发事件,因而在发达国家大量采用,不但1000-10000kW燃机市场需求量大,连1000KW以下的小燃机,甚至100kw以下的微型燃机也是销路看好。燃料结构改变了,各类中小型机组,只要经济效益好,有生命力,就有发展前途。中科院工程热物理所徐建中院士在“分布式供电和冷热电联产的前景”一文中曾指出:

“纵观西方发达国家能源产业的发展过程,可以发现:它经历了从分布式供电到集中式供电,又到分布式供电方式的演变”。

1999年世界科学大会,“科学与能源”专题讨论会的专家们指出,为了实现可持续发展的目标,世界各国应面向未来制定新的能源发展战略。

专家们同时指出,对传统能源利用方工作进行重新审视,也应成为未来能源发展战略的重要组成部分。法国科学家拉菲德在读者讨论会上举例说,近年来一些研究表明,一种分散式的电力管理新概念可能比目前很多国家采用的电力供应系统更有利于环保。这种分散式模式通过建立若干小型发电站代替少数大型发电站,从而尽可能缩短发电站和电力用户间的平均距离,这样可以减少能源损耗。目前中央式供电系统的能源利用效率最高约55,而测试表明,分散式电力供应模式效率至少可达到85。

我国目前正处在大发展大集中的过程。大机组、大电厂、大电网是主导方向,但分布式电源的发展将做为大机组、大电网的补充,以其自身的优势,将不以人们的意志为转移,必将迅速发展。

通常100MW以上的燃气轮为大型燃机,20-100MW为中型,20MW以下为小型,小于100MW的为微型燃机。小型燃机,具有高效、清洁、经济、占地少、自动化水平高,适用分散建设和可靠等优势,因而发展很快。

鉴于国际上小型全能量系统迅速发展的事实和其本身的优势,因而在原国家计委,原国家经贸委、建设部、国家环保总局下发的《关于发展热电联产的规定》急计基础(2000)1268号文中,明确提出:……在有条件的地区应逐步推广。

中国电机工程学会热电专业委员会1999年的济南年会、2000年的宁波年会、2001年的重庆年会和2002年昆明年会中均有一些学术论文积极宣传、推广小型全能量系统,实现小型热、电、冷联产。2002年9月份热电专委会还专门在南京召开“天然气在热电联产的应用专题研讨”。2003年海口年会论文集,出版专集。2003年12月又在上海召开分布式能源热电冷联产研讨会,出版论文集并提出“关于发展分布式能源热电冷联产的建议”。

2001年在北京人民大会堂召开的“绿色能源科技”高级论坛,由四位中国科学院、中国工程院的院士做学术报告,其中徐建中院士报告的题目就是“分布式能源CCHP”。倪维斗院士在“能源的发展前景”报告中也特别提出应积极鼓励和扶持燃用天然气的热、电、冷联供技术。北京石油学会于2000年月日2001年召开的“北京天然气合理利用座谈会”上均提出:“燃气-蒸汽联合循环热、电、冷联产,实现了一次能源的合理梯级利用,提高了能源利用率:带来了经济效益。由于燃机具有低NOX燃烧技术,使NOX大力减少,可提高环境效益。北京地区冬季供热,夏季大部地区需供冷,因而联合循环热、电、冷联产有广阔市场,北京应适度发展中、小型燃机热电冷联产机组。美国9.11事件这后和北京申办奥运成功,更多的专家学者从分散电源建设,确保奥运用电安全角度出发,积极提出北京应积极发展小型全能量系统。

中共中央政治局委员、北京市委书记,刘淇同志,对北京石油学会的一项关于《北京大然气经济及发展利用》的建议作出批示,要求北京应开展中小型燃气轮机热电冷联产技术的使用进行研究。上海市负责同志也曾对上海市的院士沙龙和专家建议做过重要批示。

中国能源学会、中国动力工程学会、北京动力工程分会等学术团体也均提出上述的合理建议。英国、荷兰在北京召开热电联产学术研讨会和索拉公司、宝曼公司、瓦锡兰公司等也召开同类型宣传推广会。他们看准中国大陆发展小型全能量系统的无限商机,积极抢占市场。

由于许多专家学者的协力宣传、推广,目前以天然气为燃料的分布式能源建设,已由学术研讨,进入工程开发,目前在北京,上海、广东已有一批工程实现热、电、冷产,以其自身优势和经济效益显示其强大生命力。做为大电力系统的补充,将会迅猛发展。

上海市遵循周禹鹏副市长关于在上海发展分布式能源系统要“深入调研、科学论证,总结经验,谨慎推广”的批示精神。组织力量编制了“建筑物分布式供能系统的可行性研究”专题报告。内容丰富,符合国情与上海的实际我们有理由确信,上海市的分布能源建设将走上健康发展的快车道。

三、我国分布式能源实现热电冷联产的现状

1、上海

目前我国北京、上海、广州已有一批分布式热、电、冷工程投入运行,取得明显的经济效益、环保效益和社会效益。

上海分布式(楼宇式)三联供系统的发展情况

序号

项目地点

设备情况

备注

1

上海黄浦中心医院

1台1000KWSolar土星20柴油燃气轮机

1台3.5t/h余热蒸汽锅炉

已投入运行

2

上海浦东机场

1台4000KWSolar天然气燃气轮机

1台5t/h余热蒸汽锅炉

已投入运行

3

上海闵行医院

1台400KW坚泰燃气内燃气机

1台350kg/h余热蒸汽锅炉

已投入运行

4

上海理工大学

1台60KWCapstone燃气微燃机

1台15万大卡余热直燃机

正在进行施工图设计

5

上海舒雅健康休闲中心

2台往复式内燃机HIW-260型

168KW和余热锅炉2台供65℃热水

已投入运行

6

上海锦虎电子配件有限公司

2×1000KW燃气机

可研阶段

另据《上海青年报》今年4月4日报导:上海为合理利用天然气,以气补电缓解申城用电压力,今年将建三个分布式能源,实现热电冷联产。这三个项目是:交大紫竹园(闵行)上海天座大酒店,闵行中心医院。

2、北京市

序号

项目地点

设备情况

备注

1

北京市燃气集团监控中心

1台480KW 1台725KW燃气内燃机

1台BZ100型 1台BZ200型余热直燃机

2003年三季度供热发电尚在调试中

2

北京次渠站综合楼

1台80KW宝曼燃气微燃机

1台20万大卡余热直燃机

2003年四季度投产

3

软件广场

1台1200KWSolar燃气办机

1台250万大卡余热直燃机

正在施工图设计

4

北京国际贸易中心三期工程

2台4000KWSolar人马40燃气轮机 2台20T/H再燃余热锅炉

可行性研究

5

国际商城

2台4000KWSolar人马40燃气轮机 2台20T/H再燃余热锅炉

正在设计

6

北京高碑店污水处理厂沼气热电站

一期:4台6GTLB型沼气内燃机513kW

二期:3台JMS316GS-B、L沼气内燃机710KW

均已投产

7

北京首都机场扩建

2台12000KW燃气轮机

前期研究

8

北京奥运能源展示中心

由燃气轮机、余热吸收式制冷/热泵机组压缩式制冷/热泵机组,蓄冷、太阳能、地热、中水等系统

前期研究

北京奥运能源展示中心

为体现科技奥运和绿色奥运的精神,使能源建设成为奥运行动的亮点,由能源领域的4位院士建议,在奥林匹克公园内建设奥运能源展示中心(EnergyPark)。该建议得到市委市政府、学术界、企业界的广泛重视和大力支持。

能源展示中心将为奥运中心区的国家体育场、国家游泳中心、信息大厦等共41万㎡的场馆建筑提供所需的全部空调、采暖和生活热水,并供应部分电力,项目采用常规能源与可再生能源互补的、先进的分布式冷热电联产系统。该中心建成后将同时成为可供参观的能源新技术展览馆,展出燃料电池等当代最先进的能源技术和设备,并将成为一个以社会力量投资为主的新型能源供应的运营实体试点。

系统方案研究

方案简介

系统由小型燃气轮机、双效燃气型溴化锂吸收式制冷/热泵机组、低温余热锅炉、吸收式除湿装置和压缩式制冷/热泵机组组成了燃气轮机-吸收机的分布式冷热电联产系统。图1和图2分别为方案在制冷工况和制热工况下的系统流程图。

在制冷工况运行时燃料先进入燃气轮机发电。燃气轮机排烟直接驱动余热型双效溴化锂吸收式要组制冷,同时,利用吸收式制冷凝器的特点,回收其部分排热,用于生产生活热水和为游泳中心的池水加温;其余排热利用城市中水冷却。离开吸收式机组的170℃的烟气,进入低温余热锅炉,产生约95℃热水,用于驱动吸收式除湿装置。压缩式机组主要作用是利用低谷电和系统多余电力蓄冷。当系统电冷比大于负荷电冷比时,压缩式制冷系统开始工作,把多余的电转化为冷存储起来;当系统电冷比小于负荷电冷比时,将蓄能装置所存储的冷量释放出来。

在制热工况下运行时,燃气轮机排烟直接驱动双效溴化锂吸收式机组,采用吸收/压缩复叠式热泵技术。热泵运行的低温热源由两部分组成:一部分来自太阳能和地热的低温热,另一部分来自压缩式机组从中水中提取的热量,该热泵也起到调节电热比的作用。此时低温余热锅炉所产生的热水直接用于供暖和提供生活热水。

奥运能源展示中心分布式能源系统项目建设估算总投资为12960万元。在含税热价35元/㎡(合51.41元/GJ),含税冷价40元/㎡(合1.00元/冷吨),含税电价为0.623元/kWh基础上,测算项目内部收益率15.43,投资回收周期7.2年。因此,项目经济上是合理的。

奥运能源展示中心项目采用分布式冷热电联产技术,对天然气、太阳能、地热、中水等进行综合利用,并与场馆功能有机结合,向国家体育场、国家游泳中心和信息大厦供应冷、热、生活热水及部分电力,是能源、资源综合利用的分布式多功能绿色能源系统。

技术方面,奥运能源展示中心设计功能满足上述三场馆的能源需要,同时突出系统可靠性、技术先进性、环境友好性、经济可行性和对对先进能源利用技术的展示作,在系统集成和性能指标等方面优于国际现有分布式冷热电联产系统。项目方案具有很高的能源利用率。推荐方案与传统分产系统相比,在额定制冷和制热工况下节能率分别超过30和35。奥运能源展示分布式能源的系统项目建设估算总投资1.3亿元,已有三家企业签订了投资间向,建设工期13个月。这些表明,项目经济上是合理的,符合社会力量投资为主的新机制和勤俭办奥运的要求。

项目在节能率、环保、可靠性等方面充分体现“科技奥运”、“绿色奥运”的精神,成为奥运建设的亮点。项目的建设还能为解决城市电力和城市燃气负荷的季节峰谷问题开辟新的途径,并能展示我国电力系统的先进性、开放性和灵活性。我们寄希望该工程早日建成投产,成为分布式能源建设的新亮点,在全面起重要的示范作用。

3、广东省

广东分布式三联供系统的发展情况

序号

项目地点

设备情况

备注

1

广东东菀鞋厂

11台102kw柴油内燃机

11台0.5t/h蒸汽锅炉

已投入运行

2

广东铝业集团

1台725KW重油内燃机

1台bz200型余热直燃气

已投入运行

3

广州某药业集团

Solar公司的Saturn20小型燃机1台,3.5t/h燃油炉(1台备用)4t/h余热锅炉

规划设计中

4

广州大学城

2×50MW满足大学城81用电

在建设中

5

深圳龙岗区燃机改造热电联产

2×5000KW燃机电站改造热电联产,对外供热制冷,提高经济效益

在可研论证

其他地区分布式三联供系统的发展情况

序号

项目地点

设备情况

备注

1

河南濮阳

1×QD-12012800KW

1×QD-707060KW航机改燃气轮机

2003年7月28日

投入运行

2

杭州赞成宾馆

300KW燃气内燃机

施工图设计

广州大学城

据中国能源网报导:2003年7月初,由华南理工大学华贲教授主持完成的《广州大学城区域能源规划研究》在广州通过来自全国各地专家的审查。该规划研究提出采取先进的燃气轮机热电冷三联供技术,通过能源服务公司和BOT方式解决区内10所大学的热电冷供应。

广州大学城将新建于广州南部珠江中的小谷围岛地区,一期工程占地面积18平方公里,拟建筑面积724万平方米,将容纳人口25万人,其中学生14万人,预计将需要制冷总装机容量11.7万冷吨,用电负荷20.32万KW。将有10所大学迁入大学城,项目建成将是亚洲地区最大的大学城市。

为解决如此巨大能源需求,《广州大学城区域能源规划研究》建议采用世界先进的,并为各国大学普遍采用的燃气轮机联合循环热电冷联产技术,通过对能源的“温度对口、梯级利用”方式,解决大学城的基本能源供应。规划研究还建议在大学城建立能源服务公司,采用BOT模式,通过特许经营解决项目的建设投资经费。

该项目计划装机总容量125MW,燃料利用广东LNG项目通过的天然气资源,采用燃气轮机作为动力源发电,将余热生产蒸汽再次驱动蒸汽轮机发电,再将作功后的乏汽通过蒸汽管道送往5个大型集中制冷站进行区域供冷,系统综合热效率高达80.9。

以中国科学院徐建中院士为首的专家组对该项目进行了充分的肯定与支持,并提出了一系列优化意见。

关于《广州大学城分布式区域能源站》规划方案的概要信息

动力站机组及规模

50MW燃机×2

余热锅炉 抽凝机组:抽汽100t/h吸收制冷及供汽

可满足大学城全年总用电量的80

占地约500余亩(含余热锅炉、冷却塔等)

集中供冷:制冷站沿共同管沟设置5个,总最大负荷11万冷吨

电压缩制冷80蒸汽吸收制冷20,

采用冰蓄冷技术,双工况冷机。

动力站部分投资额(包括集中供冷站部分约7亿元):约5亿人民币,包括:燃机设备及安装费用,余热锅炉及汽轮机费用,燃气(LNG)、蒸汽管线费用,10KV电网输电设施费用,(不含用地费用)。

投资回收期(动力站部分):按照燃汽(LNG)价格以调峰电厂直供价计算,投资回收期:6-9年;

运营机制:大学城管委会-能源服务公司-用户三方协议,若干年内特许经营;能源服务公司建议按照BOT模式动作;

据报导:目前全国各地正在规划建设的大学城有40多个,广州大学城的能源规划将对全国有重要的示范作用。

另有可喜的现象是:北京首都机场扩建工程的分布式能源工程将由国家电网公司的三产企业中兴电力实业发展总公司参加筹建。北京国际商城的分布式能源工程将由华电集团华电工程公司参加筹建。为探讨分布式能源发电上网可能发生的问题和需制订的政策,北京市科委已立项:“北京小型分布式发电并网运行可行性研究”科研课题,由北京供电公司和清华大学电机系承担。另电力系统也有一些领导和专家已开始重视分布式能源建设,关心小型热、电、冷工程的发展,认为这将是对大电力系统的辅助和补充,发展势头将会很迅猛。

四、我国分布式能源实现热、电、冷联产的前景

根据国家发展改革委员会能源局编制的《2010年热电联产发展规划及2020年远景目标》确定我国今后热电联产要按下列思路发展:

1、把热电联产作为采暖地区大气环境治理的重要手段,在大中城市逐步消除小锅炉等污染环境的供热方式,2010年时集中供热比例达到60,2020年时达到80,热电联产集中供热的比例分别达到30和48。

2、把热电联产作为提高发电效率的重要措施。在50万人口以上的大城市,建设单机容量20万千瓦和30万千瓦的供热凝汽两用机组,在中等城市结合工业区用热建设中小型热电厂,使燃煤火电机组的发电效率提高到30万千瓦亚临界机组的水平。除了热电联产和综合利用电厂,基本上不再建设中小型纯凝汽火电机组。

3、把热电联产作为降低供热煤耗,提高供热效益的重要措施,通过提高供热效益控制热价上涨,减轻政府的财政负担。

4、积极支持以煤矸石等劣质燃料和生物质废物综合利用的热电联产,使煤矸石、煤泥等煤炭生产的劣质燃料得到利用,消除其造成的占用土地、水资源和大气环境污染。对农业废弃物(如秸秆等)也应采取热电联产等方式消化利用,减轻对环境的破坏。

5、积极发展天然气热电联产,在有天然气供应的中心城市扩大天然气热电联产的规模,在高新技术开发区、经济技术开发区等工业园区、大学、商业中心区等区域建设天然气热电厂。根据电力负荷的特点,在具备条件的地区建设采暖期供热,夏季作为高峰电源使用的天然气电厂,并积极发展采用各种新技术的小型天然气热电冷三联产等独立供能系统。

规划确定:

2010年时热电联产装机总规模达到1.5亿千瓦其中:企业自备热电厂2876万千瓦

工业区域热电厂1786万千瓦

城市供热热电厂1.033亿千瓦(热电联产供热达到20亿平米,占集中供热40亿平米的一半)年均增长1200万千瓦。予计在2010年全国装机在5.4亿千瓦左右,热电联产将占全国发电总装机容量的25。

规划确定1.5亿千瓦热电机组中有1300万千瓦是燃用天然气。甘蔗渣、垃圾、粮食加工木材加工废弃物等生物质电厂1000万千瓦,燃油热电三500万千瓦。

1300万千瓦天然气热电装机分部情况如下:

2010年天然气热电装机1300万千瓦

天然气热电装机主要应在北京、上海、江苏、浙江、广东等地。分布式能源、小型热、电、冷联产也应在这个区域发展。这是天然气的气源,当地雄厚的经济基础和严格的环保要求等条件所决定的。

1、上海市

上海市非常重视燃料结构调整对上海这个老工业基地的影响,早就着手研究如何合理利用天然气。上海的同志们确信:“分布式能源系统”是一种新颖的,极具发展潜力和经济竞争力的终端能源供应模式,是对“集中电网供电”的有益补充。上海应建立以“集中电网供电”为主导,以“分布式供能”为补充的“供能”模式,为此上海市发展和改革委员会组织申能(集团)有限公司,上海市节能监察中心于2003年底完成了,“建筑物分布式供能系统的可行性研究”研究课题。该课题通过分析,予测到2010年上海分布式供能系统的市场潜力50万千瓦,占目前上海装机容量的6,年耗天然气约7亿立米。

2、北京市

为迎接2008年奥运会的召开,北京市大抓环境治理,加速燃料结构调整。积极发展热电联产集中供热。2003年新增供热面积800万平米,集中供热的总供热面积达到8000万平米。(10t/h以上锅炉)全市总供热面积31188万平米,其中市热力集团供热占22.4,20t/h及以上区域锅炉供热占19.3、20t/h以下锅炉供热占56.7,分户自己采暖1.6。北京市集中供热已代替233座燃煤锅炉房。近几年北京大力加速城市基础设施建设,加速危房改造,从今年开始全面启动奥运场馆的施工。2002年北京市施工总面积达9697万平米,全年竣工总面积3121万平米。按用途分:

厂房118.6万平米

仓库12.9万平米

办公室172.1万平米

住宅1740万平米

单身宿舍49.4万平米

教育80.4万平米

科研22.6万平米

医疗23.8万平米

商业109.2万平米

宾馆10.8万平米

按地区分:

城区356万平米

近郊区2349.8万平米

远郊区415.9万平米

从以上分类可看出:北京市城区和近郊区的民用住宅和公用建筑应是发展集中供热的主要目标。北京目前有涉外饭店454个,其中:

五星21家

四星43家

三星140家

二星141家

一量35家

有一些可以发展分布式能源实现热电冷联产。北京目前有高等院校62所,医院466个,这些都是分布式能源发展的好市场。上海市的同志们认为,由于医院消毒要用蒸汽,病房要用生活热水,最适于发展分布式能源实现热电冷联产。

考虑到北京大规模的城市建设与新建电源点的增加和奥运场馆施工与奥运能源中心的建设以及北京市燃料结构调整的紧迫性,估算到2010年北京大型燃气--蒸汽联合循环热电厂与小型分布式能源实现热电冷联产的装机将达250万千瓦。

3、天津市

天津市的天然气来源较丰富,目前有渤海西部,大港油田、华北油田和陕北长庆油田天然气。到2002年底,天津市拥有5.7亿立米的气源指标,7亿立米/年的输气管网。天津目前经济建设飞速发展、电源供电缺口很大,天津海河两岸综合开发许多大型公用和商用建筑耗电量大还需采暖与制冷(目前天津商业电价为:高峰0.95元/kwh,平电0.6元/KWH谷电0.28元/kwh)是发展分布式电源实现热电冷联产的极好机遇,天津大学城的建设也将为发展分布式电源把供极好的机遇,目前天津市计委已认识到调整燃料结构发展分布式能源对天津发展国民经济的重要意义,近期将组织有关部门和单位组团到上海、江苏等地考虑国内分布式能源建设的实际情况,并将组团到欧州工业化发达国家实地取经,以便为天津分布式能源的发展打好基础。

考虑到天津刚处于起步阶段,估计到2010年将建设10万千瓦左右的分布式能源。

4、广东

到2002年低我国有单机6000kw及以上燃气轮机166台共649万kw柴油机组520台共569万kw,尚不包括各工业企业,商店为应时缺电而自备的小发电装置,这些机组未上报电力部门也未进入统计口经,这些为应对缺电而建的分布式电源大部在广东省。

广东省能源自给率很低,除少量山区小水电和小煤矿外,大部能源需外供,广州市能源自给率仅1%左右,电力主要依靠省网,最近几年,供电缺口达100万kw,限电造成工业直接损失10亿元/年,以煤为主的能源结构使酸雨居高不可,全省酸雨控区面积已达63%,直接经济损失40亿元/年。

广东省由于能源缺乏,我国第一个进口LNG项目确定在广东,一期工程预计2005年投产二期工程2008年投产,澳大利亚为广东LNG的资源供应地,一期工程合同期为25年,年合同量325万吨LNG,这为广东发展分布式能源提供了物质基础。

广东由于气候原因,空调制冷时间长,冷负荷需求大,为发展分布能源提供了好机遇。

考虑到广东已建成一大批燃机和柴油机电站的现实和能源缺乏依靠外援和国民经济基础雄厚,高速发展等因素,估计到2010年广东可建设分布式能源实现热电冷联产装机100万kw.

五、建议国家应采取的扶值政策

原国家计委、原国家经贸委、建设部、国家环保总局急计基础(2000)1268号:“关于发展热电联产的规定”中曾明确提出:以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统,适用于厂矿企业、写字楼,宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应急事件等综合功能。在有条件的地区应逐步推广。

当前,世界以分布式能源系统为代表的热、电、冷联产已成为发展趋势,打破了人们燃煤时代形成的传统的小就不经济的能源观念。9.11事件以后,供电安全已上升至国家安全,各国均与高度重视。发展热电联产适应当今世界新能源工业和能源消费变化与调整的潮流。我国发展以热电联产为代表的分布式能源系统,在能源传统观念、能源结构调整、现有管理体制、设计标准规范和经营管理模式等方面,亟待革命性的改革。为此提请有关领导机关,予以重视,认真研究,为此建议:

1、应大力宣传,天然气是宝贵的清洁能源应合理利用。

目前很多人都知道天然气是清洁能源,但知道天然气我国储量少,是宝贵的清洁能源的不多。我国天然气储量仅占世界储量的1.2人口则占世界人口的20,人均天然气仅为世界平均值的13.2,事实教育我们对于宝贵的能源一定要合理的利用。

2、国家应从全面建设小康社会高度,从安全供电、满足用户多种需求,研究适合我国特点的分布式能源系统的方针政策、法规、标准和发展规划。

在可持续发展理论的基础上,环境安全的要领逐步树立和强化,要求以环境友好的方式利用自然资源和环境容量,实现经济活动由传统经济的“资源-产品-废弃物”,单向流动的线性经济,转向到“减量化-再利用-资源化”的循环经济。分布式能源热、电、冷联产适合循环经济的发展。

3、国家应从彻底改善环境质量的总体状出发,在燃料结构调整中,积极扶植污染排放量最小的热、电、冷联产。建议制订能源使用的环境成本电价中得以体现的政策。合理考虑环境成本和上网电价之间的关系。有资料报导:我国天然气发电的单位环境价值为8.964分/千瓦时(还不包括减少占地和耗水产生的生态价值)。故在制订电价时应考虑。

4、在电力体制改革中,应充分体现科学用热分布式能源系统应用。国家宜制定鼓励支持分布式能源系统的电力市场准入、实现不分大小用户的供电、供热。

发展分布式能源热电冷联产,属“全民办电范畴”,不需国家在发电、输电、配电方面的投资,确可得到可调出力,增加电力供应。分布式能源不是电力系统竞争的对手,而是电力系统可靠的帮手。

分布式热电冷联产可取得客户、运营方、政府和社会“四赢”的效果。分布式能源的发展是靠高科技来做一个大蛋糕来大家分享,而不是现有财富的重新分配转移。

5、分布式能源系统由于实现了优质能源梯级合理利用,能效可达80以上,超过燃煤火电机组一倍,SO2和固体废弃物排放几乎为零,温室气体(CO2)减少50以上,NOX减少80,Tsp减少95,占地面积与耗水量减少60以上。启动灵活,应对突发事件确保安全供电,根据用户需求可实现热电冷多联产,因而应和工业发达国家一样,在天然气价格(热电联产分布式能源的气价应优惠于纯发电的燃气电厂)、电力联网、税收、进口设备、资金等方面国家给予优惠政策支持。分布式能源系统应属“环境污染治理项目”对设备进口税和增值税应减免。

6、我国轻型与重型燃机制造已有一定基础,余热锅炉,溴化锂制冷机组和蒸汽轮机早已国产化批量生产。建议有关领导部门积极组织直辖市分布式能源设备的配套生产,实现国产化批量生产。

7、分布式能源热电冷能改善环境质量。根据国家有关规定,环境污染治理项目,设备进口可以减免进口税和增值税。建议有关部门应明确分布式能源工程的进口设备免征进口税和增值税。

8、考虑分布式能源的系统在我国应用处起步阶段,在传统理念、管理体制、社会各集团利益协调、标准规范和经济技术政策等,许多方面需要开创性工作要做,国家宜抓住机遇,组织研究制定一系列相关政策和采取措施,积极发展适合中国国情特点的分布式能源系统。

9、应积极支持各学会、协会组织分布式能源热电冷联产的交流和推广,加强新生事特的宣传。积极扶植推广热电冷联产一条龙服务的能源公司,加强工程筹备,设备选型,工程设计,成套,安装,调试,联网,配件供应、培训、维修等全过程服务。

10、分布式能源应当在市场机制下靠高科技、高效率、高经济收益的自我运作良性循环发展,运作的主体应该不是政府,而是一些用先进思想指导的能源服务公司。这类公司应当包括国有资本、民间资本、集体资本和国外资本,在市场经济体制下通过现代企业制度来管理。

11、建议有天然气供应的城市,应选择合适的企业、事业单位、宾馆、饭店、银行、超市、院校、医院等建筑做分布式能源热、电、冷联产的示范工程,在当地政府的积极支持下,建设样板工程,在取得经验后,积极推广。

参考资料:

1、谈燃气-蒸汽联合循环热电厂与分布式热电冷联产王振铭郁刚

“分布式能源热电冷联产研讨会”论文集

2、“建筑物分布式供能系统”的可行性研究总报告

申能(集团)有限公司

上海市节能监察中心

3、《广州大学城区域能源规划报导》中国能源网

4、北京市供热行业现状,形势与任务

北京市市政管理委员会

5、2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标

国家发改委能源局

6、奥运能源展示中心分布式能源系统

中科院工程热物理所徐建中金红光

小城市17

超大城市29

中等城市16

大城市16

特大城市22

来源:中国能源网
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