天然气冷热电联供系统发展问题的探讨

郭兵杰 赵岩 郭延纯 赵亮

摘 要：文章阐述了天然气CCHP系统的含义，对国内外天然气CCHP系统发展现状进行了分析和总结，分析了其可对能源梯级利用，提高能源的综合利用率及环保、安全等优点，并对目前推广应用天然气CCHP系统存在的政策、技术等方面问题进行了探讨。

关键词：天然气CCHP；节能；环保

1 引言

地球环境变化要求必须向低碳转型，碳排放的约束使得世界能源构成发生重大转型。一次能源构成向低碳转型的途径有：利用煤的清洁利用技术以及CO2捕集和封存；发展可再生能源、核能；发展低碳化石能源天然气。天然气作为一种清洁能源是从煤碳、石油等一次能源向可再生能源、核能过渡历史时期最重要的化石能源[1]。我国《能源发展“十二五”规划》提出： “十二五”时期要加快能源生产和利用方式变革，强化节能优先战略，全面提高能源开发转化和利用效率，合理控制能源消费总量，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。随着人们对生活质量提出更高的要求，为居民同时供热和供冷已经成为许多城市提高生活质量的要求。天然气CCHP系统不仅能够同时为居民提供电力和冷热，而且具有高效、节能、环保的特点。

2 天然气CCHP系统简介

工作流程：空气供入压气机压缩成高温高压的压缩空气，流入燃烧室与天然气混合后燃烧，形成高温、高压、高速的燃气流，流入燃气透平并推动燃气透平旋转，经透平轴输出机械功带动发电机发电。同时产生高温烟气，高温烟气产生的废热由余热锅炉吸收转换成蒸气，蒸气用于吸收制冷装置制冷。而低温烟气的热量经换热器转换成热水供用户生活和采暖[2]。这样实现对天然气燃烧产生的热能进行梯级利用：将高品位热能用来发电，利用做过功的低品位热能来制冷、制热和生活热水。天然气CCHP将“高能高用、低能低用，温度对口、梯级利用” 作为理论指导，其目标是高能效、经济性和碳减排。能效、经济性和碳减排是它的三个衡量标准。其中最关键的是能效，至少要达到70%才能有经济性[3]。

3 国内外CCHP发展状况

3.1 国外CCHP发展状况

美国、日本、伦敦等许多国家经历的停电事故，暴露了集中电源供电可靠性的不足。许多国家建设了天然气分散式电源作为集中电源供电的安全可靠性保障。为了提高能源利用效率，城市的冷、热量供应从分散式转变成集中供冷、热。这样把“分散式电源”和“集中供冷供热”有机的结合在一起，能源利用效率得到大大提高，形成“分布式冷热电联供能源系统”。在欧洲，丹麦、英国、荷兰等国家的分布式能源系统的发展处于世界领先水平，德国、葡萄牙和意大利等国家的分布式发电量也占有较大比例。在亚洲，日本较早开展了分布式发电供能技术的理论和应用研究[4]。可见，天然气CCHP已在国际上得到广泛应用。

3.2 国内CCHP发展状况

从上世纪90年代开始，上海开始建设天然气分布式能源项目。到2011年底，上海共实施了天然气分布式能源项目26个，总装机容量为14180千瓦。随着北京天然气使用领域的扩展，北京建设了一批天然气分布式能源项目，已建成投入运行的有11个项目，总装机容量约为15452千瓦。上海浦东国际机场、北京南站、北京中关村软件园、广州大学城、北京燃气集团监控中心、北京未来科技城、上海同济医院等都已投入运行[5]。国家《关于发展天然气分布式能源的指导意见》中规划，“十二五”期间将建设1000个左右天然气分布式能源项目，到2020年，在全国规模以上城市推广使用天然气分布式能源系统，装机规模达到5000万kW[6]。《天然气发展“十二五”规划》预计到2015年天然气消费量占一次能源消费总量的比重达到7.5%[7]。这些对我国发展天然气分布式能源将是一个机遇。

4 探讨我国天然气CCHP面临的问题

第一，成本问题。天然气CCHP与传统的集中发电、供热、供冷系统相比较，单位造价比较高，投资成本相对较大。加上日常的设备运行、维护等，就需要政府部门的政策支持和资金补贴，天然气CCHP才能获良好的发展。

第二，技术方面。我国天然气CCHP技术还不够成熟，经验不够丰富，设备系统运行还不够稳定。与其他国家相比，我国生产的小功率燃气轮机和微燃机较少，影响了天然气CCHP发展。天然气CCHP对使用单位的技术要求较高，运行和维护的技术人员要达到相应的技术水平。

第三，并网上网难。天然气CCHP生产的富余电力并入电网存在着许多障碍。如并网没有统一的技术标准，其安全稳定性不能得到有力的保障；如果实际项目与规划不协调，会对城市总网产生影响；此外，还有并网的价格问题，天然气CCHP发电的上网电价比煤电价格高，市场竞争力相对较弱。这些成为阻碍天然气CCHP发展的障碍。

第四，天然气供应保障。天然气CCHP的快速发展必然会增加天然气需求量，保障天然气资源的供应将成为重要任务。

第五，政策、法律、规范有待深化细化。我国天然气CCHP发展处于起步阶段，虽然已经出台了鼓励发展的相关政策，但法律规范、财税金融政策、优惠政策等方面都需要进一步的统一和细化。

第六，社会认知度不够高。政府相关部门、能源利用企业、建筑单位等相关部门以及社会大众对于建设天然气CCHP的前景和重要性认识不足，不利于天然气CCHP的推广应用。

5 结束语

天然气CCHP能够大大提高能源的利用效率，减少输配电线路的损耗和供热管网的能耗，节能效果明显。它还可以减轻电网的高峰负荷压力。政府部门应结合“十二五”发展规划，制定好能源规划，特别是新开发工业园区、 新城区的能源和电力规划，并与天然气下游市场拓展规划相结合。此外，还应出台更细化的政策，落实鼓励和补贴政策；建立统一的技术规范及协调机制，解决并网上网的技术、利益、价格等的问题。分布式天然气CCHP将在能源综合利用方面占有十分重要的地位，具有良好的应用价值和发展前景。

参考文献

[1]华贲.低碳发展时代的世界与中国能源格局[J].中外能源，2011，16（2）：1-9.

[2]殷平.冷热电三联供系统研究[J].暖通空调，2013，43（4）：10-17.

[3]华贲.从热电联产到天然气冷热电联供[J].中外能源，2011，16（11）：25-19.

[4]Akorede，M.F.，H.Hizam，E.Pouresmacil，Distributed energy resources and benefits to the environment[Z].2010，14（2）：724-734.

[5]岳章.天然气分布式能源发展蓄势[N].21世纪经济报道，2013.

[6]杨朝红.天然气分布式能源及其在我国的发展趋势--专访天然气分布式能源专家王新雷[Z].国际石油经济，2012（1）：107-109.

[7]陈柳钦.发展天然气分布式能源正当其时[N].中国矿业报，2013.

作者简介：郭兵杰（1989-），男，汉族，河北省沧州人，硕士在读，研究方向：制冷与热泵理论及技术，清洁、可再生能源。