英国的分散电力在发展中(1)

1、英国的分散电力在发展中(1)    【摘要】重新塑造电力工业”在“分散的电力工业”一节传统电力工业的模式以及当代电力工业的结构是基于这样一种设想，即大功率中央发电站是向用户提供电力最经济的途径。较分散的发电站的出现，再加上对改善能源投资的选择，己使这种传统观点变得虚幻了。这种陈旧的模式在未来的十年中将完全被人忘却，而较小的，更模块化的发电技术所代替。这些技术可以便住户能自己发电，并将多优质产品的电力通过电网出售给其他用户。美国世界观察研究所发表的1994年全球向可持续发展社会迈进的年度报告中，克里斯托弗·弗莱文和尼古拉斯。伦森在“重新塑造电力工

2、业”在“分散的电力工业”一节传统电力工业的模式以及当代电力工业的结构是基于这样一种设想，即大功率中央发电站是向用户提供电力最经济的途径。较分散的发电站的出现，再加上对改善能源投资的选择，己使这种传统观点变得虚幻了。这种陈旧的模式在未来的十年中将完全被人忘却，而较小的，更模块化的发电技术所代替。这些技术可以便住户能自己发电，并将多优质产品的电力通过电网出售给其他用户。例如装置于地下室的燃料电池以及装在屋面的太阳能发电系统。向着依靠大向小型发电站广泛结合过渡的“分散”电力系统，可以极大地改善效率和减轻当今电力系统形成的负担，这也可减少兴建和改善输配电线路。一个典型的电力公司目前拥有50个发电站与其

3、输配电系统相连接，到2010年，与之相连的发电站将达到5000个甚至50000个。这种变化类似于一个公司从1980年拥有三个主机计算机发展为1994年拥有了30000个个人计算机，这种变化要求系统的运行方式有重大变革。这篇把建造分散电力的希望寄托在燃料电池和太阳能发电系统，但是现在时间已过去了7年，分散的电力工业还不是燃料电池和太阳能发电系统，而是在依靠天然气为燃料的小型热电联产（CMP）和小型热电冷联产系统，在这方面英国已经做出了成绩。 一、英国重视发展小型热电联产（CMP）    多年以来，英国政府一直试图通过能源效率最佳方案计划（EEBPP）促进CHP的发展

4、。该计划组织以CHP各个侧面为主题的研讨会和会议，并出版了最佳方案指南（Good practice Guides）和最佳方案举例研究（Good practice case stwdies）等形式的著作。研究认为，所有的公共部门和私营企业的能源用户都能对燃料和能源的高效利用中获益，较低的能源和水电燃气成本有助于提高利润并优化资金价值，进而帮助企业在市场中继续保持竞争力。同时，任何企业都有必要向其客户和广大公众展示其经营对环境无害，通过安装CHP，在使用电力和热力上能够节省大量成本。通常CHP用户可以节省20%的能源成本，全英国CHP计划每年总共可以节省6.5亿英镑。英国在过去20年中，已超过10

5、00个小型成套CHP设备被安装，在遍布英国的各大饭店、休闲中心-游泳池、医院、综合性大学和学院、园艺、社会取暖计划、机场、公共部门建筑、商业建筑-写字楼等、购物商城及其他相应场所中提高能源效率。至少在过去20年中， CHP的发展已战为英国政府提高能源效率措施的组成部分，并且已经取得了显著的发展。英国的CHP总功享已由1990年的2000MW电力输出提高到1999年末的4200MW。英国CHP的10%由1000多套小型装置供应，这些小型装置主要集中在建筑物领域。     自1997年京都协议以来，CHP技术被给予了更高的评价，因为此项技术将能使英国政府承诺的减排二氧

6、化碳方面大有可为。对于工业、商业和公共部门而言，有许多机会可以安装经济高效的CHP。 二、英国小型热电联产（CHP）概况1 CHP的效益     热电联产（CHP）是指在生产中同时产生可利用的热能和能量（通常指电能，也可以不通过发电机提供动力），还可以利用热能制冷。     利用CHP的用户可以获得效益，主要是能源利用效率高，经济优势明显，环境效益卓著。     CHP具有较高的能源效率，它可以将燃料中80%以上的能源转换成可用的热能和电能。与此形成显明对比的是，集中式发电和锅炉房常规能源方案的总效率低于

7、50%，高效率的能源转换具有显而易见的经济优势：减少了每单位输出能量消耗的初级燃料数量。如果要使CHP设备方案可行，需要节省足够的能源以便在可以接受的期限内收回成套CHP设备的安装投资，并承担今后出现的运行和维护费用。在英国购买CHP设备有两种方式：一是直接购买，二是与能源服务公司签订能源供给合同。无论采用那一种方式，都可以实现下列经济效益。     -如果采用直接购买，需要购买CHP及安装设备，但通常维护工作外包。所有者在承担全部成本和风险的同时，可以获得全部收益。     -如果与能源服务公司签订能源供给合同安排，则能源公司或设备

8、供应商拥有安装、运营并维护CHP设备。场地所有者需要按购买能源量支付合同费率，并且可以从节省能源成本中获益，从而实现最低资本支出。对于场地所有者而言，虽然经济比直接购买方式少，但是降低了风险；一般情况下，则当事双方共担风险。 环境效益可以从以下两种方式获得：     -降低单位能源生产消耗的初级燃料。    -用更加清洁的燃料取代了排放大量二氧化碳（CO2），二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的燃料。    与燃煤发电厂和锅炉房相比，以天然气为燃料的燃气机将减少50%（每单位输出能且）左右的CO2排放

9、量。实际上，它还将消除SO2排放量，因为与煤相比，天然气的含硫量几乎可以忽略不计。另外不尽人意之处在于，往复式燃气机燃烧时产生的NOx量通常超过来自常规电站的NOx量。     在英国CHP已成为久经考验且稳定可靠的技术。其效益可以归纳为：（1）大幅度地节省能源成本；（2）无需交纳CHP能源的气侯变化税，降低了成本；英国从2001零4月10日起，工业和商业能源使用要缴纳气侯变化税（Climate change Lemy），初步税率会将每千瓦时电费提高0.43便士，并将每千瓦时燃气费提高0.15便士。CHP用户可避免对下列项目征收税款：CHP设备消耗的燃气以及供自己

10、使用的自产热、电。（3）通过减少排放量取得瞩目的环境效益；（4）上述环境效益创造了企业与客户间的公共关系价值；（5）增强了能源供应的安全性；（6）能源供应的替代方案，提供了更大的灵活性；（7）CHP的整体效率可以高达80%以上。 2 CHP装置的标准     如果使用CHP要获得高效益，一般情况不要符合以下条件：     -热力和电力需求且至少应达到每年4500小时（即至少，每天12小时，每周7天）。大体而言，能源的年需求期越长，节省的成本就越多。     -必须对将来热力和电力需求有十足把握，最好是在C

11、HP装置的使用期限内，此项期限通常是10至15年。但是，如果估计不准，CHP装置的移机也是很方便的。     -必须有充足适宜的燃料供给，（通常是天然气），而且燃料的价格比较便宜。     -最好去新建的场所使用CHP，电力和热力系统的设计能被作为同一个工程加以实施，这样就有可能不安装或少安装锅炉设备，从而可以节省投资。 3 CHP技术要点     CHP主要设备部件包括一台燃气机，一台交流发电机，一个热力回收系统和一个控制系统。上述核心部件通常被安装在同一机壳内的共用底板或托板上，这样做的好处是：（1）

12、降低CHP设备产生的噪音；（2）阻止未经授权的窜改，并提供安全性；（3）可以简化现场安装；（4）全部或部分保障全天侯运行。 -动力机械，大多数成套CHP设备采用两种类型的动力机械。    燃气机，CHP系统采用的往复式燃气机与运输行业中广泛使用的狄塞尔内燃机（柴油机）相似。燃气机的正确率较低，采用火花点火，在设计上通常以天然气为燃料。正确的操作和恰当的保护可使燃气机保持出色的效率，并且实现较高的稳定性。如能得到正确的维护，燃气机的寿命可达15至20年。英国燃气机配发电机可以有50千瓦以下至2000千瓦左右。这些成套设备的发电效率通常为35%，并且CHP装

13、置可以在不降低效率的条件下降低负荷运行。燃气机成套设备的热电比通常是1.5：1。燃气机的排放气体温度为400，燃气机及润滑油冷却系统可提供热水的温度为80，英国认为燃气机CHP系统表现出的效率及稳定水平证明是经济合理的。     小型燃气轮机：在英国燃气轮机已被广泛应用于装机容量超过10MW的大型CHP设备。尽管与往复式燃气机相比，燃气轮机的发电效率低，但是当以大于10MW的功率运行时，燃气轮机能够排放大量高温（高达600）气流，以供制造蒸汽之用，因而燃气轮机CHP可能更具有吸引力。燃气轮机器要有一项附加设备-余热锅炉来制造蒸汽，还可以利用直燃机来利用其热能。 英

14、国采用的CHP及有利用外燃机和微型燃气轮机。     -热能利用：大多数成套CHP装置从排放气体和冷却系统中回收热能，并以独立热水系统的形式供应热能。该系统通常包括源自CHP成套设备热交换器的热水流；而CHP成套设备将被接入安装场所传递热能的配热管道系统。回流管道系统使低温水从安装场所回流至CHP装置。“流出”管道热水温度为90，“回流”管道水温为10。在许多情形下，成套CHP的安装场所已有在热水流出与回流系统，在此类情况下，连接CHP的方式有串联和并联两种方式。对于已存在的设施，用串连方式连接是最为常见的方式，因为该方式使CHP设备与已有流出与控制系统相互干扰达

15、到最小限度。对于全新设施，井联连接是首选方式。当成套设备的热能输出无法使用时，而电能输出仍需维持时，就需要在流出与回流管道系统中加入一个冷却系统以防动力机械过热。     -吸收式制冷：当CHP设备的安装场所同时存在大规模制冷需求时，可以采用吸收式制冷。在CHP系统中采用吸收式制冷，可以带来两大好处。大多数用于满足制冷需求的电力被转变为热能负荷，从而可以降低电力需求，并且可以增加热能的需要压，这样就可以大幅度改变热能（电）比。其它，用于吸收式制冷的势能负荷通常是供热需求最低点时出现，故吸收式制冷能对热能需求的季节性高峰和低谷起到某种平衡作用，从而延长了CHP的而利性运行时间。例如CHP向楼宇供应热电时，冬季用热能采暖，夏季用热能制冷，使CHP提供的热能得到充分利用，使CHP能更加高效地运行。     -电力供应：大多数小型CHP设备都以并联方式与公用高压电网相连接，当安装场所电力需求超过CHP装置供电能力时，将从公共电网补充不足的电能。当CHP装置供电能力超过需求时