燃气燃烧与应用chap11.2

燃气空调技术

Gas-firedair-conditioning1概要

Someissuestobeclarified燃气制冷的历史早于电动制冷；燃气空调与燃气制冷并非一回事；燃气空调的发展更多地来自于燃气公司、燃气行业机构的推进，因为能够很好地平衡燃气供应的季节性不均匀；在燃气空调的数量增加到某一临界值之前，平衡季节性供气不均匀的功能不能显现。燃气空调有三种技术路线和产品。2上海的燃气空调状况截至到2003年底的安装台数：

人工煤气:176台;

天然气:115台;在2003年消耗的燃气量:

人工煤气:46,400,000m3

天然气:24,240,000m3占用气量的比例<3%截至到2003年底的制冷量:499,080kW占空调装机容量的比例<3%3(%)1009080706050456789101112123(月)电.1988电.1998燃气

1988燃气1998日本能源需求变化曲线图缓解燃气和电力需求的季节不均匀性Powerfultooltoadjustseasonalsupplypeaks4从燃气公司的角度

What’stheinterestsofLDCsforgas-firedair-conditioningsystems?“照付不议”的天然气交易方式

“Payandtake”提高夏季的天然气用量，缩小冬夏用量的峰谷差，提高管网效率；

Toincreasegasconsumptioninsummer,minimizeseasonalvariation,thereforetoimprovenetworkefficiency与电动空调有效竞争。

TocompeteeffectivelywithelectricAC5从政府能源管理的角度

What’stheadministrative’sconcern?减小夏季的电力负荷；

Toreducepeakelectricitydemand实现电力、天然气两种能源的合理分配。

Toreasonablyallocategasandelectricity“削电峰，填气谷”？6从终端用户的角度

Theend-users’concerns比电动空调较低的运行费；

Morefavorableoperationcoststhanelectricity-drivencounterparts简单可靠的设备与配置；

Simpleandreliableequipments/configurations更好的舒适性。

Morecomfortable便捷的维护；

Easymaintenance7天然气空调技术吸收式制冷（AbsorptionChiller）发动机或涡轮机驱动制冷

(Engine/Turbine-drivenchiller)除湿供冷

(Desiccant-cooling)复合式燃气空调系统

(Hybridsystems)8美国燃气空调市场销售情况(RT/年)Installedgas-firedair-conditionersinUS(RT/year)9吸收式制冷技术的发展

Historyofabsorptionchiller1945年，Carrier公司制造出第一台制冷机532kW；1959年，日本研制出第一台698kW的单效机组；1962年荏原研制出第一台双效机组；我国1960s起步研究，1970s单效机应用于纺织企业；1980s开始双效机应用。目前远大、双良、Carrier、Trane、Yazaki、Sanyo等在国内销售10吸收式空调机原理Operationprinciplesofabsorptionchiller组成：加热器（发生器）冷凝器蒸发器吸收器热交换器泵……冷量冷凝器蒸发器发生器吸收器节流阀减压阀热量排热溶解热11LiBr

吸收式制冷机冷量冷凝器蒸发器发生器吸收器节流阀减压阀热量排热溶解热高压蒸汽高压液体低压气体LiBr稀溶液LiBr浓溶液121.exe13二元混合物制冷工质

Binarymixtureasrefrigerant两种不起化学反应的、沸点不同的物质组成均匀混合物。高沸点组分为吸收剂(Absorbent)；低沸点组分为制冷剂(Refrigerant)；常用混合物：

NH3＋水；水＋LiBr；用水作为制冷剂：优点——气化潜热大、无毒、安全；缺点——常压下蒸发温度高；蒸发温度降低、蒸发压力也降低；蒸汽的比容大；产生的温度水平在0℃以上。14水的沸点Boilingpointofwater15LiBr吸收式机组的技术特点水作制冷剂，无毒、无害、安全；对热源的要求不高，75℃以上热水即可制冷；机组基本上是由热交换器组成，除泵外无运动部件，无震动、噪声问题；机组真空运行，无爆炸等危险；LiBr溶液对黑色金属的腐蚀性很强，尤其是在有空气存在时。因此，维持系统的真空度很重要。16吸收式制冷优缺点

Advantages/Disadvantagesofabsorber技术成熟、可靠；产品规格齐全；历史悠久；配置简单；一机两用；无冷媒泄漏，环保；制冷COP=1.2，偏低；不适合生活热水量大、热负荷大的建筑；节电不节能；在目前的天然气价格下，缺乏经济竞争力。17截至2007年11月电力价格截至2008年2月；ByFeb2008上午9:00－18:00平均价Averagingthepeakperiod18计算假设Assumptions不考虑机组的部分负荷特性；电动制冷机组COP＝4；天然气热值8600kcal/Nm3；吸收式制冷机组的COP＝1.2；19简单计算的结论

Conclusionsfromcalculations在许多城市，吸收式机组的运行费用高于电动空调；

OperationcostsofabsorptionchillersarehigherthanthatofelectricACinmanycities

吸收式机组较为有利的地区，如乌鲁木齐、兰州、西安、成都、长春等，全年需要空调的时段较短，经济性难以凸现。

Inthoseareaswhereabsorptionchilleriseconomicallyfavorable,theACperiodrequiredbyclimatearesoshortthateconomicbenefitsaredifficulttoshowup

电/气价格比不利于其应用推广；

Electricity/gaspriceratiodoesn’tfavorabsorptionchiller实际应用的经济性需要考虑动态工作特性。

Actualeconomicbenefitsrequiresconsideringdynamicloadcharacteristics20发动机驱动制冷技术

Engine-drivenrefrigeration历史悠久——1970s德国世博会；随开启式压缩机制造技术的革新和发动机连续运行时间的延长，在1990s开始迅速进步；制冷效能取决于发动机效率和制冷机COP；发动机冷却系和尾气的余热可回收利用；21发动机驱动制冷——设备Tecogen、Trane、双良；大型的机组——冷水机组；小型机组——GasHeatPump；TECOGEN公司150RT的发动机驱动冷水机组22发动机驱动制冷系统的能量平衡

Energybalanceofengine-drivenchillers一次能源制冷COP(1~1.5)天然气发动机输入能量(100%)轴功(25~30%)发动机冷却系余热(25~35%)排气余热(25~35%)不可回收废热(15%)制冷机COP可回收余热(60~70%)23发动机余热的利用

Utilizationofwasteheatfromengine产生卫生热水；供溴化锂机组，“两级制冷”；结合热泵技术，冬季补充采暖；夏季辅助除湿；利用除湿设备、承担空调系统湿负荷——发动机复合空调系统；24发动机驱动制冷技术趋势

Trendofengine-drivenchilling大型化——冷水机组；小型化——GHP；回收余热用于吸收式制冷，“双级制冷”25冷凝热热燃气发动机

热泵是以某种能源产生动力驱动压缩机，使冷媒（如氟里昂）循环运动反复进行物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热，在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热和制冷功能的切换。GHP(Gas-firedHeatPump)热泵低温低压液体高温低压过热蒸汽高温高压过热蒸汽高压液体压缩机膨胀阀冷凝器蒸发器电动机26室外机室内机冷媒配管27日本的GHP安装情况

GHPinstalledinJapan010,00020,00030,00040,00050,00060,000(Units)（台）0100,000200,000300,000400,000500,000（HP)（馬力）600,000冷凍年度40,82627,70429,558240,20095出荷台数Units総馬力数HP88899091929394969798990010,32215,76530,75128,792277,93321,7335,91639,81339,39242,18748,59362,64197,443157,578192,563227,721238,283307,587361,404432,631451,129494,533607,21946,274611,7200102547,98941,523576,4290328日本市场分析End-usersinstallingGHP29GHP与EHP的区别(1)DifferencebetweenGHPandEHPＧＨＰ：用燃气发动机驱动压缩机ＥＨＰ：用电动机驱动压缩机30压缩机电动机EHP（电空调）室内机室外机发动机压缩机GHP（燃气热泵）室内机室外机热交换器GHP与EHP的区别(2)31GHP与EHP的比较ComparisonofGHP&EHPGHPEHP可利用发动机排热，供暖能力大供暖能力相对小，需加辅助热源供暖能力受环境温度影响小，-20℃时可正常运行，无需除霜，启动升温迅速随室外温度下降，供暖能力大幅度下降，允许最低的使用环境温度为-15~-20℃同一套设备可实现供冷供热需要另行建设供热系统3202040608010092.759.428.5EHP483.2

5以下6～81013～30制冷能力(马力)销售成绩（ｘ1000台）13~30马力中

GHP市场占有率约为50%92.759.428.5EHP11.84.76.625.5GHP483.2日本市场分析GHP&EHP

MarketanalysisofGHP&EHP33GHP与吸收式燃气空调比较ComparisonofGHPandabsorptionchillerGHP吸收式燃气空调特点调温速度快,可单独调控的高效变频空调.节能省电.不需专门机房,不需人工职守是传统集中中央空调.和GHP相比辅机耗电偏大.需要专门机房,需要专人职守平均效率1.60.95～1.2冷暖转换能用遥控器简单进行转换麻烦,需专家到场施工只需安装冷媒配管，施工费用比较便宜需要冷温水配管和管道工程，施工费用比较高维修１万小时／１次每年都需要抽真空数次34年度0500100015002000250030009495969798990001总制冷能力(MW)GHP吸收式日本市场:GHP&吸收式燃气空调销量ComparisonofGHPandabsorbersales35GHP特点及优势供冷和供热运行及安装费用低高效节能、省电适应性强、舒适启停灵活快捷清洁环保维修维护简单控制系统灵活36环保Environmentally-friendly

低噪音低排放

低振动

环保新冷媒----R410A37空调马力（HP)运行音dB(A)1015204650545862其他GHP某GHPＥＨＰ运行噪音低38不同燃料的CO2排放比较环保39经济高效Economybenefits１01218制冷能力〔马力〕20SN公司GHPY公司GHP1.01.11.21.31.5平均ＣＯＰ14161.41.630EHPMJ公司GHP40经济高效Economybenefits区域独立控制

室外机模块化，各区域独立控制，在一段时间内没有人员活动的区域可停止部分设备的运行从而达到节能效果。线形变频控制

根据室内空调负荷需求变化，通过控制发动机转速来控制系统输出和燃料消耗，从而达到节能效果。节省占地费用

室外机放置在室外空地或放置在建筑物屋顶，不用设置专门机房，不占用有效使用面积。节省人工成本

GHP系统稳定、安全、自动运行，无需专人职守。设计安装简便，费用低

室外机和室内机之间是制冷剂管路，没有复杂的风管、水管回路管路计算，设计简便，保证系统正常运转。制冷剂管路使用小管径铜管焊接，施工简便，速度快，安装费用低。41维护保养费用低Lowmaintenancecost燃气空调（GHP）在日本已应用20年以上，是非常成熟的产品，运行稳定故障率低，其定期维护时间间隔为每运行10000小时或5年。按规定进行维护保养，设备使用寿命可达到15年以上。定期维护时更换易损件围绕燃气发动机进行：更换发动机润滑油过滤器，空气过滤器滤网，火花塞，皮带及发动机润滑油。可签定维护保养合同，约定服务内容及价格。42定期检点间隔时间１万小时30km/hx10000h=300000km5000km300000km43・空调占地面积2200m2

・制冷负荷：300kW、采暖负荷：360kW※减少建设发电站费用金额120万元～每平米空调造价：530元／m2※削减电力120KW削减消耗电力量效果实例Reducingelectricityconsumption44舒适性Comfort冬夏两用

由于利用发动机的排热，真正实现用一套设备进行制冷和供暖，具有电空调无法比拟的供暖优势。独立控制

各区域可随心所欲独立设定舒适的温度。调温速度快，温控稳定

燃气发动机的强劲动力以及排热的利用，使GHP可以快速将室内温度调至设定温度；

而发动机转速控制的“线形变频”调节，可使室内温度平稳地维持在设定温度。45时间

Time(sameheatingload)

20ﾟC

25ﾟC

15ﾟC

10ﾟC

5ﾟC

0ﾟC燃气热泵空调电空调室温Roomtemp快速升温舒适性46室温RoomTemp燃气热泵空调GHP电空调EHP室温RoomTemp時間Time

25℃

23℃

22℃

21℃

20℃

19℃

18℃

24℃時間Time除霜運転Defrostoperation

25℃

23℃

22℃

21℃

20℃

19℃

18℃

24℃供暖无需除霜NOdefrostrequired47办公楼室外机42台，总容量772马力【大阪】48大

学总容量：470马力【大分】49医院总容量：225马力【广岛】50麦当劳总容量：20马力【北海道】51消防局总容量：230马力【高知】52中国市场使用实例【北京地区】用途:商业建筑总马力：140匹53燃气热泵GHP技术总结单机功率不大，技术定位是取代中等功率的电动机组；目前设备全部是日本进口产品，三洋、洋马、三菱重工、林内等；制冷的COP与吸收式机组相当，供热COP大于燃气锅炉。经济性取决于气候条件、天然气/电力价格、安装成本；推广时需慎重，避免成为又一个“吸收式”机组。54一个动态情况的例子

AnexampleconsideringdynamicACload建筑物——长30m，宽15m，高15m，四层，窗墙面积比为0.3，墙体传热系数为1.0/0.6W/m℃屋顶传热系数为0.7/0.55W/m℃，窗内遮阳，传热系数为3.5/3W/m℃。人员密度0.1人/m2，新风量30m3/hp，设备负荷平均10W/m2。夏季室内设计参数为26℃，相对湿度50%，冬季20℃，相对湿度50%。

55DGP-H560J2GU2出力(kW)耗电(kW)燃气耗量(kW)制冷561.0743.5制热671.1546上海重庆北京西安GHP耗电量(kWh)7192657765366018耗气量(Nm3)26910246422440922492EHP耗电量(kWh)1103169894910850995846GHP机组的性能参数GHP与EHP的能耗比较56上海重庆北京西安电(元/kWh)0.960.80.720.77天然气(元/m3)2.62.062.41.95计算时的电力与天然气平均价格(2006年5月)57GHP与EHP的经济性对比

Economicalbenefits:GHPvsEHPGHP的运行费用比EHP低；

OperationcostofGHParelowerthanEHP但初投资GHP过高(EHP的3-4倍)；

InitialcostofGHPistoohigher(3-4timesthatofEHP)GHP的成功与否：SuccessofGHPdependsupon设备成本的下降；

Reductionofinitialcost卫生热水的有效获取与利用。

Effectiveproductionandutilizationofhotwater58除湿供冷(Desiccant-cooling)燃烧产生热量、再生除湿设备、承担湿负荷；直接蒸发冷却(间接蒸发冷却)承担冷负荷；无需任何制冷剂、彻底环保；COP＝0.7~1.5；对气候的选择性较强；设备复杂、占地大；WDCO59除湿设备原理结构主要结构：转芯、驱动马达、外壳；常用除湿剂：硅胶、分子筛、氯化锂；断面分隔：1：1或1：3(再生：过程侧)；用再生侧空气的热量降低过程空气侧的含湿量；“以热除湿”；60除湿转轮现状理论上的等焓减湿过程，实际上由于转芯材料的蓄热效应，出口空气的焓大于进口空气焓；必须使用其他措施来减少除湿后降温的需冷量，否则系统不具经济性；目前商业产品的减湿能力一般为6~9g/kg，最大也不过10g/kg；在潮湿气候条件下(>20g/kg)，应与考虑其他的手段共同使用。61固体吸附式除湿技术发展趋势

Solid-desiccanttechnolgydevelopment新型除湿剂

耐高温除湿剂、可直接用燃烧产物再生；合成除湿剂提高现有商业设备的除湿能力设备性能优化与冷冻减湿结合排热回收分级再生(Staged-regeneration)62空调房间回风排风再生加热除湿转轮显热热交换器新风去冷却塔去冷却塔发动机驱动冷水机组电动冷水机组送风冷却盘管63复合空调系统——研究结论一个百货商场，东西向长L=14m、南北向宽W=10m；层高H=3.5m；墙体为内粉刷240mm砖墙，南、北墙的面积各为49m2,东、西的面积各为35m2,传热系数K＝1.6W/m2℃；屋面为20mm水泥砂浆层＋200mm厚加气混凝土保温层＋70mm厚混凝土屋面板，面积为140m2，夏季传热系数K＝0.79W/m2℃；窗墙比30％；窗为单层6mm普通玻璃铝合金窗，南、北窗的面积各为15.75m2，东、西窗的面积各为10.5m2，窗户的构造修正系数Xg=0.9，传热系数K＝5.8W/m2℃，窗内挂活动百叶帘，灰白色，内遮阳系数Xz＝1.0。商场人员共计50人，集群系数0.89；人员散湿量取175g/h；新风量按30m3/人·h计；室内照明灯具的功率取30W/m2，设备发热量取30W/m2，人员、设备及照明的工作时间均为9:00~22:00。64室内新风总量1500m3/h(0.5kg/h/人)。送风总量为10220m3/h(3.41kg/s)。室内设计条件为25℃-50%RH-9.88g/kg；室外空气含湿量室外干球温度65所采用的复合空调系统流程空气处理焓湿图66设备名称型号规格备注预冷器LT型6排面风速2.27m/s除湿转轮SECO800/900-Φ695高800宽900厚450mm面风速1.9m/s显热交换转轮RRT铝基环氧涂层高800宽900厚400mm面风速2.3m/s，效率76%后冷器LT型6排面风速2.1m/s室内冷却盘管LT型2排面风速2.1m/s加热盘管LT型4排面风速1m/s控制方法：预冷器流量调节以适应室外空气含湿量的变化；再生空气温度保持70oC不变；67复合空调系统的需冷量和需热量制冷机转速1100rpm；天然气耗量4.02Nm3/h；全天运行耗气量56.3m3，单价2.1元计，全天运行费为118.2元.

68冷冻减湿系统电动制冷COP＝3.81(实验机组在产生9℃冷冻水时实测值)；电力价格0.61RMB/kwh。冷冻减湿系统、不再热、直接露点(13.7℃)送风时的运行费——142.1RMB/天；若使用电加热再热，运行费用将激增到324.9RMB；

69两种空调系统的送风温度70复合空调——一个例子

Anexample:Hybridair-conditioningsystemHeater(Winter)CoolerHeaterDesiccant

WheelHeatRecovery

UnitSupplyAirRoomAirRejectAirOutsideAir除湿过程COOLING

(withoutwatercondensation)HEATINPUT(e.g.GAS),50-70°CCOLDWATER,16-18°C71DesiccantAssistedSystemSupply

AirRoom

AirReject

AirOutside

Air12348765402030506010701086412161418201002040806010

5203040506070temperature°Crel.humidity%12345678CONVENTIONALDh*DESICCANTDhEnthalpykJ/kgPsychrometricchartwatercontent

g/kg2*72DesiccantAssistedSystemSupply

AirRoom

AirReject

AirOutside

Air12348765402030506010701086412161418201002040806010

5203040506070temperature°Crel.humidity%12345678CONVENTIONALDh*DESICCANTDhEnthalpykJ/kgPsychrometricchartwatercontent

g/kg2*Dh*=2..3DhspecificcoolingrequirementLowtemperatureheatutilizationinsummerCoolingrequirementisreduced(to30-50%)PrimaryenergyconsumptionisreducedColdsourcesathighertemperaturescanbeused(16-18°C)73OfficebuildinginHamburgwithgasenginedrivendesiccantHVACSystemNorthWestBaseArea:650m²Height:9,9mSurface:1.992m²74StorageTankCondensing

BoilerRadiantHeating/

CoolingSystemsmallCHPPlantHeating 82,5KW CondensingBoiler70kW

CHP4,7kWel/12,5kWth

Cooling 30kW,8Boreholes

each98mdeepFreshairrate 2500m³/hSupplyAirRoomAirRejectAirOutsideAirDesiccantassisted

airhandlingunit

EarthenergysystemHeatgenerationSchematicsofHVACSystem75Desiccant

WheelHeatRecovery

UnitCoolerHeater

DesiccantassistedairhandlingunitDesiccantassisted

airhandlingunitEarthenergysystemHeatgeneration76

HeatgenerationDesiccantassisted

airhandlingunitEarthenergysystemHeatgenerationsmallcombinedheatand

powerplantecopower4,7kWel/12,5kWth77

BoreholeheatexchangersDesiccantassisted

airhandlingunitEarthenergysystemHeatgeneration8Boreholesplaced

aroundthebuilding,

each98mdeep,2U-tubes78

天然气冷热电三联供技术

CombinedCoolingHeatingandPower79CCHP系统原理

PrinciplesofCombinedCoolingHeatingPower

天然气优先做功，产生电力(效率28~40%)；对高温废热进行回收，产生蒸汽或热水。可将蒸汽再次驱动气轮机发电——联合循环发电技术。可将蒸汽或热水送入溴化锂吸收式机组，夏季制冷、冬季制热——CCHP冷热电三联供技术。能量梯级利用；Cascadeutilizationofenergy分布式能源系统Distributedenergysystem80给水排气天然气空气G蒸汽电力天然气压缩机天然气发电机废热回收锅炉CHP系统原理示意图81CCHP系统的热力学优点

Thermodynamicadvantages高品质能源优先做功，进行余热回收；实现温度对口、能量梯级利用；避免了高效能源直接热利用造成的有用功的浪费；减轻环保方面的压力。82原动机(PrimeMover):化学能/电能转换

燃气轮机(GasTurbine)——大型、小型、微型；燃气发动机(GasEngine)；

Stirling发动机(StirlingEngine)；燃料电池(Fuel-Cell)；83小型燃气轮机Smallgasturbine发电效率：

简单循环25~40%；联合循环40~60%。设备容量：3~200MW;设备投资：700~900US$/kW;维护费用：0.002~0.008US$/kWh;废热：

温度水平260~600oC;

可回收量360012700kJ/kWh.大修间隔：30000~50000hrs;

NOx排放水平：0.1~1.8g/kWh;84Solar-Saturn小型燃机系统天然气输入电力输出蒸汽(1.0MPa)热量503m3/hr1180kW9030MJ/hr295m3/hr折合天然气耗量1106.7元/hr708元/hr649元/hr天然气价格：2.2元/立方米；电力价格0.6元/KWh运行支出：1106.7元/hr收入：1357元/hr系统热效率：58.6%；电效率：24%85微型燃气轮机Microturbine发电效率：20~30%;设备容量：0.025MW~0.25MW;设备投资：500~1300US$/kWh;

维护费用：0.002~0.01US$/kWh;

废热：低压蒸汽/热水；

温度水平200~340oC;

可回收废热量：420015800kJ/kWh;大修间隔：5000~40000hrs;

NOx排放水平：0.2~1g/kWh;86E空气压缩机AirCompressor

燃烧室CombustionChamber透平回热器Recuperator天然气压缩机WcWNGWFWTE冷却空气ExhaustItalyTurbecT100P87Bowman-TG80微型燃机系统天然气输入电力输出可回收热量29.2m3/hr76kW150kW17.6m3/hr折合天然气耗量64.24元/hr45.6元/hr38.7元/hr天然气价格：2.2元/立方米；电力价格0.6元/KWh运行支出：64.24元/hr收入：84.3元/hr系统热效率：51.4%；电效率：26%88燃气内燃机Gas-engine发电效率：25~45%;设备容量：0.05~5MW;设备投资：400~600US$/kW

维护费用：0.0070.015US$/kWh

废热：热水/低压蒸汽;

温度水平150~260oC;

可回收废热11005300kJ/kWh大修间隔：24000~60000hrs

NOx排放水平：1~12.7g/kWh89Caterpillar-G3306TA

天然气发动机系统天然气输入电力输出烟气热量发动机缸套冷却水热量润滑油等热量41.6m3/hr110kW263MJ/hr594MJ/hr18MJ/hr28.6m3/hr折合天然气耗量91.52元/hr66元/hr62.9元/hr天然气价格：2.2元/立方米；电力价格0.6元/KWh运行支出：91.52元/hr收入：128.9元/hr90Stirling发动机(燃气外燃机)发电效率：29.6%;设备容量：25kW;废热：热水,温度水平95oC;

可回收废热:44kW大修间隔：50000hrs

NOx排放水平：0.05g/kWh91STM-Stirling外燃机系统天然气输入电力输出可回收热量8.7m3/hr25kW44kW5.2m3/hr折合天然气耗量19.14元/hr15元/hr11.44元/hr天然气价格：2.2元/立方米；电力价格0.6元/KWh运行支出：19.14元/hr收入：26.44元/hr系统热效率：50.6%；电效率：28.7%92燃料电池Fuel-cell发电效率：40~70%;设备容量：0.2~2MW;设备投资：800~4000US$/kW;维护费用：0.0030.015US$/kWh；废热：热水/高压/低压蒸汽温度水平60370oC；可回收热量：5004000kJ/kWh大修间隔：10000~40000hrs;

NOx排放水平：<0.009g/kWh;9394CHP系统的经济/技术优势缓解电力供应紧张局面；弥补大电网在供应安全性方面的不足；适合分散的偏远用户、对用电稳定性要求高的用户；为太阳能、风能、水力等可再生能源的利用开辟了新方向。95欧洲的CHP

1997年CHP机组9000多台，装机容量74GW，占总容量的13%。应用于工业系统的CHP机组：33GW，占45%；炼油、钢铁、化学、食品加工、饮料烟草、造纸和印刷等行业；

2010年目标：CHP占发电的比例提高到18%。962001年：意大利23.4%；葡萄牙13%；西班牙12.6%；97美国的CHP2002年底，CHP能源站6000多座；计划2010年，20%的新建商业/办公建筑中使用CCHP；5%的现有写字楼建筑改为CCHP供能模式。

2020年，50%的新建商业/办公楼群中使用CCHP；15%的现有建筑改为CCHP供能模式。98日本的CHP2003年3月底，热电联产2070项，总发电装机容量269万KW，其中：燃气发动机1648项(61万KW)，燃气轮机422项(208万KW)。新建和改建建筑面积为30000m2以上的建筑物时，一定要纳入到城市集中三联供系统中。99100101我国的CHP上海、北京等已开始应用；电力部门的政策不利于发展；燃气部门在规划设计时必须注意；设备基本依赖进口，有待国产化；在系统设计时要进行动态能耗费用评价。102考虑使用CCHP的问题负荷匹配，尤其是冷负荷。上海地区：供热指标60w/m^2；空调指标130w/m^2。“以热定电”？“以电定热”！前者在可售电区域盛行，但国内目前尚不具备经济性条件。注意不同的天然气、电力价格边界条件。天然气管网系统可资利用的压力。

103

第四讲

可再生能源：与天然气结合RenewableEnergy:Integrationwithnaturalgas104可再生能源法2006年1月1日生效

RenewableEnergyLawtakenintoeffect首次以法律形式规定了可再生能源的发展目标、阶段性的在一次能源消费中的比例；在法律意义上规定了电力公司、电厂和末端用户之间的权利、义务。规定电网公司必须以合理的价格收购可再生能源所发的电力。

确定了一个独立机构来行使监管的权力。制订了鼓励政策与惩罚措施。105可再生能源的分类

Classificationofrenewableenergy水电风力发电太阳能生物质能地热潮汐能、波浪能热利用光伏发电直接燃烧发电106截止到2004年底的可再生能源利用情况总利用量:>4亿吨标煤

(含水电);在总的能源消费中占20%;已安装的水电机组:>1亿kW;提供

1.25吨标煤;占发电总量的25%;太阳能集热器安装面积:65million平方米;全球总量的一半；传统生物质能

(秸秆

+沼气):2.5亿吨标煤;太阳能光伏发电

+风能

+生物质能发电:0.25亿吨标煤

/年.107一些国家的可再生能源开发规划

Somenations’planninginrenewableenergydevelopment201020202050美国REUP:7.5%风力发电:5%;ERE:20%NA加拿大风力发电:增加5倍水电:76%NA德国风力发电:12.5%ERE:20%ERE:50%英国ERE:10%ERE:20%NA法国ERE:12.1%NAERE:50%日本ERE:1.35%ERE:20%(2030)NA韩国REUP:5%NANA中国ERE:5.3%风力发电:2%;ERE:12%REUP:30%ERE:可再生能源发电百分比;REUP:可再生能源利用比例108可再生能源利用方面的问题

SomeobstaclestorenewableutilizationinChina成本太高.煤电Coal-electricity——1；生物质能发电Biomasselectricity——1.5；风力发电Windelectricity——1.7；光伏发电Photovoltaicelectricity——11~18.市场规模太小、风险较大，市场机制脆弱.设备制造技术水平低下，严重阻碍了市场化和国产化。109我国的风力资源

Windpowerresource

110我国的风力资源分区

WindpowerdistributionandpercentageofChinalandareaIndex指标Rich丰富区ComparativelyRich较丰富区Utilizable可利用区Poor贫乏区Annually-averagedeffectivewindpower(W/m2)>200200~150150~50<50Totalhours/year(≥3m/s)>50005000~40004000~2000<2000Totalhours/year(≥6m/s)>22002200~15001500~350<350PercentageofChinalandarea8%18%50%24%111风力资源丰富的省份

ProvincesRichinWindPowerProvince×104kWProvince×104kWProvince×104kW内蒙古InnerMongolia6178河北Hebei612广东Guangdong195新疆Xinjiang3433辽宁Liaoning606浙江Zhejiang164黑龙江Heilongjiang1723山东Shandong394福建Fujian137甘肃Gansu1143江西Jiangxi293海南Hainan64吉林Jilin638江苏Jiangsu238TheoreticalResource:32.3×108kW;PracticalResource(Land)：2.53×108kW;PracticalResource(Sea):7.5×108kW；112风电场分布Windpowerfarms113分省的风电装机情况

Windpowerinstallationbyprovince199719981999200020012002200320042005辽宁

LiaoningProvince1170517205237454600562005102460126460126460127460新疆

XinjiangAutonomousRegion646506765072350729508845089650103450113050181410内蒙

InnerMongoliaAutonomousRegion34275451755162558105718157634088340135140165740广东

GuangdongProvince1233042430564807023069980797908639086390140540浙江

ZhejiangProvince63553035530355303553035533350333503445034150吉林

JilinProvince0072603006030060300603006030060109360山东

ShandongProvince2752755675567556755565251653356583850甘肃

GansuProvince1200120012001200840016200216005220052200河北

HebeiProvince505098509850985013450134501345035050108250福建

FujianProvince105510551055130551305512800128001280058750宁夏

Ningxia0000001020055250112950海南

HainanProvince875587558755875587558755875587558700黑龙江

HeilongjiangProvince00000036003630057350上海

Shanghai0000003400490024400114115Totalcapacity:1265110kW116TotalInstalledcapacity:978720kWTotalInstalledcapacity:286840kW117我国的风电利用技术现状

Technicalstatusofwindpower已掌握750kW级机组的制造技术.十五期间已资助了1MW级机组的研发工作，2005年原型机投入运行。将在十一五期间产业化。在十一五期末开始1~3MW风电机组的商业化和运行。学习发达国家的大型风电机组。118风电利用目标

Developingtargets十一五期末，风电装机增加到5×106kW;在东部沿海地区、西北、东海、华北等风力资源丰富地区，建设30个新的100,000kW级风电场。119太阳能SolarEnergy我国年均太阳辐照:2.5×1012TCE；2/3以上国土面积:>6000MJ/m2;西藏西北部:8400MJ/m2;120太阳能资源分区

Regionaldistributionofsolarenergy一类地区:2800~3300hours/year;6680~8400MJ/m2.

西藏西部,新疆东南,青海西部,甘肃西部.二类地区:3000~3200hours/year;5850~6680MJ/m2.

西藏东南,新疆南部,青海东部,宁夏南部,甘肃中部,内蒙古,陕西北部,河北西北部.三类地区:2800~3300hours/year;6680~8400MJ/m2.

新疆北部,甘肃东南部，陕西东南部，河北东南部，山东，河南，吉林，辽宁，云南，广东南部，福建南部，江苏南部，安徽北部.四类地区:2800~3300hours/year;6680~8400MJ/m2.

湖南，广西，浙江，江西，湖北，福建北部，广东北部，陕西北部，江苏北部安徽南部,黑龙江.五类地区:1000~1400hours/year;3350~4200MJ/m2.

四川，贵州121122太阳能热利用

ThermalUtilizationSolarEnergy

集热器制造本身已发展为一个盈利产业；截至2005年底，安装的集热器面积为7000万m2;全球使用量的一半。8%的中国家庭使用太阳能热水器。制造商超过3000家，产能超过1亿m2.在目前水电和生物质能传统利用之外的可再生能源中，占半壁江山。123太阳能热利用的目标

Developingtargets在建筑中集成太阳能热水器。2005年12月颁布“太阳能建筑一体化技术规范”。推广太阳能一体化建筑，集中式太阳能热水系统。建立太阳能热水与空调系统的示范工程。2010年底，将已安装的太阳能集热器面积增加到1.5亿m2.

124光伏发电

Photovoltaicelectricity快速发展。2005安装的发电能力:70000kW,其中50%位于电力无法到达的偏远地区。制造能力>100,00kW.有几个10,000kW级的生产线正在建造中。125光伏发电的利用目标

Developingtargets为200万偏远地区的农民提供电力。家用光伏发电系统和小型太阳能电站200,000kW

在城市的公共建筑、道路、车站等地，推广光伏发电照