罗丽芬：燃气冷热电联产余热利用模式及案例

1. CHP系统之核心设备——烟气热水直燃机

BCHP系统是发电机与直燃机的技术整合，形成无接缝的冷、热、电联产系统，其显著特征是直燃机直接回收发电机烟气（或缸套水），而不经过中间2次换热，转化为冷、热能量，系统能源效率比传统热电联供提高20%以上。

对于BCHP系统人们更多关注系统形式和系统效率，而忽略了其核心设备的烟气热水直燃机的技术。远大烟气热水直燃机核心技术主要包括：多能源发生器（专利号 ZL20042003492.1）；溶液分层技术(专利号 02223369.5)；斜板式溶液分离结构(专利号 ZL2004200344857.8)。这些专利技术有效地保证了发生器在多能源供给情况下稳定、可靠、高效运行！需要注意的是，未经专门设计的发生器不能够正常运行!

要实现BCHP高效率，必须实行“余热利用优先”，需要由先进的控制系统才能实现“余热利用优先”。烟气热水直燃机核心技术是发电机余热利用控制系统（专利号200520050270）。能源利用优先级别为发电机缸套水，发电机尾气和燃料，从根本上解决了冷热电联产系统中发电机与吸收机协调控制问题，确保系统的经济性和可靠性。远大首创发电机余热利用信息化控制系统还具备误信号分析、隐性问题判断、器件剩余寿命计算、误操作纠正、故障分辨等模糊控制功能，实现无人化管理，确保系统得到完善的维护和最佳的节能水平。

由于大量发电机烟气进入烟气热水直燃机高温发生器，进入的烟气量比常规直燃机的烟气量高5-6倍，产生的烟垢量亦高出5-6倍，烟垢对高温发生器的腐蚀作用很强。烟气热水直燃机只能采用便于清理烟垢的烟管式的高温发生器，而不能采用不能清理烟垢的水管式的高温发生器。

2. 珠江啤酒厂沼气三联供系统

下面我讲一个珠江啤酒厂的案例，珠啤集团污水处理采用厌氧+好氧处理工艺，目前日处理废水15000～17000吨左右，每天产生沼气约8000～10000m3，其中甲烷含量为75～85%。

脱硫处理后的沼气经过脱水、过滤进入燃气轮机燃烧，产生高温高压烟气推动发电机组发电，发电机输出的电力在企业电网低压（10000伏）系统的一个或多个变压站上网，并通过配电系统向用电负荷供电。由于啤酒生产存在明显的淡旺季差别，啤酒废水产生量也存在较大的波动，在发电机组选型时，要考虑啤酒生产淡旺季不同废水量对应的不同沼气量，采用大、小机组相结合的方案配置，系统将更灵活，经济性更好。

沼气从沼气储存罐抽出后在脱硫塔脱硫，然后在沼气前处理装置经增压脱水过滤后输入到沼气发电机组里。当沼气发电机组不使用时，沼气直接进到溴化锂制冷空调用于制冷。当沼气过量时，火炬点火保证储气罐安全。

做完啤酒之后的料渣产生的沼气用来发电，再来实现三联供系统。其实原理很简单，就跟燃气热电冷三联供差不多。这个系统实现了并网运行，珠江啤酒厂本身有一个小的发电厂，可以实现并网运行，现在经济效益也非常好。有两种余热可供利用，一个是发电机的烟气，另一个是缸套水。而且用了前面的模式。

在这个系统里面有一个比较关键的设备叫做烟气三通阀，也可能发电烟气用不完，也有可能到了天气比较凉爽的时候可能制冷量不需要那么大，发电还需要再进行。这要求我们的烟气要排出到外面去，而不是进入到机组里面。在制冷量相对较小，烟气量相对大的情况下不断进入机器，对机器会有影响，导致机器结冰这样的事故发生。烟气三通阀的设计温度是600度，在恶劣的环境中能正常运转。开度完全是根据供回水的温度自动控制。根据烟气量需要量再来计算烟气阀的开度。烟气量的多少是通过对外界的测算，主要看机器的初始温度，当初始温度是7度，需要量比较小的情况下回水变成11度，机器出水温度达到6.5度，给烟气三通阀一个指令，即需要烟气量小一些，这是非常重要的，是在系统里实现良好控制和可靠性的一个非常关键的部件。在冷热电三联供系统里面一定要有这样一套装置。

经济效益评估

这个案例的经济效益相当可观，整个项目的回收期不到四年的时间，财务内部收益率是26.1%。

本项目的投资利润率为28.64%，投资回收期仅为3.77(含建设期)年，每年可产生和制冷所节约的电力约970万千瓦时。创造600万元的经济效益，每年将减少二氧化硫排放约18.63吨，相应的每年增加23.32t单质硫回收可出售。

项目意义

本项目是中国啤酒行业第一单沼气综合利用热电联产(CHP)发电机组项目。

本项目采用先进的热电冷三联供技术。卡特彼勒燃气发电机组利用回收的沼气发电，通过配电系统与厂内供电并网，并利用远大回收装置回收余热转换为冷源。

此外，本项目还具有很好的经济效益和环保意义，每年的发电制冷收入将达到600多万元。沼气回收利用率可达98％以上，每年将减少18.63t 二氧化硫和450t二氧化碳的排放量，并且根据《京都议定书》中的清洁发展机制（CDM - Clean Development Mechanism），可将每年少排放的二氧化碳排放权出售给发达国家，同时为我国创造巨大的经济效益。

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合同能源管理（EMC）项目图解

Zenith Solar 的热电联产系统达到了 72% 的效能

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新疆维吾尔自治区部分地区-冷热电联产分布式能源系统（CCHP）简介

概述
根据新疆维吾尔自治区能源价格统计表上的能源价格，我们认为在新疆维吾尔自治区的部分城市采用冷热电联产分布式能源系统，不仅可以给当地带来能源消耗的节省，同时可以降低使用单位的使用费用。
按照能源价格统计表上的统计，适合做冷热电联产分布式能源系统的城市有：
1、乌鲁木齐市
2、昌吉回族自治州
3、吐鲁番地区
4、巴音郭楞蒙古自治州
5、喀什地区
6、克拉玛依
一、能源参数
城市 商业电价格（元/kw.h） 天然气价格（元/m3） 备注
乌鲁木齐市 0.840 1.34 冷热电用气价格大体和锅炉用气价格相当，在很多地方出台了节能技术的优惠用气价格
昌吉回族自治州 0.930 1.34
吐鲁番地区 0.703 1.25
巴音郭楞蒙古自治州 0.780 0.80
喀什地区 0.830 1.34
克拉玛依 0.550 0.5439
二、冷热电系统的节约分析
冷热电三联产分布式能源系统是一种节能非常显著的供电、制热和空调的综合技术。该技术是国家重点推荐的节能技术，同时采用本技术可以得到政府在天然气价格方面的优惠。
冷热电三联产分布式能源技术的核心是天然气能源的梯级利用。采用这种技术可以使天然气的使用效率达到92～96％。特别是可以将天然气的高品位势能完全利用，使天然气的价值得到完全释放。

冷热电联产原理图
冷热电联产原理是：
第一级利用：天然气热值为10kw/m3 ，燃烧时温度为1400℃，该温度用于锅炉或空调机使用时，没有充分利用天然气的高品位势能。天然气势能最佳使用途径——发电。
第二级利用：天然气发电后的尾气温度在450～500℃之间。这个温度最适合进入余热锅炉或余热空调机使用。
第三级利用：余热空调机和余热锅炉以及内燃发电机的缸套热水温度在90℃~100 ℃ 。该热水可以用于吸收式空调机制冷或直接用于取暖。

冷热电联产示意图
三、冷热电带来的运行费用节省
冷热电带来的节约，主要来源于两部分。①发电带来的节省；②余热的节省。
1、发电成本
1m3天然气可以发电3.6~4.12kw电力，同时获取0.5m3的热量。每度电需要0.08元的设备运费用（该费用包含、大修、小修和例行维修及运行润滑油费用）。
1）发电余热不回收的发电成本
天然气发电成本计算为=天然气价格÷发电量+单位运行费用。
计算出的各个适合使用冷热电联产项目城市的发电成本为（热量不回收）：
表一：不进行热回收的CCHP发电成本
城市 CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率36% CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率41.2%
乌鲁木齐市 0.452222 0.405243
昌吉回族自治州 0.452222 0.405243
吐鲁番地区 0.427222 0.383398
巴音郭楞蒙古自治州 0.302222 0.274175
喀什地区 0.452222 0.405243
克拉玛依 0.231083 0.212015
2）发电余热回收的发电成本
天然气发电成本计算为=天然气价格÷发电量+单位运行费用-余热回收热量费用。
热量全部回收（夏季可以用于制冷、冬季可以用于取暖，或者热量用于制取生活热水），则发电成本为（表二）：
表二：进行热回收的CCHP发电成本
城市 CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率36% CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率41.2%
乌鲁木齐市 0.266111 0.242621
昌吉回族自治州 0.266111 0.242621
吐鲁番地区 0.253611 0.231699
巴音郭楞蒙古自治州 0.191111 0.177087
喀什地区 0.266111 0.242621
克拉玛依 0.155542 0.146007
2、运行费用节省。
运行费用降低率=（商业电价格-发电价格）÷商业电价格。
1）热量不进行回收时，运行费用降低率如表三所示。
表三：不进行热回收的CCHP发电运行费用降低率
城市 CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率36% CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率41.2%
乌鲁木齐市 46.164% 51.7568%
昌吉回族自治州 51.374% 56.4255%
吐鲁番地区 39.2287% 45.4626%
巴音郭楞蒙古自治州 61.2536% 64.8494%
喀什地区 45.5154% 51.1756%
克拉玛依 57.9848% 61.4519%
2）热量全部得到回收的情况下，运行费用降低率如表四所示：
表四：进行热回收的CCHP发电运行费用降低率
城市 CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率36% CCHP发电价格（元/kw.h）
发电率41.2%
乌鲁木齐市 68.3201% 71.1165%
昌吉回族自治州 71.3859% 73.9117%
吐鲁番地区 63.9245% 67.0414%
巴音郭楞蒙古自治州 75.4986% 77.2965%
喀什地区 67.9384% 70.7685%
克拉玛依 71.7197% 73.4532%
从上面四个表格可以看出，在新疆地区投资冷热电联产分布式能源项目，费用节省相当显著（主要是燃气价格较低），投资回收期也很短。
四、国家相应的法规
1、《建设部关于建设领域资源节约今明两年重点工作的安排意见》建科[2005]98 号
2、《公共建筑节能设计标准》GB 50189一2005
3、《关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知》发改环资[2006]1457 号
4、中国节能技术政策大纲（2006 年）
5、《能源发展“十一五”规划》(国家发展改革委，二ＯＯ七年四月)
6、《天然气利用政策》特急 发改能源[2007]2155 号
7、《节能发电调度办法（试行）》国办发[2007]53 号
8、《中华人民共和国节约能源法》（2008年4月1日实施）
9、《关于贯彻实施《中华人民共和国节约能源法》的通知》发改环资[2008]2306 号
10、《 中华人民共和国能源法》（征求意见稿）

by  黎鸿
emceo@139.com
134 3151 3130

天津静海农网智能化综合项目

4月7日，国家电网职工在调试农网智能化综合项目的自动化系统。目前，作为国家电网三个农网智能化综合项目试点之一的天津静海农网智能化综合项目建设进入安装调试阶段。据介绍，该项目包括团泊示范小城镇配网自动化、满井子村配网自动化、智能互动及绿色能源接入等10个子项，工程涉及10条线路、120个智能配电台区，对农村4.2万户低压客户进行用电信息自动采集。项目建成后，当地农民将享受利用风能、太阳能等清洁能源等分布式发电技术的智能电网所带来的实惠。新华社记者刘海峰摄

３月底，记者从天津静海农网智能化试点建设现场了解到，作为工程中的关键节点，国内首台配电台区智能终端箱在静海县大邱庄镇满井子村安装完成。预计天津农网智能化静海整体试点工程将于６月份全部完工。
作为国家电网公司确定的三个农网智能化综合项目试点之一，天津静海农网智能化试点项目是天津市智能电网建设的重要组成部分。这个试点分为团泊示范小城镇配网自动化、满井子村配网自动化、智能互动及绿色能源接入等１０个子项，工程涉及１０条线路、１２０个智能配电台区、对农村４．２万户低压客户进行用电信息自动采集。
据电网建设专家介绍，农村电网具有不同于城市电网的自身特性，其中农灌、机收等季节性负荷居多，设备全年轻载运行时间长，现有配电变压器损耗约占农网损耗的６０％－７０％，而整个配电网损耗又基本占到全网损耗的７０％，是整个农村电网损耗的主要部分。
该示范工程充分考虑了农村电网的特性，因地制宜采用了有载调容、配电自动化、用电信息采集等一大批先进技术。已安装完成的有载调容智能变压器配合智能终端箱将可实现根据实际负荷的变化自动调整容量，在原有基础上下降损耗４５％，大幅降低农网线损。
据了解，静海农网智能配电台区、配电自动化、用电信息采集项目选点覆盖县城和乡村地区，建设模式具有一定的代表性、前瞻性，为农村楼房居住区的智能电网建设提供借鉴。
项目建成后，团泊示范小城镇的普通农民将率先享受智能用电生活，通过"社区智能感知互动综合服务平台"，客户可以在此平台上查询一切用电信息，足不出户就能享受到电力２４小时的优质服务，感受到科技进步、智能电网带来的实惠。
此次的智能农网试点还综合考虑了农村可再生能源的接入问题，风能、太阳能、小水电、生物质能发电等分布式发电能够顺利接入电网。
按照"坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动"坚强智能电网建设方向，天津静海供电公司已经完成试点工程硬件安装和部分调试、配网自动化项目设备安装和改造、部分通信光缆敷设工作，工程真题进度过半。其中用电信息采集器已经在试点小区安装，客户信息全部上传至电信息采集系统。统一数据采集与集中监控平台、用电信息采集系统和生产系统接口正在调试。
天津市将加强与中国电科院、国网电科院等合作方的技术合作，建立工程协调机制，统筹开展项目推进工作，加强智能农网试点项目过程管控和评估，提高试点项目的借鉴性、推广性。（孟华）

推行合同能源管理促进节能产业健康发展

加快推行合同能源管理，积极发展节能服务产业，是利用市场机制促进节能减排的有力措施。2010年4月国务院办公厅转发了《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见》（国办发[2010]25号，以下简称《意见》），明确了资金投入、税收优惠、会计处理、金融服务等方面的一系列扶持政策。对您提出的相关建议具体答复如下：

　　一、关于合同能源管理项目融资问题

　　《意见》规定，鼓励银行等金融机构根据节能服务公司的融资需求特点，创新信贷产品，拓宽担保品范围，简化申请和审批手续，为节能服务公司提供项目融资、保理等金融服务。节能服务公司实施合同能源管理项目投入的固定资产可按有关规定向银行申请抵押贷款。积极利用国外的优惠贷款和赠款加大对合同能源管理项目的支持。

　　二、关于合同能源管理项目税收问题

　　《意见》规定，在加强税收征管的前提下，对节能服务公司实施合同能源管理项目采取适当的税收扶持政策。主要包括： 

　　一是对节能服务公司实施合同能源管理项目，取得的营业税应税收入，暂免征收营业税，对其无偿转让给用能单位的因实施合同能源管理项目形成的资产，免征增值税。 

　　二是节能服务公司实施合同能源管理项目，符合税法有关规定的，自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起，第一年至第三年免征企业所得税，第四年至第六年减半征收企业所得税。 

　　三是用能企业按照能源管理合同实际支付给节能服务公司的合理支出，均可以在计算当期应纳税所得额时扣除，不再区分服务费用和资产价款进行税务处理。 

　　四是能源管理合同期满后，节能服务公司转让给用能企业的因实施合同能源管理项目形成的资产，按折旧或摊销期满的资产进行税务处理。节能服务公司与用能企业办理上述资产的权属转移时，也不再另行计入节能服务公司的收入。 

　　上述税收政策的具体实施办法，我部正会同国家税务总局、国家发展改革委等部门抓紧制定，力争尽快出台。

　　三、关于完善合同能源管理会计制度问题

　　《意见》规定，各级政府机构采用合同能源管理方式实施节能改造，按照合同支付给节能服务公司的支出视同能源费用进行列支。事业单位采用合同能源管理方式实施节能改造，按照合同支付给节能服务公司的支出计入相关支出。企业采用合同能源管理方式实施节能改造，如购建资产和接受服务能够合理区分且单独计量的，应当分别予以核算，按照国家统一的会计准则制度处理；如不能合理区分或虽能区分但不能单独计量的，企业实际支付给节能服务公司的支出作为费用列支，能源管理合同期满，用能单位取得相关资产作为接受捐赠处理，节能服务公司作为赠与处理。

　　四、关于将年节能率作为费用拨付单位的考核指标，鼓励节能服务公司以合同能源管理模式参与公共设施的能源管理问题

　　《意见》规定，将合同能源管理项目纳入中央预算内投资和中央财政节能减排专项资金支持范围，对节能服务公司采用合同能源管理方式实施的节能改造项目，符合相关规定的，给予资金补助或奖励。要求有条件的地方也要安排一定资金，支持和引导节能服务产业发展。据此，我部和国家发展改革委又对支持范围、标准、方式等进行了进一步明确细化，印发了《合同能源管理财政奖励资金管理暂行办法》（财建[2010]249号），明确提出中央财政安排奖励资金，按年节能量和规定标准对节能服务公司采用合同能源管理方式实施的年节能量在10000吨标准煤以下、100吨标准煤以上（其中工业项目在500吨标准煤以上）的工业、建筑、交通等领域以及公共机构节能改造项目给予一次性奖励,奖励资金与节能量挂钩，多节能、多奖励，这与您提出的将年节能率作为费用拨付单位考核指标的思路是基本一致的。

下一步，在继续落实好现有政策措施的基础上，我们将认真吸收您的建议，会同有关部门研究完善相关政策措施，进一步加大支持力度，加快推行合同能源管理促进节能产业健康发展。

     借用世界银行贷款推进节能减排服务体系建设

国家发展改革委批复了山东省借用世行贷款建设节能减排服务体系建设和示范项目资金申请报告，4月份将组织进行贷款项目谈判签约，之后将进入项目实施阶段，实现了我省在建设节能减排服务体系领域借用国际金融组织贷款的新突破，同时该项目也是全国第一个促进合同能源管理（ESCO）建设的贷款项目。
世行贷款节能减排服务体系建设和示范项目总投资20.2亿元，其中借用世行贷款1.5亿美元，建设内容主要为通过融资租赁和合同能源管理机制实施企业能效项目、生物质热电联产建设以及机构能力加强、监测评价等。该项目是我委围绕省委、省政府转方式、调结构，着力优化国外贷款投向的一项重要举措，在选择项目上我们紧紧围绕省政府确定的节能减排十大工程和重点领域，在选择实施主体上重点突出山东融世华租赁有限公司、国泰租赁有限公司和山东鲁信能源投资管理股份有限公司等具有较强实力和经验丰富的融资租赁企业，在运作模式上同时推动了节能设备融资租赁、节能效益分享和能源费用托管以及超级ESCO等多种运作模式，旨在进一步探索和完善全省节能服务体系建设和节能转贷模式等支持节能减排的新方式，充分发挥国际金融组织不仅提供资金，也作为知识银行的多功能作用，学习借鉴其在此类项目上的管理经验，提高我省节能减排工作在资金利用、技术研发和管理等方面的水平，为全省节能减排服务体系建设起到示范和带动作用，促进我省节能减排工作的开展。
下一阶段，我们将按照国家发展改革委项目资金申请报告批复的要求，做好项目谈判签约工作，切实落实项目建设条件，组织协调好项目实施，争取尽早发挥贷款效益。

加快北方城市热电联产项目建设

全国人大代表陈惠仁建议：加快北方城市热电联产项目建设

“采取必要的支持政策，加快北方高寒地区城市热电联产项目建设，解决城市冬季取暖问题。”3月6日，全国人大代表、沈阳市政府副秘书长陈惠仁向大会提交建议。

　　陈惠仁说，热电联产集中供热，是满足北方高寒地区城市冬季采暖供热能力最强、经济效益最好、节能减排效果最佳、城市形象提升最为明显的供热方式。以沈阳市为例，到2020年，如果沈阳市中心城区85%的供热面积实现热电联产集中供热，可节约标煤271.3万吨/年（折合原煤521.0万吨/年），SO2、CO2、灰渣、飞灰的年排放量，以及城市运输量都会大幅度下降，煤炭能量利用率从43%左右提高到近70%，经济效益与环境效益十分明显。特别是通过实施网源合一和多热网联合运行，居民供暖质量将大幅提升，城市生活品位将得到极大改善。

　　陈惠仁建议国家充分考虑北方高寒地区城市冬季取暖对热电的特殊需求，增加对北方省份的热电容量指标，同时调整现行的“上大压小”政策，对以供热需求为主的北方高寒地区城市热电联产项目实行适度宽松的政策，同意已拆除的中小锅炉容量取代全部或部分关停机组容量。在政策的具体实施过程中，沈阳市希望承担国家北方高寒地区热电项目管理创新试点工作，并为试点成果推广作贡献。

来源：国务院振兴东北办公室网站

基于吸收式换热的热电联产集中供热新技术

能源规划设计研究所项目简要介绍 （4）：
新技术技术示范工程：
　　为了有效解决赤峰城市集中供热面临的巨大供需矛盾，同时也给节能减排新技术的推广探索出一条创新道路，清华大学建筑节能研究中心与赤峰富龙热电股份有限公司开展了密切而富有成效的合作，决定联合实施“基于吸收式换热的热电联产集中供热新技术示范工程”。经过综合比较和筛选，富龙热电厂将其现有的1台热电机组和富龙热电供热区松山部分的热网及穆家营镇政府热力站作为示范工程实施场所。08年6月至08年12月，清华大学建筑节能研究中心与北京环能瑞通有限公司联合开发，成功研制出示范工程所需的一系列新型关键装备。并已全部申请国家专利。08年12月至09年3月中旬，示范工程逐步投入试运行，目前该示范工程已实现了全自动运行，并可通过互联网进行远程监控，采暖季运行的各项技术指标均已达到设计要求。

示范工程所在的穆家营镇政府热力站总共承担供热面积约16万平方米，整个采暖季总共消耗热量约7.6万GJ；其中回收的循环水余热量约为4.8万GJ，仅有2.8万GJ的热量直接来自加热蒸汽，相比于蒸汽直接加热的传统供热模式，节能63%。相同的供热量下：
（1）相比锅炉房（效率80%）年节标煤2056吨；减排CO2 5300吨；
（2）减少供热抽汽1.8万吨，相当于增加发电量累计超过220万kWh；
（3）每年减少循环水泵电耗22.5万kWh；
（4）减少冷却塔的废热排放量，减小循环水蒸发散失量5.3万吨；
　　本示范工程总投资约820万元；根据赤峰当地各项能源价格，相比传统供热系统增加的投资310万元仅在3年内就可以完全收回。

赤峰市利用吸收式循环技术鉴定会（2009年3月）：
　　“赤峰市富龙热力公司利用基于吸收式循环供热技术试验工程”成果鉴定会于2009年3月20日至21日在赤峰市召开。会议由来自中国建筑科学研究院、中国机电工程学会、华北电力大学、东北电力设计院等多家科研机构和院校十五位专家组成鉴定委员会，对吸收式循环供热技术试验工程进行鉴定，并对赤峰市利用京能热源采用基于吸收式热泵的热电联产集中供热技术示范性工程的可行性进行了评估。
　　在本次赤峰鉴定会上，委员会听取了课题组所做的工作报告、技术报告、效益分析报告，考察了试验工程现场，测试了系统性能，并经过充分的讨论和质疑，形成了专家鉴定意见：建成世界上首个新技术示范工程；首次将吸收式换热机组成功应用于热力站中；首次利用大温升吸收式热泵机组回收热电厂余热，产生高达90℃的热水。是我国热电联产集中供热领域的一项重大原始创新，项目成果总体达到了国际领先水平。

清华大学建筑节能研究中心研发的“基于吸收式换热的热电联产集中供热新技术”，在华电大同第一热电厂建成了示范项目，经过一个采暖季运行取得良好效果。3月23日，中国城镇供热协会在山西大同召开现场经验交流会。请关注——

采暖成建筑能耗“大头”

我国广大的北方地区均需要冬季采暖，截至2008年，全国北方地区供热建筑面积已超过90亿平方米，采暖期因地域不同从3个月到6个月不等，目前城市采暖仍以煤为主要燃料，全国每年采暖能耗达1.8亿吨标煤，是我国建筑能耗最大的组成部分。

清华大学建筑学院教授、中国城镇供热协会技术委员会委员付林博士向记者介绍道：“目前采暖在建筑能耗上是‘大头’，北方地区的采暖能耗占全国城市建筑能耗的40%。城镇集中供热主要采用热电联产、电动热泵、燃煤锅炉房三种方式。最常见的是锅炉房，污染大、效率低但应用广；电动热泵是新兴产业，但需要有地热条件；热电联产是目前效率最高的供暖方式，但公众所知不多。”

“北方城镇建筑采暖是我国建筑节能潜力最大的领域，锅炉房供热占到全部供热的50%以上，因而大有文章可做。比如山西太原就提出2—3年内实现热电联产供热全覆盖，就是因为锅炉房供热污染大、效率低。”付林举例说。

热电联产遭遇瓶颈

热电联产是指发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机产生的蒸汽对用户供热的生产方式，是同时生产电能和热能的工艺过程，比分别生产电和热能要节约很多燃料。

“由于热电联产的能源利用效率相对高很多，因此应该成为我国北方城镇采暖的主要热源形式。即由火力发电厂将一部分热能通过供热管线输送到千家万户用于取暖。热电联产的蒸汽没有冷源损失，所以能将热效率提高到85％。”付林说，“然而，随着我国城市化水平的不断提高，既有热电厂普遍面临着热源供应不足、城市管网输送能力有限等瓶颈，新建燃煤热电联产机组又需进行前期规划、项目核准等各项工作，限制了热电联产集中供热事业的发展。”

　新技术将废热变暖气

2010年10月，华电大同第一热电厂使用“基于吸收式换热的热电联产集中供热技术”，进行了系统改造，实现电厂汽轮机乏汽余热回收134MW，是目前世界上最大的电厂余热回收利用工程；同时单机余热回收量达到69.79MW，也是目前世界上回收余热量最大的电厂余热回收专用机组。

作为这项新技术的第一发明人，付林提出了吸收式换热概念和基于吸收式换热的热电联产系统新模式。“利用热电厂的现有机组，充分回收热电厂的大量废热，在不新建热源，不新敷设供热管网，不增加电厂总的燃煤量和不减少发电量的情况下，提高电厂供热能力30%以上，提高现有管网输送能力80%，同时使集中供热能耗降低40%。”

经过一个采暖季的运行数据及西安热工研究院检测报告表明：华电大同第一热电厂的余热利用工程，在不增加总的燃煤量和不减少发电量的前提下，电厂供热能力提高50%，现有热网的输送能力提高66%，系统供热能耗降低了50%，减少一半的二氧化硫、烟尘等污染物排放。

负责供热的物业公司介绍，去年以前，热电厂供热面积仅为400万平方米，大部分居民家庭室内平均温度只有14度左右，群众经常到有关部门和单位反映问题。而示范项目建成后，供热面积增加到638万平米，室内平均温度达到了20度，小区居民还送来了锦旗。

　推广后节能潜力巨大

优势：
“在经济上投资相对小，机组占地面积也小，投资的机组成本3—5年即可收回；节约量大，因为对废热的回收温度低，所以回收量比较大，适用范围也比较广；另外，我们不是孤立的，而是系统地考虑发电、供热循环，将回收与末端用热直接联系，实现废热收了即用。”付林

中国工程院院士、热能工程教授倪维斗认为：“大同第一热电厂的余热利用项目首次将吸收式换热机组成功大规模应用于热力站中，与传统换热机组相比，在二次网供回水温度不变的情况下，使得一次网供回水温差大幅度提高，管网输送能力大大增加，为我国大型热电机组远距离高效供热和对城市既有热网扩容改造开辟了新途径。”

“如果在我国北方采暖地区全面推广这一技术，利用现有的热电联产机组和供热管网，仅需投资约1000亿元，就可增加供热面积11亿平方米，替代大量的燃煤锅炉房、小型燃煤锅炉和小煤炉，在保证和提高城镇居民采暖质量的同时，每年可节约标准煤0.22亿吨、减排二氧化碳0.8亿吨。在5年时间内，就可以节约标准煤1.1亿吨，相当于我国‘十一五’期间节能总量的18%。”

“基于吸收式换热热电联产集中供热新技术” 由清华大学建筑节能研究中心于2007年在世界上首次提出。它将吸收式换热机组成功大规模应用于热力站中，使该站的一次网回水温度降低至20℃左右，与传统换热机组相比，在二次网供回水温度不变的情况下，一次网供回水温差大幅度提高，管网输送能力大大增加，为我国大型热电机组远距离高效供热和对城市既有热网扩容改造开辟了新途径。

　　“华电大同第一热电厂乏汽余热利用示范项目”是世界上首个投入运营的“基于吸收式换热的热电联产集中供热新技术”的工业化应用工程。项目实现了电厂空冷汽轮机乏汽余热回收130MW，单机余热回收量达到65MW，是目前世界上回收余热量最大的电厂余热回收专用机组。该项目是节能减排和增加供热面积的民生科技推广工程，经在华电大同第一热电厂对同煤“两区”建筑采暖供热应用，满足了2010年采暖季200万平方米的供热缺口，节约7.5万吨标准煤，减少二氧化碳排放量17.2万吨，二氧化硫排放量557.5吨，二氧化氮排放量485.4吨，灰渣量1.6万吨。检测报告表明：其综合节能率达到50%，供热能耗降低50%，减少二氧化硫、烟尘等污染物排放50%。

“土”法 高效节能

自发式气调技术
1982年起，江亿就参加了由山西省农科院主持的国家“六五”攻关重点项目“苹果的产地储存技术”，负责其热环境原理研究及性能优化。他们利用当地现有的条件，为农民设计出窑洞储存苹果的土办法，就是打出几十米的窑洞，再在里面修一条通风道，让空气流通起来，通过调节窑洞内外空气的流通来调节温度，这样不管是春夏秋冬里面的温度都被控制在0～6摄氏度。配合他们研究的“自发式气调技术”，实现了与现代化储存手段完全相同的储藏保鲜效果。

太阳能热水袋

Biomass-fuelled systems for building
Cao et al. (2011) studied that a traditional Chinese Kang system using biomass for the house heating at rural regions of Northeast China, who estimated about 175 million population live in this kind of houses. The biomass as a heat source burn in the stove which also used to be household cooking and then the high-temperature smoke form stove through the Kang body (a chamber mainly made by clay) slowly to the chimney as shown in the figure.

Improvements of Coal-fired Power Plants

A Novel Solar Driven Micro-CHP System

透平机械

具有叶片的动力式流体机械。透平机械的共同特点是装有叶片的转子作高速旋转运动，流体(气体或液体)流经叶片之间通道时，叶片与流体之间产生力的相互作用，借以实现能量转化。按能量转化方向的不同，透平机械分为原动机和从动机。原动机将流体的能量（热能、势能或动能）转化为机械能，通过主轴带动发电机或其他从动机。原动机有汽轮机、燃气轮机、透平膨胀机、水轮机和风力机等。从动机由电动机或其他原动机拖动，将机械能转换为流体的能量，即提高流体的压力。从动机有通风机、透平压缩机、离心泵和轴流泵等。从动机和原动机在原理和结构上基本相同，只是工作过程相反。透平机械的工质可以是气体，如蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体，也可以是液体，如水、油或其他液体。各类透平机械的工质和工作过程见表。

透平机械

透平机械主要分为轴流式和径流式（离心式或向心式）两种。在轴流式机械中，流体沿轴向流动；径流式机械中，流体主要沿着径向流动。还有一种斜流式机械，流体的流动方向介于上述两者之间。
参考书目
王仲奇、秦红编：《透平机械原理》，机械工业出版社，北京，1981。

Building Cooling Heating & Power (BCHP) System

Schematic diagram of BCHP systems

Basic vapor compression chiller cycle 

 Basic LiBr absorption chiller cycle

 Typical two-stage parallel flow absorption chiller configuration

 Typical two-stage series flow absorption chiller configuration

 Schematic diagram of the absorption chiller

Configuration of cooling tower

Reference: Hongxi Yin, An Absorption Chiller in a Micro BCHP Application: Model based Design and Performance Analysis

远大集团 BCHP的应用

    模式1：蒸汽轮机+溴冷机
    工作原理：
    锅炉燃烧产生的高温高压蒸汽进入蒸汽轮机推动涡轮旋转，带动发电机发电，发电后的乏汽或从蒸汽轮机中的抽汽进入蒸汽制冷机制冷同时一部分进入热交换器采暖或提供卫生热水。
    根据实际蒸汽品质（压力等），可以选择双效或单效蒸汽机。
    系统流程：

 应用特点：

    1. 根据对热电厂"以热定电"的要求，采用BCHP可以大大提高热电厂的用热量，提高热电厂的负荷率，提高经济效益。
    2. 如果汽轮机抽汽或乏汽不被用掉，则其发电量和发电效率都将下降，因此夏季使用蒸汽溴冷机可以显著提高综合效率；
    3. 该模式适合于各个规模的火电厂或热电厂。
    模式2：燃气轮机+排气回收型冷温水机
    工作原理：
    燃气轮机中高温高压气体带动发电机发电后排出，这时还保持着相当的温度（一般在400℃以上），并具有较高的含氧量。溴化锂制冷机可以直接回收排气余热进行制冷，也可以将排气作为助燃空气进行第二次燃烧，二次燃烧回收热效率更高，达95％以上。
    系统流程：

 应用特点：

    1. 尾气余热直接由溴化锂冷温水机回收进行制冷、采暖并提供卫生热水，无须另加然交换器，系统流程简单，造价低。

    2. 热效率高，COP通常在1..27以上；
    3. 制冷负荷调节范围广，最小制冷量可达6万大卡/时，可满足各类建筑物的冷、热、电的要求。

    4. 适用该模式的溴化锂空调有：排气直热单效冷温水机、排气直热双效冷温水机、排气再燃冷温水机或排气再燃热交换冷温水机等4中机型。

    5. 使用建筑物：燃气轮机电厂或燃气轮机自备电站的改造，特别适合于简单循环的燃气轮机电厂（站），其经济性特别显著。

    6. 系统产生的冷量可用于建筑物的空调或燃气轮机本身的进气冷却或其他工艺冷却。

    模式3：远大一体化BCHP系统

    采用微型涡轮发电机+余热利用型冷温水机，共有3种型式：

    型式一：微型涡轮发电机+排气直热单效冷温水机

    工作原理：

    Parallon 75kW燃气涡轮发电机的排气送入单效冷温水机，余热用于制冷或采暖。

    系统流程图：

 应用特点：
    1. 排气余热全部进入冷温水机加以利用，热损失小；
    2. 受排气量限制，制冷或供热量较小，制冷量为6万大卡/时；
    3. 适用于小型建筑场合使用。
    型式二：微型涡轮发电机+排气再燃型冷温水机
    工作原理：
    Parallon 75kW燃气涡轮发电机高温富氧排气（温度250℃，含氧量18%）进入冷温水机直接进行燃烧利用，提供制冷、采暖和卫生热水。

    系统流程：

应用特点：
    1. 利用了排气中的余热和氧气充分燃烧，余热利用率达95％以上，冷温水机能耗大幅度降低；
    2. 电力、空调、采暖和卫生热水几种负荷容量搭配灵活，可以满足不同场合的需要，缺点是排气在部分负荷时不能全部利用，须排空；
    3. 特别适合于已使用远大直燃机的用户，改造非常简单，只需将燃烧机换成高温燃烧机；
    型式三：微型涡轮发电机+排气再燃/热交换并联型冷温水机
    工作原理：
    Parallon 75kW燃气涡轮发电机排气余热一部分被溴冷机的稀溶液回收，另一部分参与二次燃烧，对外提供制冷、采暖和卫生热水。

    系统流程：

应用特点：

    1. 发电后的排气余热得到充分利用，冷温水机能耗最大限度降低，避免了模式二的缺点；

    2. 电力、空调、采暖和卫生热水几种负荷容量搭配灵活，可以满足不同场合的需要；

    3. 特别适合于已使用远大直燃机的用户，只需在直燃机基础上更换燃烧机并增加第3热交换器即可。

    模式四：燃气轮机前置循环+溴冷机

    工作原理：

    燃气轮机发电后排出的高温烟气通过余热锅炉回收，产生的蒸汽供蒸汽吸收式制冷机制冷，其余通过热交换器提供采暖/卫生热水或供工业用户使用。

    系统流程：

应用特点：

    1. 夏季采暖/热水负荷最小的时候，蒸汽溴冷机可以充分利用燃气轮机余热制冷，保证较高的系统综合能源利用效率。
    2. 适合于燃气轮机电厂或燃气轮机热电厂。
    模式五：燃气－蒸汽轮机联合循环+蒸汽制冷机
    工作原理：
    燃气轮机排出的尾气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，注入蒸汽轮机发电，发电后的乏汽或抽汽供蒸汽制冷机制冷，其余部分可用于提供采暖或卫生热水。当然燃气轮机或余热锅炉的排气同样可以驱动排气直热型和排气再燃型制冷机。
    系统流程：

应用特点：
    1. 比简单循环和前置循环发电具有更高的发电效率；
    2. 与汽轮机发电中的应用类似，溴冷机可以有效提高夏季发电量和发电效率，并且减小用电峰谷差；
    3. 适用于联合循环电厂（站）。
    模式六：内燃发电机+余热利用型直燃机
    工作原理：
    内燃机基于柴油发电机技术，燃料和空气进入气缸混合压缩燃烧并做功，推动活塞运动，通过联杆机构，驱动发电机发电。排气、缸套冷却水的余热由余热利用型冷温水机产生制冷/采暖/卫生热水。

    系统流程：

应用特点：
    1. 余热中高温排气量较小且含氧量低，不能再燃利用；
    2. 制冷/采暖/卫生热水、电力几种形式的负荷容量搭配比较灵活；
    3. 系统组合简便，适合于现有内燃机电站或现有直燃机的基础上进行改造。
    4. 可以用于该系统的制冷机有：热水机、排气制热单效/双效制冷机。
    模式7：燃料电池+余热利用型直燃机
    工作原理：
    燃料电池利用燃料和空气的电化学反应供应电力，同时产生出蒸汽、废水、排气等。通过溴化锂制冷机回收这部分废热，提供制冷/采暖/卫生热水。

    系统流程：

应用特点：

    1. 发电效率和能源综合利用率都较高；

    2. 发电不是利用燃料燃烧，污染排放小，环保效益显著；

    3. 制冷/采暖/热水和电力能量负荷容量配置灵活，可以用于各种场合；

    4. 由于材料价格的关系，燃料电池目前还未达到商业化生产。

    5. 可以用于该系统的制冷机有：蒸汽机、热水机、排气制热单效/双效制冷机。
http://www.china5e.net/bchp/8.htm

低碳楼宇热电冷联供（BCHP）技术

能源规划设计研究所项目简要介绍 （3）：
低碳楼宇热电冷联供（BCHP）技术
——低碳楼宇燃气热电冷联供系统整体解决方案
分布式能源在城市能源系统中的地位：
分布式能源成为当今能源领域发展的一个热点和新方向：列为国家中长期科技规划，863能源领域5个重点支持的方向之一。
首创回收烟气冷凝热、低温能、污水能等可再生资源的新流程：
在国内首次提出 热泵型热电冷联供系统（发明专利号：ZL 200810101082.3）。该技术解决了传统系统中烟气余热资源不能回收的问题，使得系统排烟温度降低到30℃以下，并且在不新增其它能源消耗的前提下，充分利用高温烟气从低品位的土壤源、地下水或污水废热资源中提取热量，系统的能源利用效率提高了50%，能源利用效率达世界领先水平。

　　新技术的突出优势：
1. 与常规BCHP系统相比，供热节能约50%；相应减少碳排放50%；
2. 将常规BCHP系统的排烟温度从170℃左右降低至30℃以下，捕捉烟气中的水蒸气，避免烟囱冒白烟；
3. 相对电驱动地源热泵供热方式，采用烟气余热驱动，无需高品位电能消耗；
4. 相对电驱动地源热泵供热方式，夏季回灌热量大，土壤冬夏平衡效果好；
5. 经济性好，系统年运行费用节省30%，增量投资一般可在3年内回收。

　　热电冷联供优化设计仿真软件：
研究了联供系统主要单元模型及系统集成模型，开发了热电冷联供系统仿真平台，具有可视化的建模和数据分析界面，可实现变系统流程、变设备型号、变运行策略的模拟，对系统进行全面优化。
热电冷联供系统协调控制技术与运行管理软件平台：
研究热电冷联产中关键设备协调控制技术，在控制系统中嵌入热电冷联供优化运行组件，在运行中优化运行参数并统计分项能耗，提高系统运行安全性、经济性和节能性。
搭建国内首个热电冷联供示范与试验台：
建立了国内第一个集成燃气内燃机、烟气吸收式热泵、溶液除湿及溶液蓄能的热电冷联供系统实验示范平台，是世界上能效最高的BCHP实验示范平台。

承担课题与业绩：

发明专利：
1. 一种带烟气冷凝热回收的吸收式热泵供热系统200810101403.X
2. 一种带混水的烟气冷凝热回收吸收式热泵供热系统200810101402.5
3. 一种燃气内燃机热电冷联供系统200810101082.3
4. 以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统200910081746.9
研究科研项目：
1. 北京市重大课题：区域天然气热电冷联供系统应用研究及示范 2002-2006
2. 国家863目标导向课题：高效天然气热电冷联供技术应用及示范研究 2006-2009
3. 国家“十五”攻关课题：绿色建筑关键技术子课题—BCHP系统研究 2003-2005
4. 工程院咨询课题：西气东输中天然气合理利用方式研究 2004-2005
典型工程项目（咨询类）：
1. 北京南站热电冷联供项目方案论证
2. 清华大学区域热电冷联供示范工程可行性研究
3. 首都机场能源系统方案论证
4. 中关村国际商城方案论证
5. 奥林匹克公园能源系统方案论证
6. 国家奥林匹克体育中心能源系统方案论证
7. 五棵松文化体育中心热电冷联产系统方案设计
8. 清华大学节能示范楼热电冷联供方案
9. 五棵松文化体育中心能源系统方案论证
10. 奥运媒体村天然气热电冷联供方案论证
11. 北京奥林匹克文化体育中心能源系统改造方案设计
12. 北京首都国际机场二期工程热电冷联产系统方案设计
13. 北京英东游泳馆热电联产系统方案设计
14. 天津营口道商业区热电冷联产系统方案设计
15. 中关村国际商城热电冷联产系统方案设计
16. 天津西站热电冷联供项目方案论证