分布式热电联产系统制约因素分析及对策

摘 要：本文在讨论了分布式能源发展优势的基础上，分析了分布式热电联产的制约因素，并提出了具体的解决措施，对规范居民区或城市中心的分布式热电联产建设和运行管理具有积极意义。

关键词：分布式热电联产；制约因素；优势

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.141

1 概述

热电联产（Combined heat and power，简称CHP）既能生产电能又可以生产热能，与单纯的热、电分产相比极大地提高了热效率，是一种高效率的能源利用形式。通常，火电厂的热效率仅为35%左右，而采取热电联产后，热效率将达到70%-80%。我国是能源消费大国，据中国电力企业企业联合发布的统计数据显示，截止到2015年，我国的发电装机容量达15.1亿千瓦，火电装机容量为9.9亿千瓦。同时，根据相关资料公布的数据显示，2010年，国家重大热电联产新开工项目为140余个，2011年新建热电联产项目290余个，在“十三五”期间热电联产工程还将大幅增加。

2 分布式能源发展的优势

分布式能源系统由燃气轮机、余热锅炉和溴化锂吸收式制冷机等设备构成，分布式能源系统实现了优质能源的梯级合理利用，能效可以达到80%以上，与传统的燃煤火电机组能效相比有了较大幅度提升。分布式能源对智能电网起到很好支持，对突发情况下保证供电安全也发挥着重要作用。

（1）保障用电安全。分布式能源系统启动更加灵活，具备“黑启动”供电的能力，尤其是在大型活动等重要用电节点，能够防止主电网突发事件后的应急用电，作为智能电网的重要补充，保障用电安全和电力系统运行的安全和稳定。

（2）减少环境污染。与传统的常规燃煤发电相比，分布式能源主要是以洁净的天然气作为燃料，采用较为先进的燃气轮机发电设备，较燃煤发电相比，氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳以及颗粒物等污染物排放大为降低，减少了对环境的污染。

（3）提高能源效率。分布式能源是在燃气-蒸汽联合循环的基础上，实现了高品位一次能源用于发电，低品位高温烟气可以用于二次发电，综合能源利用效率达到了80%以上，超过了普通燃煤火电机组一倍以上[1]，提高了能源利用效率。

3 分布式热电联产制约因素及对策

分布式热电联产在实际应用中具有诸多优势，但在城市中心区以及人口密度较大的区域内，能源的利用效率、安全和环境保护等依然应给予高度重视，切实采取有效措施加以防范。

3.1 公共安全

大部分小型分布式热电联产系统和运行的场所多安装在人口密度较大的区域，这对安全性要求更为严格。（1）做好防火。在立项之初，应将分布式热电联产系统远离人口密度较大或城市中心区域，就燃气热电联产系统来说，要做好供气输送管网的安全保护，定期进行检修，在台风或易受水灾等自然灾害影响的区域，建议采用柴油等液态燃料作为分布式热电联产系统运行动力。（2）工质安全。NH3、R245fa等作为低沸点工质具有可燃特性和毒性，也被《制冷剂编号方法和安全性分类》标准列为B2和B1类，将低沸点的工质应用到热电联产系统会增加安全风险，在使用商业或民用场所应慎用。（3）控制热力循环参数。蒸汽动力循环系统若要取得高效率的运行需要有较高温度和压力予以支撑，高参数运行增加了热电联产设备的安全隐患，要控制好热力循环参数，如果是在小型分布式热电联产中建议不予采样燃气-蒸汽联合动力循环模式。

3.2 能源利用率

热电联产较传统单纯供电模式大幅度提高了能源的利用效率，但还有进一步挖掘的空间，重点可以从副产电力和热能运行方面入手。（1）副产电力。城市发展尤其是老的城区电网相对较为完善，采取分布式热电联产的目的主要是为了进一步提升能源的利用效率。这时，作为用电大户的医疗机构、大型餐饮业或旅馆等常年需要大量热能供应，采取分布式热电联产，以副产电力模式运行能够为其提供高效的能源保障。（2）副产热能。在一些特殊领域，如机场、铁路、医院等重要部门的用电需求者来说，常常需要设置必备的热后备供电系统，并保证电力供应的稳定，在实际发电过程中所产生的余热常常被浪费，针对余热的二次再开发利用，可以配套吸收式制冷机组用于供应空调用冷冻水，减少空调用电需求[2]，提升能源的利用效率。

3.3 污染物排放等环境因素

城市中心区域或人口密度较大的分布式热电联产系统在运行过程中会产生热岛效应、排放CO2等燃烧产物。因此，要解决好影响环境的制约因素。（1）热岛效应。热岛效应是城市尤其是大型城市在发展中难以避免的难题，既与城市的发展密度有关，也与城市的建筑物形态有关，其中，热量的释放是主要因素。热量的释放又主要来自空调机的运行、家电的使用和生产生活热能等热原有关。在采用分布式热电联产时要严格做好副产热能的余热再利用，减少热量释放。（2）污染物排放。热电联产系统的运行与大型火电厂运行相比，污染物排放大大降低和减少，但在运行过程中仍然会产生氮氧化物和二氧化碳等污染物，因此，在项目选址时要严格做好环境影响评价，与大型火电厂远离城市中心相比，分布式热电联产就在城市附近或中心区域，对居民的影响是显见的，因此要尤其做好污染物的监测和防控。

4 结语

随着我国城市化进程的加快，城市发展的规模将越来越大，人口的密度也越来越高，采取分布式热电联产能够有效提升资源的利用效率，减少环境污染，节约能源资源等方面有着巨大优势，也是未来能源发展的趋势和方向。在选择分布式热电联产时要积极规避或降低制约因素影响，在提升效率、效益的同时，减少安全隐患，真正造福群众。

参考文献：

[1]朱伟.积极推进热电联产向分布式能源的发展[J].现代经济信息，2012（16）：234-235.

[2]黄逊青.分布式热电联产系统制约因素探讨[J].中国勘察设计，2006（05）：36-39.

作者简介：孙大伟（1981-），男，山东烟台人，主要从事工业工程研究。

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