集發(fā)電、供熱、制冷三聯(lián)動的分布式能源，或許能成為緩解中國能源緊張的減壓閥 2月1日農(nóng)歷小年這天，北京氣溫驟降，寒風(fēng)凜冽。早上8時25分，被風(fēng)吹得臉蛋通紅的北京燃氣集團員工李曉，一走進燃氣大廈，立時感覺到春天般的溫暖。她匆匆走上電梯，來到6樓辦公室，打開電腦開始工作。 這一切看起來跟北京其他上班族無二，但李曉所享受的暖氣、電力并不是由北京市統(tǒng)一供應(yīng)的，而是來自于燃氣大廈地下室的一個“大家伙”——北京恩耐特分布能源技術(shù)有限公司建成的第一個利用天然氣來發(fā)電、供熱、制冷三聯(lián)動的分布式能源站點。 這個項目開始于2003年底，總投資為2900萬元，實現(xiàn)了3.2萬平方米的室內(nèi)面積100%由自己供電、冬天供暖和夏天制冷，不再受大電網(wǎng)、大暖氣管道的制約。對于嚴重缺電的中國來說，這個項目代表的是一種尋求解決出路的努力。 中國式能源危機 長沙理工大學(xué)能源動力學(xué)院院長李錄平教授認為，中國真正的電力危機，是電力供需結(jié)構(gòu)的不合理。 歷年來，我國走的是美國“大機組、大電廠、大電網(wǎng)”的路子，電廠越來越集中，越來越大，各個省電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。從工業(yè)化的角度講，這種做法確實能降低生產(chǎn)電力單位成本。然而，一年電力緊缺的情況只有兩、三個月，峰谷比值達10：4，也就是說其他9個多月的時間里，發(fā)電機很多處于閑置狀態(tài)。據(jù)北京市電力系統(tǒng)的統(tǒng)計，北京夏天電力負荷最高已經(jīng)接近1000萬千瓦，但是真正高過8000萬千瓦的負荷，全年只相當(dāng)于10天的發(fā)電量，而為滿足這10天的發(fā)電量卻需要38億元投資建廠，顯然是不經(jīng)濟的。 中國電機工程學(xué)會熱電專業(yè)委員會秘書長王振銘教授介紹說，電力聯(lián)網(wǎng)，有一個好處就是可以使高峰負荷得到一定的互補。中國東西跨度五個時區(qū)，晚上10點多，北京萬家燈火、流光溢彩，而在新疆石河子這個時間照相還不用開閃光燈。 但是，這種“大機組、大電廠、大電網(wǎng)”的路線如今在中國正遇到嚴峻的挑戰(zhàn)，除了無法滿足用電高峰的使用量之外，其不安全的弊端也很明顯。除了技術(shù)上的原因，人為的威脅也存在，小偷就是一個屢禁不絕的隱患。北京郊區(qū)也曾經(jīng)出現(xiàn)農(nóng)民在電網(wǎng)鐵塔下挖沙賣錢，威脅鐵塔安全的事件，必須要供電局派出50人巡邏來保護電網(wǎng)，增加了意想不到的成本。 與此同時，中國發(fā)電80%是使用燃煤，而燃煤污染占到所有污染的40%.據(jù)粗略估計二氧化硫的排量達到2730萬噸/年，全國30-40%的土地上曾落下過酸雨，煙塵排放量約為2100萬噸/年，二氧化碳加上Nox達到1500萬噸/年，空氣污染源主要來自煤。在西部一些大電廠周圍，由于燃煤帶來的廢氣形成的酸雨，地表連草都沒有了，地下水位從幾十米下降到幾百米。而在北京，幾十年前可以看到大雁排成“人”字或“一”字由天空飛過，晚上孩子們可以數(shù)天上的星星，可是到20世紀90年代中期，不僅看不到雁群，晚上連星星也幾乎看不到了。北京上空煙霧籠罩，當(dāng)時北京一度名列世界10大污染最嚴重的城市之一。 對于清潔能源天然氣來說，似乎也遇到了類似的問題。2004年底，北京幾乎所有的居民小區(qū)都貼出了通告，因為供氣緊張，不得不限制天然氣的使用。在一些居民小區(qū)，6臺供暖鍋爐被停了5臺，室內(nèi)溫度僅有12攝氏度，比2003年幾乎低了10攝氏度。 從中長期來看，北京的天然氣供應(yīng)還是比較充足的。北京恩耐特分布能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理馮江華說，陜甘寧天然氣進京第一條輸氣管線在1997年修通，向北京供氣24億立方米，其二期工程預(yù)計在今年9月份就可以全線修通，第二條管線的供氣能力是120億立方米，向北京供氣58億立方米。北京天然氣應(yīng)用每年按照2億到4億的增長幅度，到2008年用氣量只有50億立方米，實際上還富裕32立方米。 現(xiàn)在的問題在于天然氣供需分配不均衡。“每年只是冬天4個月天然氣供應(yīng)的負荷非常高，夏天就之剩下老百姓做飯、洗澡用的那點天然氣了。”王振銘教授說。在中國，冬季與夏季的用氣量比值是1：6的比例，平均全年管網(wǎng)利用率只有33%.也就是說，天然氣管道的建設(shè)和用戶的終端設(shè)備，都是為這個最高的負荷準備的，這也造成了天然氣成本的居高不下。 馮江華說，如果分別劃一條電力負荷線和一條天然氣負荷線，可以清楚地看到，北京電力的負荷，在夏季出現(xiàn)一個非常高的“峰”，而夏季燃氣是一個很低的“谷”， 在北京的夏天，空調(diào)是占了電力負荷的40%，冬天天然氣采暖負荷占到57%.所以如果能夠均衡發(fā)展電力與燃氣，對電力和天然氣負荷削“峰”填“谷”，那么對這兩個行業(yè)的成本壓縮，對整個社會能源的綜合利用都有好處，也是解決中國目前能源緊張最經(jīng)濟的辦法。 分布式能源來了 在“按需定制、合理分布”的拉動下，中國的能源思路逐漸開啟，分布式能源一夜之間走上前臺。 所謂分布式能源，是相對于傳統(tǒng)的集中式供電方式而言的，是指將熱電冷系統(tǒng)以小規(guī)模、小容量、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近，可獨立地輸出冷、熱、電能的系統(tǒng)。分布式能源的核心在于通過冷熱電三聯(lián)供技術(shù)，它利用十分先進的燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機燃燒潔凈的天然氣發(fā)電，對做功后的余熱進一步回收，用來制冷、供暖和生活熱水。從而實現(xiàn)對能源的梯級利用，提高能源的綜合利用效率。這種系統(tǒng)尤其適用于賓館、飯店、高檔寫字樓、高級公寓、學(xué)校、機關(guān)、醫(yī)院以及電力品質(zhì)及安全系數(shù)要求較高和電力供應(yīng)不足的單位或地區(qū)。 冷熱電三聯(lián)供主要由兩部分組成——發(fā)電系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)，發(fā)電部分以燃氣內(nèi)燃機、燃氣輪機或微燃機為主，近年來還有外燃機和燃料電池。余熱回收部分包括余熱鍋爐和余熱直燃機。系統(tǒng)中的燃氣輪機或其它發(fā)電裝置燃燒天然氣做功，將其中的35%的能量轉(zhuǎn)化為電能，這部分自發(fā)電和市電同時供電；其余大部分能量是在煙氣余熱和缸套水等介質(zhì)中，這些熱量被余熱系統(tǒng)回收用來產(chǎn)生所需冷和熱。 王振銘教授計算說，傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠，煤燃燒的利用率是35%左右；用煤做燃料的發(fā)電、供熱的熱電廠，能源利用率在45%左右；用天然氣做燃料的小型分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)的能源利用率能達到80%以上。從經(jīng)濟效益上來說，工業(yè)、商業(yè)用電單位向供電局買電的價格是平谷期0.7元左右，高峰期則達到1.3元左右，而分布式能源電站自己發(fā)電的成本也只有0.4-0.5元左右，如果再算上同時供熱和制冷所帶來的經(jīng)濟效益，以及環(huán)保效益，就遠遠超過傳統(tǒng)的供電、供熱模式了。 陳榮是一位有著16年工作經(jīng)驗的汽車內(nèi)燃機工程師，現(xiàn)在供職于北京恩耐特分布能源技術(shù)有限公司，而他還有40多位同事分別來自于能源、發(fā)電、制冷、供熱、內(nèi)燃機，甚至還有建筑給排水專業(yè)方面的專家。馮江華解釋說，冷熱電聯(lián)產(chǎn)分布式能源是一項邊緣技術(shù)，也就是說它是以上各個專業(yè)的綜合體。目前，北京有3個分布式能源項目還在試點階段，馮江華認為，按照現(xiàn)在的能源形勢以及政府重視程度，分布式能源技術(shù)推廣在最近的兩三年內(nèi)將有一個很大的發(fā)展。“我們的名字叫恩耐特，是Energy-Net的音譯，是能源網(wǎng)絡(luò)的意思。我們是希望能做成一個有許多個分布式能源基站，然后用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在一個大機房統(tǒng)一管理，這樣能節(jié)省技術(shù)工程師。” 馮江華認為，國家在制定能源、環(huán)境發(fā)展政策方面，不應(yīng)該走外國“從集中到分布”、“先污染后治理”的老路，而可以跨越式地發(fā)展，利用行政手段優(yōu)勢，加大分布式等新能源的發(fā)展。為減輕電力負擔(dān)，上海市未來3年計劃建成10余個利用燃氣發(fā)電、制冷、制熱的分布式供能系統(tǒng)，并且上海市政府已經(jīng)公布了分布式能源的政策補助，在2004－2007年內(nèi)，單機規(guī)模1萬千瓦及以下的分布式供能系統(tǒng)項目，由市政府給予700元/千瓦裝機容量的設(shè)備投資補貼，對分布式供能系統(tǒng)用戶實行季節(jié)性差異氣價。 而最近，中國電機工程學(xué)會熱電專業(yè)委員會向國家發(fā)改委提出了一個每千瓦補助2000元的補貼計劃。王振銘秘書長解釋說，在此之前，北京市已經(jīng)出來一個文件，要求北京三環(huán)以內(nèi)燃煤的鍋爐房要改燒天然氣，其提高的成本由政府補貼，每個鍋爐大約補助5.5萬元。王振銘的意見是，與其這樣補貼，不如“一步到位”，投資到效率更高的分布式能源建設(shè)上來。 看不見的博弈 分布式能源的不僅在中國出現(xiàn)，在國際上也逐漸發(fā)展成一股浪潮。王振銘說，國際上電力工業(yè)正在歸根，上世紀20年代以前，大部分企業(yè)都是自已發(fā)電，現(xiàn)在的趨勢是又回到這個方向上來。 美國是全球發(fā)展新型能源系統(tǒng)的先鋒，1978年開始提倡發(fā)展小型熱電聯(lián)產(chǎn)，目前除了繼續(xù)堅持發(fā)展小型熱電聯(lián)產(chǎn)之外，正在走向高效利用能源的小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)。美國能源部已經(jīng)提出了小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃。根據(jù)這項規(guī)劃，2005年要建立200個示范點；2010年20%的新建商用、寫字樓類建筑物使用小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)；2020年50%新建商用、寫字樓類建筑采用小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)。 丹麥20多年來，國民生產(chǎn)總值翻了一番，但能源消耗確未增加，環(huán)境污染也未加劇。其奧妙在于丹麥積極發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，提倡科學(xué)用能，扶植分布式能源，靠提高能源利用效率支持國民經(jīng)濟的發(fā)展。目前丹麥沒有一個火電廠不供熱，也沒有一個供熱鍋爐房不發(fā)電，將熱電兩種產(chǎn)品的分別生產(chǎn)，變?yōu)楦呖萍嫉臒犭娐?lián)產(chǎn)，使科技進步變成真正的生產(chǎn)力。 盡管熱電冷三聯(lián)供技術(shù)已經(jīng)被國際實踐證明是一種高效環(huán)保的新型能源供應(yīng)替代方案，但在中國推廣還是有一定的難度。北京兩年前規(guī)劃了9個大天然氣熱電廠，但是后來華北電力認為自己從內(nèi)蒙古和山西等地的坑口電站買電每度電的成本不到0.3元，而天然氣發(fā)電的成本在0.4元以上。假如政府要求華北電力向天然氣熱電廠買電，則政府則每年要向華北電力補貼27個億。所以這9個熱電廠的項目到現(xiàn)在也還在“規(guī)劃”中。 現(xiàn)在能源專家們認為發(fā)展小型分布式能源，可以繞開向電網(wǎng)供電這一關(guān)，直接滿足本單位的工商或生活用電，這種成本價肯定是低于電網(wǎng)供應(yīng)電的銷售價。