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热电联产：一本好“经”怎么念
本网记者 张磊
“十一五”规划我国ＧＤＰ能耗要下降20％，这标志着未来我国节能任重道远。为确保这一目标的实现，“十一五”规划中又确立了十大节能重点工程，其中就包括了热电联
产。
在节能的大背景下，热电联产受到了政府层面的高度重视。就在上个月的中旬，国家发展改革委委托中国电力工程顾问集团公司召开了有各方参加的《热电联产规划编制规定》（以下简称《规定》）征求意见座谈会。《规定》就热负荷、热源布局和供热方案选择及机组选型等诸方面，提出了未来规划的具体方向。据中电顾问的一位专业人士透露，就在近日，国家发展改革委还要就热电联产的发展问题，出台更为具体的指导意见，以推动热电联产的发展。
节能优势显著
实际上，在节能、环保等方面，热电联产的竞争优势显而易见。据中国电力企业联合会公布的统计数据显示：截至2004年底，我国单机6000千瓦及以上的供热机组共有2302台，装机容量4813万千瓦。据全国热电专业委员会高级顾问王振铭测算，热电联产机组比凝气发电和小锅炉供热，每年可节约4800万吨以上的标煤，相应地减少二氧化碳排放量12480万吨、76万吨的二氧化硫排放量以及2064万吨的灰渣排放。目前，热电联产行业的供热量已经占全国供热总量的81．96％（蒸汽）、26．72％（热水），成为工业供热和城市居民采暖的支柱产业。同时，占全国发电总量12．26％的电量也来自热电联产机组。是一个不容忽视的能源供应系统，其在节能环保方面的突出作用不可小视。
仅以浙江省为例，该省2004年热电比高达411％，如果按小锅炉的能效固定供汽煤，2004年全省热电机组装机358万千瓦，2005年超过了400万千瓦，按此方法计算，供电煤耗仅一百多克，粗略估算，年节煤在400万吨左右。据王振铭介绍，热电机组只要热电比达到100％，它的供电煤耗就优于20万千瓦的火电机组，只要热电比大于200％，它的供电煤耗就比现有任何运行中的大火电燃煤机组都低。热电比大于400％，供电煤耗就不足现有进口顶尖机组的一半，热电比大于600％，机组的供电煤耗是零，节能效果是何等显著。
热源布局要“海选”
在《规定》中，对于热源布局和供热方案的选择着墨不少，要求对规划范围内的热源布局应进行多方案优化和比选。对规划内已有的发电厂，应研究通过技术改造实现热电联产的可能性。而供热方案中，《规定》提供了五种方案可供选择。
对于热源布局规划，业内人士认为，首先要合理确定集中供热热源的位置，避免热源与热负荷中心的距离过远，加大热电联产管网投资，充分做好蒸汽管网敷设经济论证。其次，城区内要合理敷设蒸气管线，在做好与原有供热管网衔接的同时，做好新建管网的布局，既要满足现状，又要有所发展。
在采访中记者了解到，目前在我国很多城市已有两个或更多的热电厂在安全经济运行，一个城市有十几个区域热电厂和自备热电厂的也为数不少，并均有若干个较大型的锅炉房投产。为了更好的合理利用这些热源，供热企业的联网运行已被提上重要日程。不同类型的热电厂由于供热机组容量大小、机组型式与热负荷不等可以实现联网运行，优势互补，尤其是热电厂与锅炉房联网后，可以发挥更大的经济效益，并可提高安全供热的可靠性。这种热源布局中出现的多热源联网的趋势，为科学安排热源布局提供了更大的操作空间。
机组选用规则多
由于历史的原因，电力系统中目前还存在着一大批中小型燃煤发电机组，规模效益差、浪费资源、污染环境。这些5万千瓦及以下容量的中小电厂，为了生存，同时也为利用现有电厂处于市区或市区近郊的有利条件，发挥锅炉、汽轮机尚可利用的潜力，纷纷将凝汽机组改造为热电机组，向周围工业企业和居民区供热，成为热电厂。针对此种情况，《规定》要求通过综合分析已有热电联产机组的布局、机组状况等因素，以确定机组是否继续使用还是改造或者关停。
同时，在未来的热电联产规划中，20万千瓦及以上的高参数抽凝机组、背压机组以及热电冷联产分布式能源站，被界定为上马热电联产项目优先选择的机型。另外，对于抽凝两用机组的选用制定了更为明确的细则：首先是当安装2．5万千万～5万千瓦抽汽机组和12．5万千瓦～20万千瓦级抽凝两用机组比背压机组更为合理时，可以采用。其次，在电网规模较小的边远地区，结合当地电力电量平衡需要，可按负荷的需要规划建设抽汽机组或抽凝两用机组。
对于决策层这样的规定，王振铭分析认为，热电联产面临困境最主要的原因还在于对热电联产的认识仍存在误区。部分地区将热、电两种产品分割，不考虑热电厂的供热作用和节能环保作用，片面理解国家火电机组“上大压小、上煤压油”的发展思路，认为热电厂也是装机规模越大越有利于节能降耗，盲目扩大热电厂装机规模，或将装机规模较小热电厂与小型火电厂等同列为关停对象。
王振铭认为：“由于热电机组有热、电两种产品，不能只看发供电煤耗。况且，供热节煤分散在全国各地，无专人统计，因而热电企业在供热节能方面的贡献很难被人发现。热电企业发电煤耗是摆在明处，极易与目前大机组的发电煤耗相比，因而错误地认为中小热电机组不节能，相关政策也不鼓励发展中小热电机组。”
王振铭建议，国家发展改革委应组织各方面专家和机构针对目前的发展新形势制定出切合中国实际的热电联产发展政策，并把主要精力放在宏观调控之上，应核准全国电力规划中的重点项目，而将20万千瓦以下的热电项目核准权下放到各省发展改革委，并制定相应的检查和监督办法，同时实行责任追究制度。
2004年全国大火电供电煤耗一览
（单位 克／千瓦时）
┌───────┬────┬──────┬───────┬───────┐
│容量等级 │统计台数│ 全国平均 │国产机最好水平│进口机最好水平│
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│10～11万千瓦 │ 70 │ 395 │ 382.06 │ 404.2 │
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│12～19.9万千瓦│ 96 │ 374.24 │ 344.39 │ 384 │
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│20～22万千瓦 │ 143 │ 367.39 │ 345.1 │ 352 │
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│25～33万千瓦 │ 186 │ 342.43 │ 319.2 │ 319.93 │
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│35万千瓦 │ 53 │ 328.76 │ 312.8 │ 314.4 │
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│50～60万千瓦 │ 31 │ 330.05 │ 331.5 │ 304.3 │
├───────┼────┼──────┼───────┼───────┤
│66万千瓦以上 │ 7 │ 321.81 │ 无 │ 312 │
└───────┴────┴──────┴───────┴───────┘
100％～600％热电比的供电煤耗一览
（单位 克／千瓦时）
┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬───┐
│热电比% │100% │ 200% │ 300% │ 400% │ 500% │ 600% │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼───┤
│供电煤耗│374.54 │ 299.08 │ 223.62 │ 148.16 │ 72.7 │ │
└────┴────┴────┴────┴────┴────┴───┘
资料来源 中国电力企业联合会
相关链接：中电联发布的统计数据表明，传统的火力发电，燃煤能源利用率在35％左右；而热电联产，燃煤能源利用率在45％左右；同样，传统小锅炉分散供热效率只有60％左右，而热电厂锅炉集中供热效率可达到90％。与传统的热电分产比较，热电联产将排放到空气中的蒸汽加以充分利用，具有显著的节能环保效应。加之热电厂采用分布式能源模式，能有效地避免大面积停电事故的发生，发达国家普遍把发展热电联产等分布式能源作为节能环保和保证供电安全的重要举措之一。也正因如此，国家发展改革委在2004年11月发布的《节能中长期专项规划》中，将发展热电联产作为我国“十一五”期间组织实施的十项节能重点工程之一。
热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，是目前已经商业化，可大规模实现能源转换效率最高的技术。到2004年全国单机6000千瓦及以上热电联产机组容量达4813万千瓦，占全国发电机组总容量的12．26％，在全国总供热量中，热电联产供的蒸汽量占81．96％，热水量占26．72％。
真正的热电机组是否要竞价上网
由于要靠近热力用户，热电厂选址通常都在城市的近郊区甚至市区内。而火电厂可以远距离输电，因而均建在煤矿周边，以便于煤炭运输。因此，火电厂的占地费用较之热电厂而言有很大差距。如北京太阳宫燃气热电厂，征地费每亩135万元／亩，北京草桥燃气热电厂征地费150万元／亩，而为北京供电的山西、内蒙古等地的火电厂，其土地购置费很低，远不及北京近郊的征地价格高。
另外，热电厂的建设是由热负荷的大小来决定其装机规模的，主要目的是取代周围的分散小锅炉，以节约能源，改善环境。由于热输送的距离不能太远，因此我国的热电机组多数单机容量在5万千瓦以下，而火电厂则单机容量较大。如果单纯的以热电机组和火电机组一起竞价上网，热电机组的弱势一目了然。
对于难以理清的这一焦点，浙江嵊州新中港热电有限公司总经理谢百军认为，对于热电比达到100％以上的真正热电机组，不能用竞价的方式来决定上网电量，否则不但会造成宝贵的一次能源的白白浪费，而且会对安全构成严重威胁。
据他介绍，热电厂对外供热不外乎三种形式：一是背压机组背压排汽供热；二是抽凝机组汽供热；三是锅炉主蒸汽减温减压供热。
对于背压机组供热，发电量全部由供汽量决定，没有任何调节余地。如果强行减少发电量，只能关小进汽量，势必造成供热压力下降，只能用主蒸汽减轻减压来补充。而背压机组效率对于蒸汽流量非常敏感，满负荷超负荷的效率最高，蒸汽量下降到70％以下，效率就急剧下降，当流量降到50％以下时，甚至整套机组的发电量不足厂用电量，供电量为负数。同样，背压机组强行增加发电量，就只好强行加大进汽，这样会造成背压急剧上升，对机组安全和热力管网、热用户安全将构成严重威胁，所以说背压机组不能调峰，也不能竞价上网。
对于抽凝机组。在经冷凝状态运行时，小机组具有0～100％电负荷的调峰能力，但对真正的热电厂调节幅度非常有限。以2．5万千瓦的热电厂为例，如果100％的热电比，年供热量即达到17．1066万吨，平均28．5吨／小时，最大60吨／小时，最小15吨／小时。此时，因热负荷太小，不可能用背压机，如果该厂有两台1．25万千瓦抽凝机组，一台可调，一台已不可调。如果是一台2．5万千瓦抽凝则理论上虽有少量的调节余地，但实际由于热负荷变化不定，难以调节。当热电比达到200％，平均供热量将达到57．5吨／小时，最高110吨／小时，最低30吨／小时，供汽最大时，无论两台机、一台机均已超过额定供汽量，也就不能对电负荷作调节。因为此时调节档板或阀门已投入，减少电负荷就势必减少进汽量，从而降低供热压力，如果被迫用减温减压来补充就十分不经济。如果热电比更高，就更没有调节余地了。因为供热流
量大了，即使不减电负荷，也要投入调节装置，如果投入幅度太大，汽机尾部就会发生严重的鼓风损失，急剧升高排汽温度，发生严重事故。但是由于南方热电厂大多只带工业负荷，而工业负荷一般深夜较小，相应的也可以少发电。因此，作为每天峰谷调峰，热电机组可以发挥很大作用，浙江省的热电厂，峰谷比一般为7∶3。
减温减压供热，由于这种运行方式，取消了能源梯级利用，将高参数的主蒸汽通过节流注水减温减压供热，热效率比热电分供更低。根据国家发展改革委等四部委［2000］1268号文件第九条明确规定：“必须充分考虑供热负荷曲线变化和节能因素，不得以电量指标限制热电厂对外供热，更不得迫使热电厂减压减流供汽，否则将依据《中华人民共和国节约能源法》和《中华人民共和国反不正当竞争法》第二十三条追究有关部门领导和当事人的责任，并且赔偿经济损失。”主蒸汽减压减温供热，只能在机组事故状态下，作为保证热用户用热的临时措施。
因此，对于热电比达到100％以上的真正热电机组，无论采用何种供热方式，都只能以热定电，不能用竞价的方式来决定上网电量，否则不但会造成宝贵的一次能源的浪费，而且会对安全构成严重威胁。“这里需要指出的是，对于以热电厂的名义，违规建设的火电机组，既没有什么热负荷，装机容量也很大，基本在纯冷凝发电的企业，实在有条件有必要竞价上网，有必要整治。”谢百军如是说，“对于‘以热定电’的真正热电厂，在现在这样的煤价、电价、热价下，超过供热需要多发电，实际上是增加冷凝发电量，反而增加煤耗，降低效益。在高煤价下，尽量做到按供热量发电，尽可能将抽凝机组减下来停下来，是热电企业的自觉行动，除非为解决缺电政府补贴才勉强多发电。”
关键词：热电联产技术（ＣＨＰ）
技术概况
电厂锅炉产生的蒸汽驱动汽轮发电机组发电以后，排出的蒸汽仍含有大部分热量被冷却水带走，因而火电厂的热效率只有30％～40％。如果蒸汽驱动汽轮机的过程或之后的抽汽或排汽的热量能加以利用，可以既发电又供热。这种生产方式称为热电联产。这个过程既有电能生产又有热能生产，是一种热、电同时生产、高效的能源利用形式。其热效率可达80％～90％，能源利用效率比单纯发电约提高一倍以上。它将不同品位的热能分级利用（即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于集中供热），提高了能源的利用效率，减少了环境污染，具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。
技术特点
热电联产的技术有多种，其中供热机组的类型有背压、抽汽背压、单抽汽、双抽汽、凝汽机打孔抽汽、凝汽机低真空运行循环水供热等。另外还有如热、电、冷联产，以热电厂为热源，采用溴化锂吸收式制冷技术提供冷水进行空调制冷，可以节省电制冷的空调用电量。热、电、气联产，则是以循环流化床分离出来的800℃～900℃热灰作为干馏炉中的热源，干馏新煤中挥发份生产煤气，正在进行的有35吨／小时循环流化床锅炉联产煤气的示范项目。
热电联产有多种应用类型，其中包括：
———大型热电厂。
———区域性热电厂，一个热电厂向几十户以上的企业供热。
———企业建设的自备热电厂，为本企业或同时向周围其他企业供热。
———多功能热电厂，即热电厂供热、供电、供煤气、供冷的同时，还利用炉渣生产建筑材料和化肥，用循环水的余热养鱼、养鳖等，进一步提高热电厂的综合经济效益，让热电厂变得更清洁。
我国热电联产设备制造简况
我国热电联产设备制造是我国机械工业的支柱产业之一，是装备我国电力工业的主要组成部分，它对整个国民经济快速、持续、稳定地发展起着重要作用。建国五十年来，发电设备制造业在国家重视和支持下，取得很大发展。目前已有30万千瓦供热机组在安全运行。
供热汽轮机制造热电联产汽轮机的制造厂有上汽、哈汽、东方、北重、武汽、南汽、杭汽、青汽等厂，可以生产30万千瓦供热汽轮机。机型有背压机、抽汽机、抽汽背压机和大型抽凝两用供热机组。由于我国执行“以热定电”政策，由于热电厂蒸汽供热距离又不能太远，一般均在7千米以内，故我国目前供热机组多数为单机2．5万千瓦及以下的中小型机组，只在一些中心大城市安装有20万千瓦～30万千瓦的抽汽凝汽两用供热机组，近几年由于热电联产的发展，一些地方安装了10万千瓦～13．5万千瓦的抽汽供热机组。
热水锅炉由于城市集中供热的发展，一些城市区域供热的热水锅炉已开始向单台大容量发展。单台容量为5．8万千瓦的热水锅炉已在北京、沈阳、长春、青岛、济南、大连、包头等城市运行。区域供热锅炉一般容量小，效率低，技术落后，影响供热产业发展。
燃气轮机南京汽轮电机厂为我国原机械工业部定点生产燃气轮机的专业厂，于上世纪80年代初与美国ＧＥ公司签约，引进燃气轮机制造技术，建立了新的专业生产厂房，先后生产单机容量2．5万千瓦和3．5万千瓦的燃气轮机，并从美国Ｂｒｕｓｈ公司引进5万千瓦及以下的发电技术，至上世纪90年代初开始与杭州锅炉厂等企业合作（生产余热锅炉）生产5万千瓦级燃气－蒸汽联合循环发电机组。该厂设有我国唯一的燃气轮机研究所。现在其产品已出口伊拉克、苏丹等国。
世界热电联产发展趋势
热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式，与热电分产相比具有很多优点：一是降低能源消耗，二是提高空气质量，三是补充电源，四是节约城市用地，五是提高供热质量，六是便于综合利用，七是改善城市形象，八是减少安全事故。热电联产由于具有许多优点，所以世界各国都在大力发展。世界热电联产发展呈现许多趋势，把握这些趋势对谋划各个城市热电联产发展很有益处。
推广范围普遍化
在经历了上世纪70年代的石油危机后，热电联产受到了西方国家的重视。美国热电联产装机容量在1980年～1995年的15年间增加了2倍，2000年已占总装机容量的7％，计划2010年占总装机容量的14％，2020年占总装机容量的29％。欧共体在上世纪90年代支持了45项热电联产工程，2000年热电联产发电量已占总发电量的9％，计划2010年达到18％。1992年，丹麦热电联产供热已占区域供热的60％；热电装机容量占总装机容量的一半以上，且有进一步提高的趋势。
机组容量大型化
目前，加拿大的一座44万千瓦热电联产机组已经投入运营，台湾已有2台60万千瓦供热机组在运行。热电联产机组之所以呈现出大型化趋势，是因为大容量热电联产机组更节省能源，更容易应用先进的环保技术。我国原来的热电联产机组容量普遍偏小。随着工业用汽、集中供热规模的不断扩大和环保压力的不断增加，各地对大容量热电联产机组的需求越来越多。目前北京、沈阳、吉林、长春、郑州、秦皇岛和太原等中心城市已有20万千瓦、30万千瓦大型抽汽冷凝两用机组在运行，在城市集中供热方面发挥主力军的作用。江苏新海发电公司的1×30万千瓦热电联产技术改造工程，被列入国家重点技术改造“双高一优”导向计划。青岛发电厂计划扩建2×30万千瓦大型热电联产项目。
节能技术系统化
在热电联产中，世界发达国家越来越重视系统节能技术的开发应用，既不但围绕供热机组开发应用节能技术，而且也围绕供热管网、采暖系统和住宅采暖开发应用节能技术。为了使供热管网节能，他们很重视管网敷设和隔热保温技术。在采暖系统方面，这些国家给住宅供热一般都是双管系统，设有多种动态变流量自动调节控制设备及热量计量仪表，用户可按需要设定室温。他们也很重视建筑节能标准，近20年来，每修订一次标准，都将节能要求提高一大步。例如：法国现行标准已是第三个节能25％的标准；英国标准在能源危机前外墙传热系数为1．6Ｗ／ｍ2℃，经过三次修订标准后，现已降至0．45Ｗ／ｍ2℃；丹麦经过4次修订标准后，现已降0．30和0．20Ｗ／ｍ2℃。为实现采暖节能，他们已经形成了保温隔热材料、保温门窗、密封材料、面层抹灰及加强材料、采暖系统调控元器件、管道及其配件等多种多样的高新技术产业部门。
使用燃料清洁化
世界各国热电联产燃料结构尽管大不相同———这主要是由资源决定的。但为了加强环境保护，都在努力降低燃煤比重，积极开发利用天然气、煤层气、地热等各种清洁燃料，尤其是不断提高天然气利用比重。天然气发电不但有利于环保，而且还具有投资省、建设快、热效率高、调峰性能好等优点。美国1980年～1987年建设了1728座热电厂，其中73％是天然气燃机热电厂。俄罗斯热电联产燃料构成中70％是石油和天然气。德国新建热电厂也主要使用天然气。
我国正大力开发利用国内天然气资源，并从国外进口液化天然气。根据有关机构预测，天然气供应量2010年约为790亿立方米～1000亿立方米，2020年约1560亿立方米～2000亿立方米。未来20年，我国天然气发电将有巨大发展。天然气发电所占比例将由2000年的0．2％增长到2020年的6．7％，2020年天然气发电装机容量将达7200万千瓦，用气量580亿立方米，约占天然气消费量的30％～40％，其中沿海地区约占天然气消费量的40％～60％。因我国天然气价格高，电价竞争能力不强，国家将在政策上给予支持。《关于发展热电联产的规定》提出：“根据国家能源与环保政策，各地区应根据能源供应条件和优化能源结构的要求，从改善环境质量、节约能源和提高供热质量出发，优化热电联产的燃料供应方案”，“积极支持发展燃气－蒸汽联合循环热电联产”。
能源系统新型化
伴随大电厂、大电网、大热网的不断建设，一种用高科技武装起来的新型能源系统也在世界各国蓬蓬发展。业内专家把这种新型能源系统称为“分布式电源”、“分散能源系统”或“第二代能源系统”。新型能源系统是主要使用天然气的小型热电冷联产系统，它具有三个密不可分的特点：一是主要使用天然气，二是冷热电联产，三是机组小型化。该系统具有很多优点，如投资小、见效快、不用长距离传输、几乎没有输能损耗，能源利用率可达到80％～90％，而且还可以参与电力调峰。
世界有关方面给了这种新型能源系统很高评价。美国电力研究院在《分散发电》文集中说：“由于放松管制给给电力市场带来的变化，分析家预测在新增的零售收入中，分散发电可能占支配地位。”成立不久的国际热电联产组织，宣布其宗旨就是“推动世界范围的清洁、高效、分散的电力生产”，并预言“这是下一个世纪电力工业的发展方向”。（馨砉）
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