解决煤电危机另辟蹊径 分布式能源营造小循环

　　集发电、供热、制冷三联动的分布式能源，或许能成为缓解中国能源紧张的减压阀

　　文/环球供应链记者 晏剑滨

　　2月1日农历小年这天，北京气温骤降，寒风凛冽。早上8时25分，被风吹得脸蛋通红的北京燃气集团员工李晓，一走进燃气大厦，立时感觉到春天般的温暖。她匆匆走上电梯，来 到6楼办公室，打开电脑开始工作。

　　这一切看起来跟北京其他上班族无二，但李晓所享受的暖气、电力并不是由北京市统一供应的，而是来自于燃气大厦地下室的一个“大家伙”——北京恩耐特分布能源技术有限公司建成的第一个利用天然气来发电、供热、制冷三联动的分布式能源站点。

　　这个项目开始于2003年底，总投资为2900万元，实现了3.2万平方米的室内面积100%由自己供电、冬天供暖和夏天制冷，不再受大电网、大暖气管道的制约。对于严重缺电的中国来说，这个项目代表的是一种寻求解决出路的努力。

　　中国式能源危机

　　长沙理工大学能源动力学院院长李录平教授认为，中国真正的电力危机，是电力供需结构的不合理。

　　历年来，我国走的是美国“大机组、大电厂、大电网”的路子，电厂越来越集中，越来越大，各个省电网联网。从工业化的角度讲，这种做法确实能降低生产电力单位成本。然而，一年电力紧缺的情况只有两、三个月，峰谷比值达10:4，也就是说其他9个多月的时间里，发电机很多处于闲置状态。据北京市电力系统的统计，北京夏天电力负荷最高已经接近1000万千瓦，但是真正高过8000万千瓦的负荷，全年只相当于10天的发电量，而为满足这10天的发电量却需要38亿元投资建厂，显然是不经济的。

　　中国电机工程学会热电专业委员会秘书长王振铭教授介绍说，电力联网，有一个好处就是可以使高峰负荷得到一定的互补。中国东西跨度五个时区，晚上10点多，北京万家灯火、流光溢彩，而在新疆石河子这个时间照相还不用开闪光灯。

　　但是，这种“大机组、大电厂、大电网”的路线如今在中国正遇到严峻的挑战，除了无法满足用电高峰的使用量之外，其不安全的弊端也很明显。除了技术上的原因，人为的威胁也存在，小偷就是一个屡禁不绝的隐患。北京郊区也曾经出现农民在电网铁塔下挖沙卖钱，威胁铁塔安全的事件，必须要供电局派出50人巡逻来保护电网，增加了意想不到的成本。

　　与此同时，中国发电80%是使用燃煤，而燃煤污染占到所有污染的40%。据粗略估计二氧化硫的排量达到2730万吨/年，全国30-40%的土地上曾落下过酸雨，烟尘排放量约为2100万吨/年，二氧化碳加上Nox达到1500万吨/年，空气污染源主要来自煤。在西部一些大电厂周围，由于燃煤带来的废气形成的酸雨，地表连草都没有了，地下水位从几十米下降到几百米。而在北京，几十年前可以看到大雁排成“人”字或“一”字由天空飞过，晚上孩子们可以数天上的星星，可是到20世纪90年代中期，不仅看不到雁群，晚上连星星也几乎看不到了。北京上空烟雾笼罩，当时北京一度名列世界10大污染最严重的城市之一。

　　对于清洁能源天然气来说，似乎也遇到了类似的问题。2004年底，北京几乎所有的居民小区都贴出了通告，因为供气紧张，不得不限制天然气的使用。在一些居民小区，6台供暖锅炉被停了5台，室内温度仅有12摄氏度，比2003年几乎低了10摄氏度。

　　从中长期来看，北京的天然气供应还是比较充足的。北京恩耐特分布能源技术有限公司总经理冯江华说，陕甘宁天然气进京第一条输气管线在1997年修通，向北京供气24亿立方米，其二期工程预计在今年9月份就可以全线修通，第二条管线的供气能力是120亿立方米，向北京供气58亿立方米。北京天然气应用每年按照2亿到4亿的增长幅度，到2008年用气量只有50亿立方米，实际上还富裕32立方米。

　　现在的问题在于天然气供需分配不均衡。“每年只是冬天4个月天然气供应的负荷非常高，夏天就之剩下老百姓做饭、洗澡用的那点天然气了。”王振铭教授说。在中国，冬季与夏季的用气量比值是1：6的比例，平均全年管网利用率只有33%。也就是说，天然气管道的建设和用户的终端设备，都是为这个最高的负荷准备的，这也造成了天然气成本的居高不下。

　　冯江华说，如果分别划一条电力负荷线和一条天然气负荷线，可以清楚地看到，北京电力的负荷，在夏季出现一个非常高的“峰”，而夏季燃气是一个很低的“谷”， 在北京的夏天，空调是占了电力负荷的40%，冬天天然气采暖负荷占到57%。所以如果能够均衡发展电力与燃气，对电力和天然气负荷削“峰”填“谷”，那么对这两个行业的成本压缩，对整个社会能源的综合利用都有好处，也是解决中国目前能源紧张最经济的办法。

　　分布式能源来了

　　在“按需定制、合理分布”的拉动下，中国的能源思路逐渐开启，分布式能源一夜之间走上前台。

　　所谓分布式能源，是相对于传统的集中式供电方式而言的，是指将热电冷系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。分布式能源的核心在于通过冷热电三联供技术，它利用十分先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对做功后的余热进一步回收，用来制冷、供暖和生活热水。从而实现对能源的梯级利用，提高能源的综合利用效率。这种系统尤其适用于宾馆、饭店、高档写字楼、高级公寓、学校、机关、医院以及电力品质及安全系数要求较高和电力供应不足的单位或地区。

　　冷热电三联供主要由两部分组成——发电系统和余热回收系统，发电部分以燃气内燃机、燃气轮机或微燃机为主，近年来还有外燃机和燃料电池。余热回收部分包括余热锅炉和余热直燃机。系统中的燃气轮机或其它发电装置燃烧天然气做功，将其中的35%的能量转化为电能，这部分自发电和市电同时供电；其余大部分能量是在烟气余热和缸套水等介质中，这些热量被余热系统回收用来产生所需冷和热。

　　王振铭教授计算说，传统的火力发电厂，煤燃烧的利用率是35%左右；用煤做燃料的发电、供热的热电厂，能源利用率在45%左右；用天然气做燃料的小型分布式冷热电联产的能源利用率能达到80%以上。从经济效益上来说，工业、商业用电单位向供电局买电的价格是平谷期0.7元左右，高峰期则达到1.3元左右，而分布式能源电站自己发电的成本也只有0.4-0.5元左右，如果再算上同时供热和制冷所带来的经济效益，以及环保效益，就远远超过传统的供电、供热模式了。

　　陈荣是一位有着16年工作经验的汽车内燃机工程师，现在供职于北京恩耐特分布能源技术有限公司，而他还有40多位同事分别来自于能源、发电、制冷、供热、内燃机，甚至还有建筑给排水专业方面的专家。冯江华解释说，冷热电联产分布式能源是一项边缘技术，也就是说它是以上各个专业的综合体。目前，北京有3个分布式能源项目还在试点阶段，冯江华认为，按照现在的能源形势以及政府重视程度，分布式能源技术推广在最近的两三年内将有一个很大的发展。“我们的名字叫恩耐特，是Energy-Net的音译，是能源网络的意思。我们是希望能做成一个有许多个分布式能源基站，然后用网络技术在一个大机房统一管理，这样能节省技术工程师。”

　　冯江华认为，国家在制定能源、环境发展政策方面，不应该走外国“从集中到分布”、“先污染后治理”的老路，而可以跨越式地发展，利用行政手段优势，加大分布式等新能源的发展。为减轻电力负担，上海市未来3年计划建成10余个利用燃气发电、制冷、制热的分布式供能系统，并且上海市政府已经公布了分布式能源的政策补助，在2004-2007年内，单机规模1万千瓦及以下的分布式供能系统项目，由市政府给予700元/千瓦装机容量的设备投资补贴，对分布式供能系统用户实行季节性差异气价。

　　而最近，中国电机工程学会热电专业委员会向国家发改委提出了一个每千瓦补助2000元的补贴计划。王振铭秘书长解释说，在此之前，北京市已经出来一个文件，要求北京三环以内燃煤的锅炉房要改烧天然气，其提高的成本由政府补贴，每个锅炉大约补助5.5万元。王振铭的意见是，与其这样补贴，不如“一步到位”，投资到效率更高的分布式能源建设上来。

　　看不见的博弈

　　分布式能源的不仅在中国出现，在国际上也逐渐发展成一股浪潮。王振铭说，国际上电力工业正在归根，上世纪20年代以前，大部分企业都是自已发电，现在的趋势是又回到这个方向上来。

　　美国是全球发展新型能源系统的先锋，1978年开始提倡发展小型热电联产，目前除了继续坚持发展小型热电联产之外，正在走向高效利用能源的小型冷热电联产。美国能源部已经提出了小型冷热电联产规划。根据这项规划，2005年要建立200个示范点；2010年20%的新建商用、写字楼类建筑物使用小型冷热电联产；2020年50%新建商用、写字楼类建筑采用小型冷热电联产。

　　丹麦20多年来，国民生产总值翻了一番，但能源消耗确未增加，环境污染也未加剧。其奥妙在于丹麦积极发展热电联产，提倡科学用能，扶植分布式能源，靠提高能源利用效率支持国民经济的发展。目前丹麦没有一个火电厂不供热，也没有一个供热锅炉房不发电，将热电两种产品的分别生产，变为高科技的热电联产，使科技进步变成真正的生产力。

　　尽管热电冷三联供技术已经被国际实践证明是一种高效环保的新型能源供应替代方案，但在中国推广还是有一定的难度。北京两年前规划了9个大天然气热电厂，但是后来华北电力认为自己从内蒙古和山西等地的坑口电站买电每度电的成本不到0.3元，而天然气发电的成本在0.4元以上。假如政府要求华北电力向天然气热电厂买电，则政府则每年要向华北电力补贴27个亿。所以这9个热电厂的项目到现在也还在“规划”中。

　　现在能源专家们认为发展小型分布式能源，可以绕开向电网供电这一关，直接满足本单位的工商或生活用电，这种成本价肯定是低于电网供应电的销售价。(编辑：闫秀蓉)