摘 要：熱電冷三聯(lián)產(chǎn)能源利用率高，能節(jié)省燃料并有效減少大氣污染物的排放。近年來(lái)第三產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)量迅速增加，大型超市、醫(yī)院、酒店等為三聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用提供了廣闊的空間。
關(guān)鍵詞：三聯(lián)產(chǎn)；第三產(chǎn)業(yè)；經(jīng)濟(jì)性分析
Abstract: Trigeneration can save energy and reduce pollutant emissions due to hi gh energy efficiency. In recent years, energy consumption of tertiary sector has increased sharply. Numerous supermarkets, hospitals, and hotels provide enormou s potential for trigeneration application.
Keywords:trigeneration； tertiary sector； economic analysis
0 引言
傳統(tǒng)火電廠僅能將燃料化學(xué)能的三分之一轉(zhuǎn)換成電能，其余部分以熱的形式耗散，在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響十分顯著。因此，提高電能生產(chǎn)效率是將來(lái)的發(fā)展方向，其途徑之一是熱電聯(lián)產(chǎn)，它可將燃料能量的五分之四轉(zhuǎn)化成可用能。
熱電聯(lián)產(chǎn)就是利用與熱電分產(chǎn)等量的燃料，同時(shí)生產(chǎn)兩種能源，即熱能和電能（或機(jī)械能）。熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用在同時(shí)有熱和電需要，且年需求時(shí)間在4000 h以上的部門(mén)。
在氣候溫和地區(qū)的第三產(chǎn)業(yè)部門(mén)，熱需求僅僅局限在冬季較短的一段時(shí)間，而在夏季對(duì)制冷（空調(diào)）的需求則非常巨大.這時(shí)，熱電聯(lián)產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)的熱通過(guò)吸收循環(huán)來(lái)生 產(chǎn)冷卻水。這樣熱電聯(lián)產(chǎn)擴(kuò)展成為熱、電、冷三聯(lián)產(chǎn).
1熱電/熱電冷聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)
在第三產(chǎn)業(yè)中，熱電冷聯(lián)產(chǎn)的潛力用戶主要是醫(yī)院、旅館、運(yùn)動(dòng)中心、寫(xiě)字樓、購(gòu)物中心及集中供熱系統(tǒng)。選擇最適合的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)需要考慮許多因素，例如熱電比、熱能的溫度范圍、燃料來(lái)源及熱需求的波動(dòng)等。目前在第三產(chǎn)業(yè)采用三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)多為往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)和吸收制冷裝置。
熱電冷聯(lián)產(chǎn)具有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1) 節(jié)省燃料：與傳統(tǒng)電力生產(chǎn)相比，熱電/熱電冷三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的使用能節(jié)省25%的燃料。
(2) 減少污染排放：熱電/熱電冷三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的使用，可使污染物的排放減少近四分之一。
如果使用天然氣來(lái)取代煤和石油，則二氧化硫和煙塵的排放可以減少到接近零的水平。
(3) 經(jīng)濟(jì)效益：熱電/熱電三聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益也是明顯的，三聯(lián)產(chǎn)的能源生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)方法低，據(jù)估計(jì)，成本下降幅度在20%～30%之間。
(4) 提高能源供應(yīng)安全：在大型發(fā)電廠運(yùn)行或供電中斷時(shí)，小型熱電聯(lián)產(chǎn)/三聯(lián)產(chǎn)機(jī)組接入電網(wǎng)，可保證繼續(xù)供應(yīng)終端用戶。
(5) 增加電網(wǎng)穩(wěn)定性：由于使用吸收循環(huán)取代目前普遍采用的制冷循環(huán)，故在盛夏時(shí)節(jié)， 三聯(lián)產(chǎn)機(jī)組大大緩解了電網(wǎng)的壓力。鑒于夏季用電高峰時(shí)電力公司常啟用備用機(jī)組，輸電線路常處于超負(fù)荷狀態(tài)，三聯(lián)產(chǎn)機(jī)組可進(jìn)一步提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，并提高系統(tǒng)效率。
目前，第三產(chǎn)業(yè)的三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，最常用的是內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，數(shù)量眾多，負(fù)荷范圍 較廣；燃?xì)廨啓C(jī)用于大型建筑群，如醫(yī)院、集中供熱/制冷等。而汽輪機(jī)則不適用于第三產(chǎn)業(yè)。
高效、無(wú)噪聲運(yùn)行的燃料電池適用于第三產(chǎn)業(yè)。燃料電池生產(chǎn)成本高，目前尚難以進(jìn)行市場(chǎng)推廣，不過(guò)預(yù)期未來(lái)幾年內(nèi)將可望實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。燃料電池的其他重要優(yōu)點(diǎn)與系統(tǒng)運(yùn)行的副產(chǎn)品（氫）有關(guān)。氫可作為儲(chǔ)能介質(zhì)，在能源生產(chǎn)與能源需求之間進(jìn)行緩沖。這一點(diǎn)對(duì)提高三聯(lián)產(chǎn)機(jī)組總效率和設(shè)備利用率十分重要。
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)問(wèn)世已有多年，它的發(fā)展主要集中在幾個(gè)國(guó)家，如丹麥和澳大利亞。歐盟資助開(kāi)發(fā)為數(shù)不多的小型裝置。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)要與其他技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，還必須做大量工作。
另外，近年來(lái)人們對(duì)微型透平進(jìn)行了廣泛研究，尤其是在美國(guó)。研究的焦點(diǎn)是微型透平在機(jī)車(chē)和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組上的應(yīng)用。但目前的問(wèn)題是其效率低且價(jià)格較高。
2系統(tǒng)選擇
2.1確定熱電比
熱電冷聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目靈活性強(qiáng)，對(duì)各種能源用戶沒(méi)有固定的解決方案。嚴(yán)格的前期可行性研究是項(xiàng)目的關(guān)鍵，根據(jù)用戶需求選擇最合適的系統(tǒng)，并確認(rèn)是否具有經(jīng)濟(jì)合理性。
可行性研究的第一階段，分析用戶的能源需求是非常重要的。在決定應(yīng)用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)之前，應(yīng)當(dāng)采用一切可能措施，根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)電、熱/冷需求、輸送以及成本進(jìn)行分析，必須詳細(xì)列出最近兩三年燃料和熱水/蒸汽以及制冷需求，及典型時(shí)段的日消耗量曲線，給出系統(tǒng)的使用潛力。還應(yīng)當(dāng)預(yù)估未來(lái)消費(fèi)量和使用情況。根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算熱電比，熱電比是選擇系統(tǒng)類(lèi)型的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。
2.2選擇合適的系統(tǒng)
對(duì)于用戶能源需求及可能變化也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)的研究。一旦情況確定以后，就應(yīng)當(dāng)決定最適合的系統(tǒng)，例如燃?xì)廨啓C(jī)、往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)等。
在進(jìn)行研究與評(píng)估時(shí)，必須重視熱電的消費(fèi)結(jié)構(gòu)及其他要素（如運(yùn)行時(shí)間、燃料等）。每個(gè)系統(tǒng)的選擇都有不同的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.1優(yōu)先選擇燃?xì)廨啓C(jī)的場(chǎng)合
(1) 有連續(xù)的用電需求；
(2) 保證天然氣供應(yīng)（這并不是一個(gè)限制因素）；
(3) 生產(chǎn)熱能優(yōu)先保證；
(4) 用戶對(duì)高壓蒸汽需求量大；
(5) 要求大型單相電源；
(6) 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)；
(7) 需要高溫蒸汽（400～500℃）。
2.2.2優(yōu)先選擇內(nèi)燃機(jī)的場(chǎng)合
(1) 電需求有波動(dòng)或者運(yùn)行不連續(xù)；
(2) 需要低壓蒸汽、110℃熱水或蒸汽（90～150℃）；
(3) 用戶電/熱比高；
(4) 用電需要中斷。
如果沒(méi)有天然氣供應(yīng)，且環(huán)境方面沒(méi)有限制，可以優(yōu)先考慮使用燃油的內(nèi)燃機(jī)。
若有天然氣供應(yīng)，則天然氣內(nèi)燃機(jī)通常是最適宜的選擇。
2.3可能性評(píng)估
下面是使用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可能性的初步評(píng)估。
(1) 用熱量 (蒸汽, 熱水)
是否大于8萬(wàn)L/a的燃油?
或是否大于8萬(wàn)m3/a的天然氣?
(2) 用電量
是否大于50萬(wàn)kWh/a?
(3) 用電基本負(fù)荷
是否不小于100kW和年運(yùn)行5000h?
(4) 用電用熱比
是否大于0.7?
上述回答“是”的選項(xiàng)越多，則使用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性也越高。
在選擇了適當(dāng)系統(tǒng)以后，應(yīng)當(dāng)確定制冷容量，制冷容量必須與系統(tǒng)主機(jī)的能源輸出特性相匹配。
3經(jīng)濟(jì)性分析
經(jīng)濟(jì)性分析就是評(píng)估熱電冷三聯(lián)產(chǎn)是否具有經(jīng)濟(jì)可行性。對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組主要有以下三點(diǎn)：
(1) 機(jī)組運(yùn)行時(shí)滿足用電基本負(fù)荷和熱需求，不足電量從電網(wǎng)補(bǔ)充，不足熱量則由備用鍋爐或者助熱器補(bǔ)充。
(2) 機(jī)組運(yùn)行時(shí)供電量大于當(dāng)?shù)氐男枨髣t外售，生產(chǎn)的熱量全部滿足當(dāng)?shù)匦枨蟆?BR> (3) 機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)電量滿足當(dāng)?shù)匦枨?，而產(chǎn)熱供應(yīng)當(dāng)?shù)赜惺Ｓ鄷r(shí)，外售給別的用戶。
通常熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組滿足用電基本負(fù)荷，剩余部分向電力公司購(gòu)買(mǎi)，系統(tǒng)生產(chǎn)的熱則全部加以利用。
系統(tǒng)成本包括：
(1) 投資成本
主要是機(jī)械、熱/冷、電生產(chǎn)的費(fèi)用，燃料儲(chǔ)存設(shè)備，燃?xì)膺^(guò)濾設(shè)備，建筑安裝費(fèi)用，管道、卷柱、控制系統(tǒng)以及一切工程研究和分析費(fèi)用等。
(2) 運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用
熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主要運(yùn)行成本包括燃料成本。售電收入和購(gòu)電費(fèi)用也考慮在內(nèi)。周期性維護(hù)系統(tǒng)的勞動(dòng)力和輔助設(shè)施費(fèi)用也要進(jìn)行評(píng)估。
（轉(zhuǎn)載）
