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節能減排必須發展分布能源及天然氣冷熱電三聯供

————北京恩耐特分布能源技術公司以自己的經驗談上述觀點的重要性



2007-07-30 09:40:00 中國能源網

1. 引言

分布能源的概念是相對于大型的能源體系如大電廠、大電網、大型城市熱力廠和熱力管網而言的,建立在用戶附近的中小型能源設施,俗稱“后院能源”。只有這樣的能源設施才能有效地避免龐大的能源輸送和配給系統,避免能源在生產和輸送過程中的浪費,使能源得到最充分的利用。燃氣三聯供系統正是這樣的典型的能源分布系統,對大型電力系統來說,電力可以輸送,但至少有5—10%的線損,發電的余熱很難被利用。

燃氣冷熱電三聯供是最主要的分布能源系統。它對天然氣進行梯級利用,先發出高品位的電力,再將余熱轉換成冷和熱供應給附近的用戶。三聯供充分地體現了天然氣的使用價值,同時使能源利用率從單純發電的50%增加到70—90%。這項技術在發達國家已被充分地認可和大量的使用,而在我國尚處于起步階段。

北京恩耐特分布能源技術有限公司幾乎是全國第一家三聯供的技術公司,成立近5年來,為推廣這項技術做了大量的努力,但是困難重重、舉步維艱,這種經歷在一定程度上反映了前幾年我國在節能減排工作上遇到的問題。當前我國政府已經把節能減排提高到國策的高度,我們相信恩耐特公司發展的機遇也將隨之到來,恩耐特將沖出困境,為推廣這種新能源技術做出重大的貢獻。

2. 能源發展的歷史辦證法—從大到小,從遠到近

二十世紀,從愛迪生開始發電原本是采用分布能源方式。而后電廠越建越大,越建越遠。由于技術進步和規模效益,在上世紀末,大電廠的發電效率已走到它的頂峰(燃氣發電效率50%,燃煤發電效率40%)。二十一世紀分布能源技術開始出現,為了更有效的利用能源,發電項目又開始經歷一個從大到小,從遠到近的轉變。只有這樣,不僅發了電還能把余熱充分利用,才能使能源利用率提升到70-90%。許多專家認為:在本世紀末,分布能源的發電總量將超過傳統的集中發電。這是技術繼續發展的結果,是不可抗拒的歷史辯證法。

丹麥20多年來,國民生產總值翻了一番,但能源消耗卻未增加,環境污染也未加劇。丹麥積極發展冷、熱、電聯產,提倡科學用能,扶植分布式能源,靠提高能源利用效率支持國民經濟的發展。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電,將冷、熱、電產品的分別生產,變為高科技的冷、熱、電聯產,使科技進步變成真正的生產力。

  

丹麥從1980年少數大電廠發展到2000年星羅棋布的分布式熱電廠

在2005年以前把丹麥的總的CO2排放量降低20%的最有效的途徑是把200個區域供熱廠改為燒天然氣或垃圾的小型熱電聯產廠。這一改變將使燃料的能量利用率達到90%。政府對這些小型熱電聯產廠每向電網售一度電提供0.10DKK的補助,這使得小型熱電聯產廠的用戶可以用到低價的熱,從而鼓勵了許多用戶轉到使用對環境有益的熱電聯產廠的能源。由于政府對小型熱電聯產廠的補助,有很多丹麥工業公司建立了自己的熱電聯產廠。這些補助也使擁有100座左右建筑的小型社區建立自己的熱電聯產廠,使居民的供熱費用降低了15至20%。自70年代中期,丹麥的能源政策就指向多樣化的能源供應,利用本國的資源,通過熱電聯產提高供給效率,節能以及發展再生能源。1990年頒布的“能源2000”規劃制定的指標是在2005年把CO2的排放量降低到1988年的80%。

3. 中國的天然氣怎么用?——恩耐特公司創立的背景

從1996年開始,我國開始小心謹慎地進入了天然氣應用的時代。隨著靖邊到北京的第一條燃氣管線的建設和天然氣西氣東輸的規劃,對天然氣的市場和使用的方式的探討也開始了。當時產生過一些爭議。國內的一些權威機構認為:為了形成一個完整的天然氣供應系統,特別是考慮到LNG進口對照付不議的要求,根據發達國家的經驗,50%以上的天然氣應作為大型燃氣輪機聯合循環電廠的燃料;另外一種觀點則認為:在今后幾十年內,中國將始終是一個以煤為主的國家,天然氣對中國來說將是一個相對稀有和珍貴的新能源(天然氣在國家能源中的比例:美國30%,而中國即使到2020年已只能達到8%),不應該將它大量用在大型燃氣電廠,而主要應該應用于城市特別是沿海城市的環境和能源結構的改造,特別是對現有城市中的燃煤鍋爐和中小型燃煤熱電廠的改造方面(當時人們對燃氣冷熱電三聯供還沒有充分的認識)。

雖然大型燃氣輪機電廠的發電價格遠高于燃煤電廠,這是一個很難解決的問題,但是當時國家發改委接受了第一種觀點,并且為此提出了一個“以市場換技術”的龐大的目標,對大型燃氣輪機進行打捆招標,第一次和第二次就建設二十個電廠,引進43臺機組,總共約1600MW。為此到2006年時,中國燃氣輪機總發電容量已超過10000MW。對于這種耗資幾百億的決策,到底引進了多少技術目前是很有爭議的,更可悲的是目前所建的電廠大部分都因為天然氣供應不足而停在那里或處于半停滯狀態,即使這些電廠真的都投入使用,與燃煤電廠每年超過100億元的電價差又必須由政府來買單。

我在90年代中期,作為國外幾家大型能源公司的電力項目顧問,對天然氣發電也產生了濃厚的興趣。基于我對中國能源市場的了解,我曾是第二種觀點的積極倡導者,并且為此在1998年聯合中信公司成立了一家叫做《東方能源》的專門推廣城市區域天然氣燃氣輪機熱電項目的公司,當時中信公司的副總經理常振民任董事長,我任總經理。在中信公司有利的支持下,我們在北京就亦莊開發區、上地信息產業基地和清華大學三個區域性的燃氣輪機熱電廠(每個均為150MW,供熱面積約100—200萬平米)做了大量的工作,由于種種困難最終只有亦莊開發區電廠幾經轉手于2005年建成投產,該電廠已被證明是一個很成功的項目。

在開發以上電廠的過程中,我們遇到最大的困難還是電必須賣給電網,而電網公司只愿意以山西、內蒙等大型燃煤電廠的電價來收購這些電力,電價的差價必須由政府來買單。在此期間,我們開始了解到燃氣冷熱電三聯供項目在發達國家的興起,又去參觀過日本東京新宿,美國麻省理工學院,普林斯頓大學和新澤西州立大學等三聯供項目,使我們進一步認識到分布式的燃氣三聯供項目是一種更加環保節能、經濟,更有可實施性的燃氣利用方式。這種項目在夏季相比區域型的中型燃氣熱電廠有更好的冷負荷,能源利用率更高,同時由于所發的電力直接提供給終端用戶,電價與電力公司相比具有競爭性,無須政府的補貼。

為此,我們聯合北京燃氣集團于2002年共同成立了國內第一家專門推廣燃氣三聯供的技術公司,并且參與建設了北京第一個樓宇型的燃氣三聯供項目。項目就建設在北京燃氣集團辦公大樓的地下室,項目首次在國內采用燃氣內燃機與余熱直燃機直接對接的方式(此方式優于發達國家普遍采用的三聯供方式)。目前辦公大樓的全部電力由燃氣內燃機提供,絕大部分的冷和熱由發電機的余熱提供,總能源效率高于70%。項目雖然在建設過程中遇到了很多技術困難,但最終取得了成功,并且已安全、可靠的運行了近三年,成為我國最有示范意義的典型工程。曾培炎副總理、王岐山市長、錢正英副主席和汪恕誠部長等中央領導都先后參觀并且鼓勵了我們的工作。與此同時,我們還建設并運行了一個80KW的微型燃氣輪機三聯供項目,為燃氣集團的次渠門站提供冷熱電供應。在我們的推動之下,北京已有五、六個類似的三聯供項目在建設中,其中包括清華文津國際(寫字樓和公寓)、中關村軟件園、奧運會議中心(酒店)、北京火車南站、解放軍三O九醫院等。我公司開發了這些項目并且提供了大量的技術支持。

我們從實踐中認識到,燃氣三聯供才是真正實現天然氣價值的最佳方式。雖然它在發達國家已經成為國策,比如在美國已經有4000個以上這樣的項目,但是它在我國還是處于起步階段,社會和政府對它的認識和支持都很有限,我們必須要經過長期的艱苦努力才能使其真正的發展起來。

4. 節能減排的形勢緊迫,但如何完成目標?

“全球變暖”這個字眼是近年來出現頻率最高,大家最為關心的環保話題,中國的許多地方,包括北京、上海、南京、西安、鄭州,都出現了“有氣溫記錄”以來或“新中國成立”以來的最高氣溫。大量溫室氣體的排放是導致這一現象的直接原因。改革開放以來,隨著經濟社會快速發展,我國能源消費迅速增長,2005年,能源消費總量達22.25億噸標準煤,我國逐漸成為世界第一大能源消費國,與之所產生的連鎖反應是:能源短缺,環境污染,生態破壞。所以,節能減排和環境保護將是我國經濟發展工作中必將要解決的重要問題。

今年6月初召開的八國首腦峰會和八國與五個發展中國家對話會上,氣候變暖問題成了各方關注的一個焦點問題。身為世界上最大的溫室氣體排放國,美國由于拒絕簽署阻止全球氣候變遷的《京都議定書》,一直受到國際社會的批評。布什為擺脫這一被動局面,提出了一個替代德國方案的“應對氣候變化長期戰略”,要求世界第二大溫室氣體排放國中國承擔硬性的減排義務。一方面這樣的硬性要求是不公平的,無疑將給發展中國家的發展設置嚴重的障礙;另一方面,這也說明節能減排已成為國際政治的中心,中國正在面臨著嚴峻的挑戰。

中國的節能減排,在不能影響中國經濟的發展前提下,只能通過提高能源的使用效率來實現。溫家寶總理提出了兩項目標,就是在今后五年,單位GDP的增長,能源消耗要降低20%,污染物的排放要降低10%。2010年我國的萬元GDP耗能量要從2005年的1.22噸標準煤下降到1噸標準煤以下,降低約20%左右。

有了目標,但是如何達到目標?溫總理在十屆全國人大五次會議上作的《政府工作報告》中鄭重提出:要著力抓好節約和替代石油、燃煤鍋爐改造、熱電聯產、電機節能、余熱利用、能量系統優化、建筑節能、綠色照明、政府機構節能以及節能監測和服務體系建設等十項重點節能工程,要努力優化能源結構,大力搞好煤炭洗選等能源清潔利用工作,積極發展核電等清潔能源,加快開發利用水能、風能、太陽能、生物質能等可再生能源。

但是,我們認為更為重要的是要對以上能源解決方式的實施做出一個具體的規劃,比如,每種方式能夠解決多少問題?需要哪些具體政策的支持、資金和稅收的保證?資金的來源和回報、完成的時間和規模?特別是需要進行哪些體制調整?這些基本條件不落實,實現節能減排是不可能的。

5. 關鍵的問題在于教育領導——倫敦市制定節能減排規劃的故事

以下是倫敦市的節能減排發展規劃,我們認為可以作為一個很好的借鑒。

2005年10月,我去紐約參加了世界分布能源協會(WADE)的年會,“WADE”是一個民間的推廣分布能源的國際性組織。在會上,我遇到了英國倫敦市的副市長,NickyGavron女士,在這里她一方面代表倫敦市發言,同時也作為一個普通的與會者參加了兩天全部的會議,細心的傾聽每一位發言者的報告,認真地做筆記,參加大會和小組的討論。這種認真的態度使我非常敬仰,在國內我參加了很多類似的會議,但還從未見到一個處級干部從頭坐到尾。我作為會上唯一的中國代表,與她進行了許多有意義的探討,幾個月之后,我吃驚的看到倫敦市市長發表的“倫敦市市長能源戰略報告”,報告中提出倫敦在2050年實現二氧化碳的減排60%(從2000年開始計算)的目標,并把分布能源和三聯供作為實現這個目標的最主要的手段。我想有必要在這里做一些介紹:

英國電廠每年各項能源利用效率分別是:煤36%,天然氣46%,核能38%。能源利用效率很低,大部分能源熱力都排放到大氣中,電網輸送及輸配造成了9%的能源消耗,終端利用效率只能達到33%。在英國,分布能源產業得到了飛速的發展。英國政府把發展分布能源作為一項基本國策。下圖是英國為推廣分布能源特別是燃氣CHP項目所做的集中供電價格和分布能源供電價格對比圖:

 

 

從以上對比充分的說明了,由于分布能源不僅有效地利用了發電的余熱,減少了輸配電所造成的能源損耗和運營成本;由于其直接面對最終的用戶,它在經濟上也有著很大的優勢。

在倫敦市長的能源戰略報告中,提出了到2015年,二氧化碳的排放量在1990年的基礎上降低20%。更為至關重要的長期目標是,到2050年,二氧化碳的排放量在2000年的基礎上減低60%。報告中對四種能源計劃進行了分析和比較:1)核電為主發展計劃(到2050年,核電再增加3.2GW);2)核電和燃氣常規電廠(現有的核電不動,再增加燃氣常規電廠);3)分布能源和燃氣常規電廠;4)分布能源和可再生能源為主的發展計劃。經過大量地比較分析,只有最后一種計劃才能實現倫敦市節能減排目標(第四種方案和第一種相比,減排量增加10%)。報告中,從許多角度陳述了分布能源的優越性:如它將使倫敦的能源供應更加安全可靠,使能源價格更能為用戶接受;與發展核電相比,每年對電網的投資可減少10億英鎊;根據美國的經驗,調峰的裝機容量可以從集中能源方式電力供應總容量的18%降到3—5%(目前北京的夏季調峰容量超過40%);降低了能源系統對天然氣的依靠(約降低15%);分布能源形成的網絡為可再生能源的應用提供方便,等等。這里所指的分布能源,主要是CHP項目(CHP指熱電聯供,而倫敦非常強調供冷,實際是指我們所指的冷熱電三聯供)。倫敦市目前CHP的裝機容量為175MW,到2025年,發電裝機容量將力爭達到3.7GW,這意味著從目前開始到2025年時,CHP發電裝機容量平均每年按350MW的比例增長。

在報告中,不僅提出了戰略目標而且還制定了實施的組織機構和計劃,倫敦氣候變化管理機構(LCCA)統一監督和管理分布能源發展計劃在倫敦的實施,制定相應的政策,同時通過國際招標(有包括美國在內的9家大型國際能源公司應標,最終EDF中標)建立了公私聯營(LCCA和EDF)的能源服務公司(ESCO),全面地實施和投資分布能源項目。

要實現這一長遠的目標,報告提出了相應的政策:1)掃除售電方面的障礙:電網購買CHP方式剩余電量的價格很低,抑制了CHP經濟性,政府將出面調控,CHP運行商將以零售的價格出售剩余電力,使電網和CHP運營商都得到雙贏;2)鼓勵發展小型家庭CHP;3)激勵商業性投資;4)對CHP項目進行政策性的補貼

6. 冷熱電三聯供在我國節能減排中的位置——問題與思考

雖然恩耐特公司已經成功的運行了北京燃氣大樓的三聯供項目3年之久,但三聯供在中國的發展還是非常緩慢的,對它的認同還是有限的,特別是一些管理部門還有很多的異議,恩耐特還在為推動三聯供事業做著艱苦的努力。根據我們的經驗,我們希望把有關的問題和我們對這些問題的思考提出來,也許會有助于得到更多的理解和支持。

1) 能源規劃和研究問題:節能減排需制定長遠的戰略規劃及實施措施,從政策、組織、稅收、投資等方面要有具體詳細的規劃,才能實現這個目標。希望有關部門要花大力氣對于這個計劃進行研究,這也就是所說的科學發展觀,這樣才能避免在緊迫的節能減排形勢下有可能產生的盲目性。我相信分布能源和燃氣三聯供在中國的能源戰略中有著重要的位置,但準確的定位,需要做大量的深入探討。許多發達國家已經把分布能源和三聯供視同其能源發展的國策(如美國已經上了4000個以上的項目)。倫敦市長的做法是可以借鑒的,北京的情況與倫敦大不相同,但研究和學習的態度應該是一樣的。不同意見不可怕,可怕的是不做認真的研究。

2) 能源發展戰略制定中的問題:我國應該很好的借鑒國外的經驗,但更重要的是根據國情制定中國自己的發展道路,而不要再走別人走過的老路。我們認為發展大型燃氣電廠是個錯誤,今后幾十年內天然氣在中國能源總量中占的比例將遠不及西方發達國家。它應該主要應用在改善城市大氣環境和燃氣三聯供發展上,同時也可以用在為電網調峰的大型燃氣調峰電廠(這些已建的大型燃氣電廠可以改成調峰用)。一個很好的案例是手機在中國的發展,中國沒有像發達國家那樣,經歷一個漫長的固網發展歷程,而是直接采用了最先進的技術,很快處于世界領先地位。天然氣在中國是更加珍貴的能源,如果能制定好正確的發展戰略和規劃,分布能源和燃氣三聯供在中國的發展可少走彎路,中國每年對新增電力容量需求的相當部分可以通過分布能源和三聯供來實現,中國在這方面也有可能很快的走在世界的前列。

3) 能源結構問題:推廣三聯供會在能源結構的改善中起到積極的作用。以北京為例,一方面,預計2007年的夏季高峰用電負荷將達到1300萬千瓦,而2008年北京奧運會舉辦期間,正值北京夏季用電高峰期,則能達到1600萬千瓦。夏季空調用電量超過總負荷的40%;則意味著800億元的電廠投資(還不包括相應的點數配電投資)全部是為了電空調供冷;另一方面,北京燃氣集團投資了近200億元,幾千公里長的燃氣管網,80%的天然氣主要用于冬季的4個月燃氣鍋爐供暖;其他三個季度的使用率不到20%。為了保證冬季用氣,還要投幾十億的地下儲氣設施。燃氣三聯供不僅在夏季大量用氣,而且余熱供冷可以代替電空調,大量節省了空調用電,同時提供了夏季短缺的電力。天然氣和電力兩大集團各自為政,這種嚴重不合理的能源結構不僅造成更大量的二氧化碳排放,而其每年幾十億的經濟損失。解決這種能源結構不合理的辦法是有的,比如,出臺季節性電價,通過加稅等形式限制電空調的銷售,給三聯供和燃氣冷熱聯供優惠燃氣價格等。事實上由于燃氣和電力分屬地方和中央,這些辦法目前很難實施。

4) 能源管理機制問題:之所以會出現以上能源結構嚴重不合理的現象,主要還是缺乏統一的能源管理機制。目前國家節能減排的重點在于高耗能企業和工業項目的節能減排,有關部門對分布能源和三聯供還不夠重視。主要原因在于認為:1)中國的天然氣匱乏,不宜于提倡分布能源;2)中國以煤為主的國家,天然氣的價格高,發展三聯供的經濟性很難具有競爭力;3)電網公司的壟斷,并網困難;4)技術缺乏相應的規范。三聯供的發展必須解決這些障礙。由于三聯供涉及到燃氣、電力、熱力、房地產開發商等不同的利益集團,在這些集團的利益相互有矛盾的時候,很難使三聯供項目得到推廣。只有一個更合理的統一的能源管理體制(如我們一直在推崇和期待的能源部的建立),這個機構能夠統籌各種能源集團利益,站在國家能源利益最大化的基礎上制定政策,才能使分布能源最終得以順利發展。

5)發展三聯供面臨的技術問題:《倫敦市市長能源戰略報告》指出分布能源和熱電聯供2015年前將在倫敦形成一個價值33.5億英鎊的很大的技術行業,增加5000-7500個就業機會。在中國發展三聯供也將面臨著同樣的機遇。恩耐特成立近5年來,也在隨著這個機遇成長。它在三聯供技術研究方面處于國內領先地位。它的經驗表明:1)分布能源和三聯供的技術特點在于,它與我國現有的常規能源生產技術不同,是與終端用戶緊密結合的綜合能源生產技術;2)對項目的綜合能源負荷分析是確定項目規模和形式的關鍵(恩耐特已自主開發了負荷數據庫和分析軟件);3)根據負荷分析和設備數據庫建立的機組配置軟件在三聯供技術方案的確定方面作用重大(恩耐特已自主開發了設備數據庫和機組配置軟件);4)項目的經濟性不僅由于節能同時取決于各種能源的價格結構;4)建立三聯供集約型的專業運行或運營公司是三聯供項目普及的必要條件。恩耐特希望通過自己的努力推動這個技術市場的發展。

7.總結

中國的節能減排任務嚴峻。發展分布能源和燃氣三聯供是推進節能減排的重要手段之一。需要做更多的宣傳才能使有關部門統一認識。倫敦市長制定其節能減排戰略的經驗值得學習。為實現節能減排的目標,中國應該注重研究國外的經驗,建立更好的能源管理機制,確定正確的目標和戰略,調整好能源結構和政策,制定出切實可行的發展計劃,同時鼓勵對分布能源和三聯供技術的研究。恩耐特將致力于推動這個行業的發展和技術創新,隨著這項事業的發展變得越來越成熟,最終將為中國的節能減排做出貢獻。

 




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責任編輯: 中國能源網

標簽:節能減排,分布能源,天然氣冷熱電三聯供