譯者按：碳中和是應對全球氣候變化的必然選擇，也是全球共識，中國更是明確提出了“30·60”雙碳目標。如何積極調整能源結構是當前行業內正深入探討的議題。據統計，建筑業占全球碳排放的近40%，且中國建筑業規模高居世界第一，碳排放總量占比超過全球的30%，隨著我國城鎮化進程加快，我國建筑業的碳排放量也將持續上升，節能減排迫在眉睫。小型熱電聯產具有能源利用率高、經濟效益好、環境污染少的優點，近年來，已在歐洲多國的建筑業得到大量應用，如醫院、商場、居民住宅群等。

為了更好地助力建筑業節能減排，中國航發燃機重點關注中小型燃氣輪機熱電聯產技術發展方向，對燃氣輪機在中小型燃氣輪機熱電聯產項目中的應用進行了深入研究，并編譯了本文，以期引發行業更多有益的思考與探索。

以下為譯文：

小型熱電聯產在未來能源領域的作用

關注能源效率和減排

歐洲透平聯盟（The European Turbine Network，ETN）和歐洲熱電聯產促進協會（COGEN）支持歐盟委員會的倡議，在更新的戰略能源技術行動計劃（SET-Plan）中，明確行動和研究需求，確定其優先級，并將其與能源聯盟的支柱相匹配。我們很高興有機會參與有關利益攸關者就“第五號議題文件:為建筑節能解決方案開發新材料和新技術，并提高其市場占有率”的討論會，在這里我們想強調，小型熱電聯產在未來能源行業的重要性，特別是小型燃氣輪機。因此，ETN和COGEN歐洲聯合提交了這份輸入文件，以促進該領域的研究和創新活動。

我們的稿件集中討論議題文件的第7節，“基于綜合路線圖的合作具體構想”，在這一節中，歐盟委員會確定了“用于建筑的高效智能熱電聯產(如微型和小型熱電聯產)”和“創新型供熱和制冷系統”為相關技術和解決方案。

建筑式小型熱電聯產

小型熱電聯產機組能夠達到90%以上的總效率，在滿足建筑供暖、空間供暖和/或熱水(以及潛在的制冷)需求的同時，還可以提供電力來替代或補充電網供應。根據當地監管要求，小型熱電聯產所產生的電力可以出售給當地電網，與間歇性的可再生能源耦合以平衡供需，為電網提供進一步服務。產生的熱量可以就地使用(可能與燃氣鍋爐聯合)和/或通過區域供熱基礎設施供應給附近的其他家庭。小型熱電聯產系統也可以通過使用吸收式制冷機來提供冷能，吸收式制冷機利用熱能作為其能源(即冷熱電三聯供(CCHP))。通過這種方式，來自不同的行業(包括多戶建筑、商業和工業應用)的終端用戶成為了合作伙伴，共同為更加綠色和可持續的能源供應分擔責任。小型熱電聯產系統也是一種可控的分布式發電(Distributed Generation，DG)解決方案，通過使消費者能夠自己生產電和熱，控制其能源消費(即成為能源市場的積極參與者)，從而賦予消費者權力。此外，由于碳捕捉和儲存(CCS)脫碳目標解決方案的可行性仍存在疑問，因此小型熱電聯產項目可以在這方面發揮主導作用。

小型熱電聯產系統可以基于幾種類型技術，包括發動機(斯特林發動機和內燃機)，燃氣輪機和蒸汽輪機以及燃料電池。小型熱電聯產系統為能源用戶以及更廣泛的能源系統帶來重要利益，符合歐盟實現其能源和氣候目標的要求：

·為終端用戶節省總能源成本(節省電能和熱能的函數)；

·提高燃料使用效率(更好的燃料利用率)(至少25%)；

·燃油靈活性高；

·減排（高達33%）；

·供電的獨立性和安全性；

·改善建筑的能效；

·支撐電網，幫助間歇性可再生能源融合。

基于熱電聯產的小型燃氣輪機

熱電聯產應用中使用的小型燃氣輪機（MGT）已被證明是一種可行的分布式熱電聯產技術解決方案，特別是由于其尺寸和體積、高效率、維護成本、可靠性、操作靈活性、可控性、噪音和振動，以及污染物排放和環境影響。由于換熱器集成在小型燃氣輪機技術解決方案中，通常不構成小型燃氣輪機冷卻系統的一部分，因此該裝置對于較高的水溫非常靈活。

基于熱電聯產的小型燃氣輪機燃用天然氣發電和供熱，總的能源利用率達到80～90%（換熱器的電效率超過30%）。

支撐電網的穩定性，并與間歇性的可再生能源融合

小型熱電聯產可在支撐可再生能源和應對新型電力系統挑戰方面發揮重要作用。在歐洲，該技術能夠在系統層面支撐可再生能源，并作為一種需求響應形式實現多種效益，使家庭和中小企業能夠改變他們的電力生產和需求，以適應電網條件。還有證據表明，小型熱電聯產技術可以連接在一起，作為虛擬電廠的一部分進行遠程控制，支持電網，進一步減少電網和基礎設施的投資。

小型熱電聯產項目的經濟可行性，首先取決于效率和設備的大小是否適合該建筑。在這種應用場景下，有必要根據熱電比來考慮能耗需求的時間分布。能源消耗的一個極其重要的特征是，不僅可以用它們的平均量來表示，還可以用它們在參考時間段(日、周等)中被需求的不規則程度來表示。事實上，能源消費的強烈不規則性會導致能源成本上升，從而更加難以查明能源浪費的原因。小型燃氣輪機熱電聯產系統在熱電比方面非常靈活，因此更能適應不同用戶的需求。

與其他技術相比，小型燃氣輪機的總的能源利用率較高，原因是利用余熱進行熱電聯產;此外，燃氣輪機結構緊湊、功重比高，適用于安裝在建筑和商業綜合體。

溫室氣體排放量

總體而言，與傳統鍋爐相比，小型熱電聯產系統具有減少二氧化碳排放和減少一次能源消耗的潛力。根據不同的情況，小型熱電聯產系統每年可節省約240～300PJ(1PJ=31.6×106m³天然氣)一次能源(約占歐盟27國2010年總能源使用量的0.5～0.6%)。在此基礎上，使用小型熱電聯產系統代替燃氣鍋爐可減少溫室氣體排放13～14萬噸二氧化碳當量/年，這相當于2010年歐盟27國溫室氣體總排放量的0.3%左右。根據所使用的技術，小型熱電聯產系統電效率從20%(朗肯循環和斯特林發動機)到60%(固體氧化物燃料電池)不等。熱效率方面，不同類型的技術可以達到40%～80%。

Delta-ee最近的一項研究表明，建筑二氧化碳排放量占歐盟的36%。小型燃氣輪機可燃用清潔燃料，如天然氣，以及燃燒室特性，使得其污染物排放量達到很低的數值。與其他同類技術相比，在小型燃氣輪機燃燒室中，燃料中的化學能轉化成熱能控制得更為嚴格；通過燃燒室的設計優化，小型燃氣輪機NOx生成和排放量比其他內燃機低一個數量級。通過貧預混技術降低了燃燒室內火焰溫度，抑制了NOx的生成，而過量的空氣反而限制了未燃燒的CO。目前，小型燃氣輪機本質上是清潔的，不需對廢氣進行特殊減排處理。