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燃气热电冷三联供可以提高能源利用效率,大型火电厂的发电效率一般为30%至40%,燃气热电冷三联供通过能源的梯级利用,则可使能源利用效率提升至70%以上,是我国未来城镇能源利用的一个很好方向。但由于规划、技术等原因,目前我国小城镇尚无形成一定规模的燃气热电冷三联供电厂。为此,本报记者走访了北京太阳宫热电厂,希望通过这个建设在城市里的热电厂,为广大中小城镇的能源利用提供一个可资借鉴的案例。
绿色动力助推发展
这个冷热电三联供电厂在非供热期的热效率约为58%,供热期的热效率则高达79%,而目前国际上最先进的超超临界燃煤机组发电热效率则只有45%左右。
近日,记者来到京能集团北京太阳宫燃气热电有限公司,发现电厂前区已经与市政建设融为一体,成为社区的公园,除了烟囱的标识外,几乎与周围的大楼没有两样。
“太阳宫热电厂原本是为北京奥运会配套的。现在,它主要是为北京市提供能源供应保障。冬天的时候,太阳宫热电厂还是北京市供暖的骨干力量。现在的供热面积能够达到1000万平方米,供热区域覆盖40平方公里。”京能集团北京太阳宫燃气热电有限公司党委书记、董事长岑岭山告诉记者。
太阳宫热电厂采用的是热电冷联供技术,简单来说,就是利用燃气发电,再回收余热二次发电,最后利用蒸气余热供暖或制冷,最大限度地实现能源的梯级利用,提高能源利用效率。据专家测算,机组非供热期的电厂热效率约为58%,供热期的电厂热效率高达79%,而目前国际上最先进的超超临界燃煤机组的发电热效率则只有45%左右。
太阳宫热电厂使用的主要是天然气资源,如果按照4500设备利用小时计算,热电厂每年的耗气量将近7亿立方米。从这个意义上来说,提供充足的天然气供应量,是热电冷三联供工程发挥效益的保证。“西气东输工程为北京输送了天然气资源,2010年年初,连接西气东输二线西段和陕京二线的靖边联络站也开始向北京等地输送来自中亚的天然气,这些都可以保证热电厂的正常运转。”岑岭山说,“天然气本身是一种清洁能源,再加上热电厂在采用低氮燃烧器的基础上,又为余热锅炉配备了烟气脱氮装置,所以,也就确保了从太阳宫输出的是绿色‘动力’。”
或许,还是数字最能说明太阳宫热电厂“绿色动力”的含义。与燃煤电厂相比,太阳宫热电厂仅排放少量的氮氧化物,最终氮氧化物排放浓度为22.5毫克每立方米,远低于北京市地方排放标准100毫克每立方米。
记者走在厂区,既看不到烟气排放,也听不到想象中电厂的机器轰鸣,显得非常安静。按照北京市环保部门对太阳宫热电厂的噪声环保要求,白天不能超过55分贝,晚上不能超过45分贝。55分贝也就是我们一般人平时对话的声音。这种安静得来并不容易。在设备招标采购阶段,太阳宫热电厂就要求厂家采取可靠技术措施,严格控制了设备本体噪声水平。
提高能源利用效率
分布式能源系统的供电范围一般在几千米以内,可以避免远距离送电带来的输变电损失,大大提高系统中能源的利用效率。
按照规划,到2020年北京将形成一个“1+4+N+X”的供热格局。“1”是指北京中心城区的供热大管网;“4”是指要在北京的东南西北各建设一座大型燃气热电中心;“N”是指利用中心城区现状燃煤锅炉房改造的空间资源,适度建设燃气锅炉,作为中心大网辅助热源;同时将进一步推进区域能源站和分布式能源系统的建设,构建X个满足多种能源需求的能源供应系统。到“十二五”末,北京市中心大网供热能力将达到2亿平方米以上,占市区供热面积的三分之一。
“北京市到2020年将要形成的‘1+4+N+X’的供热格局中,既包括像太阳宫热电厂这样的热电中心,更涉及区域能源站和分布式能源系统的建设。我国城镇化的进程在不断加快,能源消耗量也在不断增长,建设分布式能源系统就是协调好发展速度与能源供应之间关系的好方法。”岑岭山说。
据岑岭山介绍,分布式能源系统是在用户端就近进行能源转换和利用的系统,一般的热电厂需要把发出的电能升压输送至电力系统,再由电力系统降压送至用户,仅变压器一升一降功率就会损失4%至5%。“分布式能源系统的供电范围一般在几千米以内,可以避免远距离送电带来的输变电损失,大大提高系统中能源的利用效率,这就需要热电站同医院、学校、商场、住宅等城市综合配套体系集中布局在一定地段内,以取得最大的能源利用效率。”岑岭山告诉记者,“对于像北京这样具备热力大管网的城市,分布式能源供热系统还要尽可能与大热网并联运行,当用户负荷超过分布式能源系统供应量时,可以用大热网补充;当分布式能源系统的供应量超过用户负荷需求量时,还可以供给大热网,以使分布式能源系统的使用率达到最大化。”
数据显示,目前,北京市每年有一亿平方米的建设面积开工,解决城市供热问题已经迫在眉睫。“电能可以通过电网从外部解决,热能只能靠自身解决。”北京市发改委主任张工表示:“北京市将在重点功能区利用最先进的技术,改造能源供应站,解决分布式能源供应的问题。”
未来空间还需挖潜
专家表示,目前我国能源利用效率总体水平还不高,且正处于工业化、城镇化加快推进时期,提高能源利用效率的任务十分艰巨,应充分重视并加大分布式能源的推广利用。
“可以说,太阳宫燃气热电冷联供工程在城市能源供给方式上起到了一定的启示作用,但是,也有很多问题是需要慢慢解决的。”岑岭山说。
太阳宫热电厂燃机及其发电机是由美国GE公司提供的,我国目前还没有掌握其中的核心技术,这就制约了未来更大的发展。另外,热电冷联供系统的设计目的是要同时实现发电、供热、制冷,太阳宫热电厂在发电、供热上实现了效益,可是在制冷上还存在很多障碍。岑岭山告诉记者:“制冷方面,区域内需要更新管网系统、增加新设备,这些都是必须另行投入的,由此造成了热电厂和用户对接的困难。再加上我国对于制冷还没有统一的收费标准,也缺乏统一的规划,开发商还是乐于通过使用电空调的方式来实现制冷,这些其实都成为了热电冷联供系统发挥全部功效的障碍。”
对于分布式能源系统未来的发展,在城市建设中具有广阔的前景,可以为不同功能的区域配备不同的能源供应方式,同属京能集团的北京京能清洁能源电力股份有限公司已经在未来科技城的建设中做出了这方面的尝试。
未来科技城要体现“集约、科技、绿色、低碳”理念,其中配套能源系统建设是关键。“整个园区将以大中型燃气冷热电三联供电厂为能源供应的基础,发挥调峰热源优势,充分利用园区新能源和可再生能源,合理匹配各能源系统,构建完整的区域分布式能源系统。”北京京能清洁能源电力股份有限公司副总经理任启贵告诉记者,“我们做了测算,以500万平方米共建区域的冷热能源供应为基准,区域型冷热电联供系统在满足同样冷热需求时,一次能源利用效率达到74.1%,而传统方案只有53.92%。”
“更为重要的是,我们可以整合区域内的所有能源,对其进行集约式管理和统一运行调度。”任启贵说,因为区域内有了统一的能源供应商,就可以建立统一的全智能监控调度体系,使各种能源的使用比例达到合理的匹配。
“在未来城内,我们可以按照区域和建筑类型,逐层监控实时用能状况和实时能耗统计信息,反映每一个用户的能效使用情况和管网的运行数据,随时掌握此时使用哪一种清洁能源的效率最高,方便调节区域内能源使用的比例。到时候,我们就可以满足不同朝向房屋对冷源或热源的不同需求,尽力达到能源利用效率的最大化。”任启贵说。
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