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跨世纪能电系统的大变革多元化的能电共生——爱能列岛

日期:2006-04-26    来源:国际能源网 更新时间:2005-12-7  作者:佚名

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2006
04/26
10:35
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关键词: 跨世纪能 爱能列岛

 

(A)前 言

    本世纪以来电力的发展主要靠煤,燃煤冷凝电站是发电的主力,它对我国建设起了巨大的贡献,今后仍将为较重要的能源与动力。但是十多年来,以煤为主的能源造成的污染逐步为人们所认识,燃煤电厂的排污(Cq)和汽车的排气成为大气污染的罪魁祸首,清洁能源,再生能源走上历史的舞台。
五十年代天然气是令人厌烦的气体,是油田中的危险物,七十年代在阿拉伯半岛用以发电,九十年代迅速发展成为(都市)最佳的燃料。
    “煤炭--石油--天然气--清洁煤气--再生能源”是全球能源发展的大趋势。
    高科技,环境的新认识,市场的激烈竞争,天然气基本是再生能源。在九十年代,近至1998年以来,引发一场从认识,理论和产品的变革,小型动力正在产生革命。

(B)能电科技的新发展

    上海市经委电力专家从1989年开始,在广东开发柴油机联合循环成功,1994年上海市经委科委联合通过“爱能岛”开发研究,注(2)
    开发电,冷,热,功联供的“爱能岛”建成了国内首批柴油机,燃气机主体的汽电共生系统,获得了较丰富经验,现又与上海上能节能科技发展公司合作开始建立爱能岛的试验基地,又跟踪世界能电科技变革的新发展,不断的提出能电科技的新思路,本文将阐述过程,思路,观念,市场与传统能电的比较以及前景。

爱能列岛

1.什么是爱能列岛(Islands of Energy)

    爱能岛是我国根据国际科技发展自行创造的电,热,冷,功的能源系统,它归属于国际统称的汽电共生(Combine best and power)。
    它由1.动力机2.锅炉--余气,补燃3.制冷机4.作“功”等性能组成。

2.爱能岛主要的技术思路与特点:

    汽电共生是一个古老的发电设备,长期来由于技术古老和适应性差而发展迟缓,但它非常适合于近年来兴起的环保的要求,在深层次的开发和功能转化中,它应运而新生。
    94年(“爱能岛”的开发研究)思路是:(1)城市燃料结构将从煤转到清洁能源,预测能电产品将有较大变化。(2)注意横向结合(Gross link System)发扬系统优势(3)产品精品化要求适应空间效益(Efficiency of Space)


(D)爱能列岛的优越姓

爱能岛(汽电共生)。

(1)是当今环境保护最佳工程之一。
    当今环境污染是人类生存第一杀手,大气污染是环保最突出的问题,厄尔尼诺等等的损失占某些国家国民生产总值4%以上,因而降低排污的系统成为最为热点的产品(系统)


传统电厂与汽电共生排放C02的比较

 传统电厂 汽电共生 
 C02/KRFH C02/KqrH 
煤 1 0.5 
轻柴油 0.7

 0.35 

天然气 0.5 o.x  

一万KW的燃煤电厂 C02年排放量为9.4万吨
使用天然气的一万Kw的爱能岛 C02年排放量为2.35万吨
(2)能源利用率高达一倍以上。

a.能源利用率比

设备蒸汽电站燃机电站联合循环锅炉爱能岛汽电共生
产出电·汽
能利用 
  率
¨.%

电厂38-
 41

供电
-33

28-35
21-29
5585电24-38
汽12-54
总70-85

电与汽的品位价值不一,经济效益并末成倍增加。
b.制冷效率比
    现代楼字夏日供冷期达4--6月,所耗能量占大楼总电量的(能量)的60能利用率对楼字经济影响很大。

设备电制冷锅炉爱能岛燃机爱能岛柴油机
产出冷量/
投入总能量
(制冷量)%
约为电效率
33%的...
吸收制冷为
正气量的
纯电25
电转冷87.5
汽50
电37
电129.5
汽12
总能利用率115%80-102%总137%总141%
能耗比1.201.36-1.6011

(3)经济效益明显
设爱能岛的耗能的价格为100%

爱能岛电制冷吸收制冷说明
100%120%130-150%爱能岛电价
0.4-0.6元/度

天然气1.9元/M3热8700kc/M3 轻柴油价2200元/吨
从理论上计算,电热泵制冷效率高,但用高峰的电,
(4)提供高品质的电力。
    都市信息化网络化要求电的品质大幅度提高,如要求抗干扰,抗污染,电压降,脉冲,闪变等新的标准。
    多元化电力联网,是提高电的可靠性最佳的方式,是一个不间断电网,爱能列岛电网可以使停电率趋向零。

(5)改进输配电方法:
a:传统的电流单向从郊区送往市中心,现代要求电力接近用户或就地发电线损是电力损耗的重要因素,减少输配电损失或就地发电成为科技的方向
b:城市尖峰电力合理结构。
电力高峰分时间(PLT)和地域(PLS)之分。
    目前在郊区建燃机调峰电厂可以解决时间的峰值(PLT)但较难解决在市区某点的(PLS的困难),因线损大,尖峰时间短,变电设备运行率低,折旧大,合理的方案,应在市区(现场)设立燃用调峰机组替代郊区(调峰)机组。
(6)都市要求能电设备从‘粗放形’向‘精品型’发展,国际上开始向"微型化"发展。
    都市发展中一个重要因素则受"空间效益(Efficiency of Space)"的制约,高科技要求电与能设备浓缩在寸金之地。
    传统热电站无论电缆和蒸汽管道在繁荣区中安置困难,燃用清洁能源的爱能岛可以躲开前二项的矛盾,它可因地置宜,大到2000Kw小到30Kw。
(7)进入多元化的分散型的能电共生--爱能列岛时代。
    由于现代化的都市的电与能有许多特殊的个性化的要求,需求变化幅度大,要求有特殊转换功能(电,热,冷,功,绝不停电)等等。
    大中小结合的,以大电网,花园地下电厂为依托,太阳能。燃料电池,风力发电,各种爱能岛相结合,即分散型能电系统(Distributed generation)--爱能列岛,成为下一世纪的都市电能共生系统。(附图)。

(E)市 场

    本项目是传统能与电观念的一个大转变,大突破,在九十代,它是世界电能市场的热点,我国在天然气进入的地区,这个新市场正在升温。
在下列三大方面存在巨大潜力
1.楼字大厦集中--所有集中空调的大楼均应分层次利用能源,采用爱能岛或汽电共生。
2.天然气推广区,目前建立的天然气直接燃锅炉供汽的热力站和供热小区,用高品位能源直接代替低品位的煤,以致提供的蒸汽价格过贵。只有采用爱能岛,在供热同时产出电力,蒸汽价才可与燃煤产的汽价相近,可以扩充天然气市场。
3.现代化的农场--应采用柴机爱能岛,不仅汽电共生,而且排出的CO2也转为植物吸收,使效率达93%。
    一个1000万kw的城市,为降低CO2。汽电共生至少应达电力的5%,即50万kW估计投资约25亿元。
例:产出10万LW/时的爱能岛与同功率的传统电站比较
供电方式
能利用率
中央电站电网
0.33
燃机爱能岛
0.66
柴机爱能岛
0.66
时供电力
当量kc/h
10万KW
8600万kc
5万KW
4300万kc
5万KW
4300万kc
时供热量04300万kc2500-4300万kc
投入基建资
金(元)
10亿
电站70%配电
30%
4亿2-3亿
企业入网金
增容,摊费,
电缆费
约3.4亿联网费
0.34亿
联网费
0.34亿
年排CO290万吨11.2万吨15.75万吨
年减少排CO2 33.5万吨29.25万吨

    电厂能源利用率 33% 爱能岛 能源利用率 砧% 一旦为市场所理解和接受,一个巨大的市场就在眼前

(F)问题

爱能岛(汽电共生)有很多优势,还存在下列问题
1.我国能源以煤为主,故本系统针对燃用天然气而开发并不可与燃煤地区,水电,核发电作比较。
2.长期以来,燃料以煤为主,电力以中央电站为主,能和电的科技和生产是分割的,已成-个定势,现有的城市电力改进计划,大部属传统方法,要产用新的观念,困难重重。

3.热电联产是一个古老的系统,有的地区发展很慢。各别工程经济效益并不好。有些部门和经办人员不了解最新技术的进步,以致推广困难。
4.科技领先乏力,我国开展汽电共生和综合能源利用起步不晚,但届科研人员热心爱好,缺乏强力机构,支持,最新国外化巨资开发的微型汽电共生,定时宣称是电站的革命,燃扰转速达十万转。
5.已公布支持热电联产,计至能(1998)220号文《节约能源法》“关于发展热电联产的若干规定”尚未得到很好的落实。

[G)理论与前途

由于环保高科技的发展,天然气长驱进入市场,传统能电的面貌正在变化。
(1)大电站为主的供电方式,正向大中小结合,多元化的能电联供转变。
中型的联合循环,燃机联合循环,和柴机电厂正欣欣向荣,
小巧玲成型的汽电共生(爱能岛),再生能源。
精品型的正走向市场,
科学家正在开发“镶嵌式电站”
(2)传统大电网转向多元化的输配电方式。电力接近用户,就地发电成为高科技的目标。
(3)分层次利用能源,能量的转换,热泵能的再生等等是科研的热点。
(4)都市能电的变革,它的思路,交义影响,从此推动空调,燃机,柴机,锅炉等等的变革,开发出新的汽车发动机,将建成一个高科技的高地。
(注:作者介绍:)赵之一 原汽轮机锅炉研究所所长。原上海经委副总工程师,现上海经委科技咨询委副主任。
陆绪民 国家有特出贡献专家,上海上能声能科技发展公司总经理
王孟浩 原上海发电设备成套研究所副总工程师,教授级高工。
注 1 分散的能电共生 原文Distibuted generation分散的多元化的,产出能与电的系统它包括中央电站,联合循环,燃料电池太阳能等等,是过去Co-generation,意义的延伸。
国际上统称的Co-generation,具体的名称很多如 Hotel Energy System,Totel Energy System即全能量系统,汽电共生,热电联产等等。Co 表示共同,可是二个也可能是3个4个,
玫我国较多称热电联产含义不全,汽电共生或热电冷联供较合适,94年,根据实际我们系统
6含冷热电功,又取中文译Islend of Energy为爱能岛。
注2.上海工业技术简报 1994年 第 33期
注3.Power Enginenering Internationl Feb 1998
注4.爱能岛--一种跨世纪的最佳汽,电共生方法 动力工程第17--第6期
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