冷热电三联供供能系统的清洁发展机制项目分析

第２９卷第４期上海海事大学学报Ｖ０１．２９Ｎｏ．４爹～．轮机工程与港口机械．．ｉＯ文章编号：１６７２—９４９８（２００８）０４—００６０—０５冷热电三联供供能系统的清洁发展机制项目分析张君瑛１’２，吴喜平２，沈凯２，章学来１，郁庆庆３，任建平２（１．上海海事大学商船学院，上海２００１３５；２．同济大学暖通空调研究所，上海２０１８０４；３．上海南区节电科技发展有限公司，上海２０１１００）摘要：为研究清洁发展机制（ＣｌｅａｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＭｅｃｈａｎｉｓｍ，ＣＤＭ）在我国的应用，针对某大学校区建设燃气轮机三联供供能系统（ＣｏｍｂｉｎｅｄＣｏｏｌｉｎｇ—Ｈｅａｔｉｎｇ・Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ＣＣＨＰ）存在的政策、技术、资金障碍问题，进行ＣＤＭ项目分析．结果表明，每年可实现ＣＯ：减排量为２５６９４．８ｔ，每年的收益折合人民币为１５２２４１６．９０元，项目所承担的风险可以由ＣＤＭ收益补偿，发达国家的先进技术能克服项目安装、运行、管理中的技术难题．关键词：冷热电三联供供能系统；清洁发展机制；分布式能源中图分类号：ＴＫｌ；ＴＫ４７；Ｘ３８２．１文献标志码：ＡＰｒｏｊｅｃｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＤＭｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＣＣＨＰＺＨＡＮＧＪｕｎｙｉｎ９１”，ＷＵＸｉｐｉｎ９２，ＳＨＥＮＫａｉ２，ＺＨＡＮＧＸｕｅｌａｉｌ，ＹＵＱｉｎｇｑｉｎ９３，ＲＥＮＪｉａｎｐｉｎ９２（１．ＭｅｒｃｈａｎｔＭａｒｉｎｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１３５，Ｃｈｉｎａ；２．ＨＶ＆ＡＣＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｈａｎｇｈａｉＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．。

Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｌｅａｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＭｅｃｈａｎｉｓｍ（ＣＤＭ）ｉｎＣｈｉｎａ，ａｐｒｏｊｅｃｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＤＭｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＣｏｍｂｉｎｅｄＣｏｏｌｉｎｇ－Ｈｅａｔｉｎｇ－Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ（ＣＣＨＰ）ｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｃｔｏｆａｎｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈｒｅｇａｒｄｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｂｏｕｔｐｏｌｉｃｙ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｆｉｎａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅ・ｓｕＩｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕａｌＣＯ，ｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｓ２５６９４．８ｔ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｅｄａｎｎｕａｌｉｎｃｏｍｅｉｓ１５２２４１６．９０ＲＭＢ，ａｎｄｔｈｅｒｉｓｋｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓｃａｎｂｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｂｙｔｈｅＣＤＭｉｎｃｏｍｅ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｐｒｏｊｅｃｔｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ。

ｒｕｎｎｉｎｇａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃａｎｂｅｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｒｏｕｇｈａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｒｏｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃｏｕｎｔｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｏｌｉｎｇ—ｈｅａｔｉｎｇ—ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｃｌｅａｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙ引—王‘口据预测，上海某高校新校区夏季最大制冷负荷为３５３９２ｋＷ，冬季最大采暖负荷为１４３１５ｋＷ，电力负荷达２万多ｋＷ．…学校供能系统主要为夏季制冷和冬季采暖提供能源．据统计，暑假里仍有不少收稿１３期：２００７—０９．２７修回日期：２００８．０５．２６作者简介：张君瑛（１９８２一），男，上海人，博士研究生，研究方向为建筑节能，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｊｕｎ—ｙｉｎｇ—ｚｈａｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｌｌ万方数据第４期张君瑛，等：冷热电三联供供能系统的清洁发展机制项目分析６ｌ学生和教职员工在校学习或工作，用电量较高．在上海市夏季用电告急的情况下，新校区如果采取传统的电空调制冷方式，会进一步增加上海电网负担，供能成本也会提高．随着西气东输工程的完工和东海气田的天然气开始向上海供气，上海天然气的供给量充裕，且电力负荷在夏季由于空调负荷的增加而呈现明显的高峰，燃气负荷却正处于用气低谷时期．为缓解季节电力供需矛盾、优化能源结构、提高能源总体效率，可以对该新校区能源使用进行合理、有效规划，建设燃气轮机冷热电三联供供能系统（Ｃｏｍ—ｂｉｎｅｄＣｏｏｌｉｎｇ－Ｈｅａｔｉｎｇ—Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ＣＣＨＰ）．但目前国内仅广州大学城采用ＣＣＨＰ，其应用发展缓慢旧１，存在许多障碍要克服．因此，需要制定合理的政策与机制，合理调整各种能源价格，创造有利于天然气使用发展的外部大环境．同时，降低设备利用成本，提高全系统的能源利用率．此外，就是实施清洁发展机制（ＣｌｅａｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＭｅｃｈａｎｉｓｍ，ＣＤＭ）．［３】１新校区ＣＣＨＰ及其负荷匹配该校能源布局拟采用以热定电的基于燃气轮机机组的ＣＣＨＰ．燃气轮机机组发电，余热锅炉产出的蒸汽供蒸汽溴化锂制冷机产出冷冻水或板式换热器产出热水，送至各建筑物单体进行制冷或采暖．燃气轮机、余热锅炉、蒸汽溴化锂制冷机和板式换热器均设置在能源中心．该中心供应校区采用集中空调的７个建筑单体的冷热负荷、校区卫生热水负荷、食堂蒸汽负荷及部分电负荷，其中夏季制冷平均负荷为１ｌ２８０ｋＷ，依照制冷期４个月２８８０ｈ计算，为１．１７×１０“ｋＪ，折算成０．８ＭＰａ饱和蒸汽，为３７５００ｔ；冬季采暖平均负荷为４６２７ｋＷ，以采暖期３个月２１６０ｈ计算，为３．６×１０”ｋＪ，折算成０．８ＭＰａ饱和蒸汽为１５０００ｔ；校区卫生和生活热水负荷全年约为１３０００ｔ；食堂用蒸汽负荷全年约为６５００ｔ，合计全年蒸汽需求量约为７２０００ｔ，若按照燃气轮机机组年利用４０００ｈ计，设计热负荷为１８ｔ／ｈ，最大热负荷３２ｔ／ｈ．从机组运行安全和成本考虑，采用燃气轮机＋余热锅炉＋蒸汽制冷机的配置方式，即采用２套单机功率为３５１０ｋＷ的Ｃｅｎｔａｕｒ－４０燃气轮机，每机配置１台余热锅炉，产汽量为９—１５ｔ／ｈ．选用４台以０．８ＭＰａ蒸汽为热源的双效蒸汽溴化锂吸收式制冷机组，每台冷负荷为６１３５ｋＷ，作为冷源提供夏季空调所需负荷；冬季采用０．４ＭＰａ的蒸汽，使用２台热负荷为４３７２ｋＷ的板式热交换器供空调用热水．２ＣＤＭ的引入ＣＤＭ指发达国家通过提供资金（从发展中国家购买ＣＯ：的减排量）和技术的方式，与发展中国家开展项目级的合作，通过项目所实现的温室气体“经核证的温室气体减排量”（ＣＥＲ），由发达国家缔约方用于完成其在《京都议定书》的承诺．为确保ＣＤＭ项目的环境效益和带来长期的、实际可测量的和额外的减排量，需要建立１套有效的、透明的和可操作的ＣＤＭ方法学．该方法学主要包括：建立基准线的方法学、确定项目边界和泄漏估算的方法学以及减排量和减排成本效益计算的方法学．２．１方法学适用该校能源中心设计的以热定电的ＣＣＨＰ提供电力、热量及冷量满足设计冷量与热量的需求，并能向校区其他用电负荷供电，使校区少向电网购电．由于采用ＣＣＨＰ后燃料利用效率显著提高，燃烧天然气的发电电量抵消原由华东电网提供的电量，同时减少电力在运输和分配中的损耗，因此，该项目能减排大量温室气体，是应用ＣＤＭ的基础．该方案分析采用经批准的基准线及监测方法学ＡＭ００１４的０２版，属于能源行业（可再生／不可再生）．２．２基准线确定天然气热电冷联产系统的温室气体减排主要来自以下几个方面：（１）用低碳富氢的天然气发电代替燃煤锅炉；（２）较之传统的用能方式，能源利用效率显著提高；（３）制冷系统采用溴化锂吸收式制冷取代部分压缩式制冷，减少电力消耗，也避免氟化物制冷物质向自然界的散逸．［４１对于满足新校区冷热负荷需求，除上述提到的方案，ＣＤＭ替代方案还有：风冷热泵＋燃气锅炉；冰蓄冷＋燃气锅炉等．后者对电力依赖大，且初投资也远高于对比案，运行管理也复杂；前者往往难以同时匹配冷热负荷，且外界环境对机组效率影响很大，易造成运行时的冷量或热量的浪费或不足，另外机组选型过大不仅投资浪费且增加运行成本．所以恰当并且保守的基准线情景为：电制冷冷水机组＋燃气锅炉热水采暖．该方案的初投资低，技术与项目的实施和运行管理成熟；方案的边界为电网电力来源与天然气管网供应，电网电力来源包含产生电力的动力来源为火电及水电等．ＣＤＭ项目会取代那些从电网获得的那部分电力的当量温室气体排放．２．３项目边界该项目采用以热定电的ＣＣＨＰ，输入来自管网万方数据６２上海海事大学学报第２９卷的天然气，输出为校区负荷所需的冷、热、电．项目的边界严格为此ＣＣＨＰ．项目排放完全取决于天然气输入，而减排量可由联供系统发出的电、产生的热量、冷量决定．２．４额外性所谓额外性，指如果不能获得来自发达国家的纯粹用于温室气体减排目的的额外资金，该项目不会自然发生，带来的温室气体减排效应也不会实现．２．４．１上海在发展ＣＣＨＰ中普遍存在的问题¨ｏ２．４．１．１目标和规划方面根据国外的经验，发展ＣＣＨＰ机组是１项系统工程，靠单个企业或部门的局部行为难以实施，必须制定地区发展热电冷三联供机组的目标和系统规划．但上海至今没有１个明确的推广ＣＣＨＰ机组的战略目标以及具体的规划性意见，各项目实施单位处于“散兵游勇”式的自发探索状态，缺乏具体目标和规划指导．２．４．１．２技术措施方面（１）缺乏前期论证的评价体系．从上海试点单位的实施情况分析，目前尚缺乏１套发展ＣＣＨＰ机组的评估体系和标准，造成某些项目出现热电负荷计算失误，投资效益低下；在消防、电力及燃气等配套设施的设计中，屡屡发生技术、管理的矛盾，延误项目进度．（２）系统设计技术不完善．目前尚缺乏系统设计的技术依据，如现场适用性、热电负荷计算以及在环保和消防等方面的设计规范和标准等．２．４．１．３政策和管理方面（１）项目审核的系统规范问题．由于ＣＣＨＰ机组的实施依赖燃气供应、电网连接及备用电保障和消防安全等内容，缺乏明晰的系统标准．各部门通常“一事一议”，存在一定的随意性．（２）电力上网和并网的审核规范．凡是成功的ＣＣＨＰ机组项目，都允许其机组上网、并网，实现系统内能源的供需平衡，但目前上海对上网和并网技术的审核缺乏明确规范．（３）缺乏收费的规范性．在建设ＣＣＨＰ机组中，存在众多的不合理收费现象，如管线接入费、减压装置费、电力接入费、备用电容量费和电量费等，缺乏规范的标准和透明度，不利于推进燃气ＣＣＨＰ技术的应用和发展．２．４．２运行成本和初投资…对方案进行投资估算和运行成本测算．本案为：建设规模为２套单机容量为３．５１ＭＶ燃气轮机＋余热锅炉＋蒸汽溴化锂制冷的ＣＣＨＰ方案；比较方案为：电制冷的冷水机组＋热水采暖方案．２个方案的投资费用比较见表１．表１投资费用万元项目本案比较方案工程投资费用１２３９９．５５６２６．０３５ｋＶ变电站费用２５５１．２２５５１．２注：对于本案的３５ｋＶ变电站费用．考虑维修停运时的电力需求容量．在成本测算中，天然气含税价格按１．９０元／ｍ３计，高峰电价按０．７９９元／（ｋＷ・ｈ）计，低谷电价按０．３６３元／（ｋＷ・ｈ）计，水费按２元／ｔ计，本案定员按１６人计，比较方案按６人计，机组利用小时本案按４０００ｈ计，比较方案按３０００ｈ计，折旧年限按１５ａ计．年运行费用比较见表２．表２年运行费用万元项目本案比较方素燃料费（天然气）ｌ８８９．３６５３４．６６电费一ｌ４７３．８７ｌ２“．３０水费１７２．８０１２２．４０工资福利７０．５６２６．４６运行雏护费３５９．３３１６７．２０折旧费７５８．５９４２３．５６总计ｌ７７６．７７２５１８．５８比较方案中用电为纯消耗，而本案中电费为负值，是将能源中心耗电减去燃机发电得到的收益．本案初投资高达１２３９９．５万元（已扣除政府补贴），比比较方案多投资６７７３．５万元，通过运行费用的节省需长达９．１３ａ才能回收，如此之大的投资往往使人望而却步．２．４．３其他问题（１）天然气供应．本工程天然气供应管网接入校区的路径、天然气供应压力等尚待以后深入研究和论证．另外，东海的天然气价格尚未确定，现天然气价格暂按１．９０元／ｍ３（含税）计，实际价格还需物价管理部门最终确定．（２）本案配置２台发电容量为３５１０ｋＷ的燃气机组，机组容量选型时考虑不向电网倒送电．因此。