熱電聯(lián)產(chǎn)的定義和優(yōu)勢(shì)
無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家，還是發(fā)展中國(guó)家，能源系統(tǒng)的發(fā)展方向都是在減少能源消費(fèi)總量的前提下有效地滿足能源需求。提高能源效率的主要趨勢(shì)包括分布式能源、在發(fā)展智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上的需求管理、可再生能源電力零售、熱電聯(lián)產(chǎn)等。熱電聯(lián)產(chǎn)是采用不同類(lèi)型的化石能源和可再生能源，在統(tǒng)一的作業(yè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)電力熱力聯(lián)合生產(chǎn)的技術(shù)。
對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)的傳統(tǒng)理解是指熱電廠既生產(chǎn)電能，又利用汽輪發(fā)電機(jī)做過(guò)功的蒸汽對(duì)用戶供熱的生產(chǎn)方式。然而，隨著分布式能源的發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用其他類(lèi)型能源(包括可再生能源)實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)。例如，國(guó)際能源署的研究中羅列了多種將熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和可再生能源(包括生物質(zhì)能、地?zé)崮?、太?yáng)能等)有效結(jié)合用于發(fā)電制熱的范例。
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的專(zhuān)家認(rèn)為，對(duì)于未來(lái)的移動(dòng)式小型核電站來(lái)說(shuō)，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是提高利潤(rùn)率的需要。美國(guó)戰(zhàn)略能源分析聯(lián)合研究所(JISEA)研究了小型核電站和風(fēng)電站聯(lián)合運(yùn)行實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)作業(yè)的不同方案，結(jié)果表明，核電站和風(fēng)電站協(xié)同運(yùn)行的情況下，通過(guò)熱電轉(zhuǎn)換和整體利用，可最大程度地減少能量損失，提高利潤(rùn)率。
歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)促進(jìn)協(xié)會(huì)(COGEN Europe)認(rèn)為，作為現(xiàn)代能源發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，熱電聯(lián)產(chǎn)是優(yōu)化能源利用的內(nèi)在需求，并具有以下優(yōu)勢(shì)：
——使用效率和將一次能源轉(zhuǎn)換為熱能和電能的效率較高;
——可提高工業(yè)和商業(yè)用戶通過(guò)分布式能源技術(shù)消費(fèi)電能和熱能時(shí)的經(jīng)濟(jì)效率(電量和熱量流失較小，滿足分散的用戶需求);
——通過(guò)改善生產(chǎn)能力為熱力電力市場(chǎng)創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)條件;
——通過(guò)提高燃料的經(jīng)濟(jì)性來(lái)降低溫室氣體排放量;
——通過(guò)降低能源消費(fèi)來(lái)提高能源安全，降低對(duì)能源進(jìn)口的依賴，(通過(guò)智能電網(wǎng)和分布式能源等技術(shù))確保供熱供電不間斷。
全世界熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展情況
2016年，全球熱電聯(lián)產(chǎn)總裝機(jī)達(dá)到755.2吉瓦。其中亞太地區(qū)裝機(jī)占比46%(以中國(guó)、印度和日本的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)為主)，歐洲地區(qū)裝機(jī)占比39%(尤其是俄羅斯的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)較大)，中東、非洲和其他地區(qū)占比15%(主要集中在非洲北部和南部)。到2025年，全球熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)有望增至972吉瓦(年均增長(zhǎng)2.8%)。歐洲是熱電聯(lián)產(chǎn)的傳統(tǒng)市場(chǎng)，亞太地區(qū)是熱電聯(lián)產(chǎn)的主要增長(zhǎng)市場(chǎng)，其裝機(jī)占比已接近50%。
歐洲地區(qū)政策是當(dāng)?shù)匕l(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的主要激勵(lì)和引導(dǎo)因素。2012年歐盟《能源效率指令》(第2012/27/ЕС號(hào))替代了此前的《熱電聯(lián)產(chǎn)指令》(第2004/8/ЕС號(hào))。根據(jù)歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)路線圖，到2030年，熱電聯(lián)產(chǎn)將滿足歐洲20%的發(fā)電和25%的制熱需求，而在2015年，歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電和制熱占比分別為11%和15%(最近幾年歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電制熱比例較為穩(wěn)定)。歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)主要集中在德國(guó)，熱電聯(lián)產(chǎn)在國(guó)內(nèi)電力結(jié)構(gòu)中占比最大的是斯洛伐克。
歐盟發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的側(cè)重點(diǎn)是應(yīng)用可再生能源和小型分布式能源來(lái)滿足分散的用戶需求，同時(shí)達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效率和能源效率指標(biāo)。歐盟熱電聯(lián)產(chǎn)中可再生能源占比已從2010年的15%升至2015年的21%，使用的主要燃料依舊是天然氣(2015年天然氣在熱電聯(lián)產(chǎn)燃料中的占比為44%)。未來(lái)，中國(guó)、印度等亞太地區(qū)國(guó)家的大型熱電聯(lián)產(chǎn)需求將持續(xù)增長(zhǎng)。
對(duì)于俄羅斯來(lái)說(shuō)，熱電聯(lián)產(chǎn)并非新型技術(shù)，早在蘇聯(lián)時(shí)期的供電和供熱系統(tǒng)中就已經(jīng)大量使用，當(dāng)時(shí)在城市和大型工業(yè)中心布設(shè)大型裝機(jī)的熱電廠后，熱電聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用主要用于在嚴(yán)寒天氣實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。如今在俄羅斯，盡管熱電廠的產(chǎn)量絕對(duì)水平有所下降，但熱電廠在國(guó)內(nèi)電力生產(chǎn)中的占比持續(xù)維持在三分之一以上，在熱力生產(chǎn)中的占比接近二分之一。
從1995年至今，俄羅斯國(guó)內(nèi)熱力生產(chǎn)減少了25%以上，其中熱電廠的熱力生產(chǎn)減少了19%。俄羅斯國(guó)內(nèi)發(fā)電量逐漸增長(zhǎng)，但熱電廠的發(fā)電量從2010年開(kāi)始已經(jīng)減少了4%。熱電廠在發(fā)電制熱中使用減少的趨勢(shì)顯示為裝機(jī)負(fù)荷逐漸降低，同時(shí)隨著設(shè)備的老化，不可避免地會(huì)帶來(lái)單位投資費(fèi)用的上漲。生產(chǎn)商使用效率的降低和熱電廠裝機(jī)負(fù)荷的減少也使得消費(fèi)者的費(fèi)用壓力逐漸增加。
專(zhuān)家認(rèn)為，熱電廠使用效率低下的解決方案之一，可以像歐洲國(guó)家那樣，引導(dǎo)大型電力裝機(jī)轉(zhuǎn)為很多小的分布式裝機(jī)，并使之更加接近能源用戶，以此來(lái)提高使用效率。但是，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，到底是應(yīng)該對(duì)大型熱電廠進(jìn)行改造升級(jí)，還是應(yīng)該建設(shè)新的裝機(jī)，這取決于一系列因素。
與大型熱電廠相比，小型熱電廠的單位燃料消耗相對(duì)較少，總投資成本較低，因此在能源成本較高的國(guó)家很受歡迎，比方說(shuō)歐盟。正因?yàn)榇?，在歐盟國(guó)家，小型核電站比較有發(fā)展前景，盡管核電站的單位基建成本很高(見(jiàn)表1)。在俄羅斯，除了分布式的小型熱電廠外，改造原有熱電廠和新建大型熱電廠依舊符合經(jīng)濟(jì)利益的需求。
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