區域型分布式冷熱電聯供能源系統的規劃設計

  1 前言

 

  分布式冷熱電聯供能源系統(DES/CCHP)是在20 世紀70 年代后期，伴隨著“石油危機”后世界天然氣的快速發展而開發、應用并已經趨于成熟的技術。它可以是“區域型”的，也可以是“樓宇型”或“用戶型”的。當前，中國正在完成工業化和城市化進程，而此進程必須在提高能效、減排CO2 的條件下實現。DES 在經濟效益、能效、碳減排三方面都是比較好的組合方案，這就決定了DES/CCHP 必將成為我國工業和商住能源終端供應保障的主要模式。

 

  在這個時刻， 科學地認識和發展適當規模的DES系統十分重要，中國必須從自身的國情出發，在“樓宇型”和“區域型”兩種DES 類型中做出選擇。

 

  2 區域型與樓宇型分布式能源系統的發展回顧和適宜條件比較DES/CCHP 是上世紀70 年代末先在美國、隨后在歐洲和日本等自由市場經濟國家發展起來的。當時它們都已實現了工業化和城市化，城區布局已經定型，新建DES 只能立足于已有條件“見縫插針”。

 

  所以從數量上看， 絕大多數DES 都是不涉及城市中道路開挖、管線敷設的“樓宇型”或“用戶型”。少數幾十兆瓦級的“區域型”DES 項目主要建在能源密集的工業區或中央商務區(CBD)，而且也有一個逐步擴展的過程。例如美國最大的、位于Chicago 市中心的區域供冷系統(DCS)，就是在2×104US.RT(美國冷噸，1US.RT=3.517kW，下同)規模的基礎上，逐漸向周圍用戶拓展而達到10×104US.RT 規模的。

 

  迄今在中國國內，不論在分析論述還是在工程實踐上， 大都是針對樓宇或用戶的熱電聯產(CHP)和冷熱電聯供(CCHP)。典型的如醫院和機場，建筑面積不過幾十萬平方米， 輸送范圍也不過幾百米，用戶都在同一個法人單位之內，不存在市場交易問題。“樓宇型”或“用戶型”DES，由于其規模小(一般小于10MW)、終端負荷品種少、需求時間段較單一，導致單位投資高(常常超過1 萬元/kW)，設備和系統的能效均較低、年運行時間較短，只有在特定的經濟條件下才具有競爭力。但也正因為其“小”，不涉及公共空間資源，經濟關系單純，易于決策。

 

  “區域型”DES 則正好相反，投資少(一般4000~6000 元/kW)、能效高(70%~90%)、運行時間長(年運行時間4500h 以上)，因而經濟上極富競爭力。但顯然， 在上述已經發展成熟的自由市場經濟國家，能夠找到一個建立幾十兆瓦規模的DES/CCHP 的工業區或CBD 并不很容易。

 

  表1 是被廣泛引用的美國DES 統計數據。從中可以看出， 數量只占不到3%的平均規模78MW的“區域型”DES 占到了總裝機容量的近一半；而小于10MW 的“用戶型”DES，數量占90%以上，裝機卻只占30%。“用戶型”DES 在美國能夠得以發展，是因為其財務分析條件與中國完全不同， 例如，占投資大頭的微型燃氣輪機在美國本土的財務評價中遠沒有在中國的項目中那么貴。

 

  3 “十二五”期間適于中國國情的分布式能源發展戰略選擇中國必須從自身國情出發，在“樓宇型”和“區域型”兩種DES 類型中做出選擇。中國當前發展天然氣DES/CCHP 所必須考慮的基本國情包括：

 

  ① 中國并不是自由市場經濟， 而是以地方政府為主體的“有社會主義特色的市場經濟”，集中規劃、辦大事的能力遠非自由市場經濟可比。

 

  ② 不同于100 多年來已經實現了工業化和城市化的西方國家，中國正處于快速實現工業化和城市化的中期，未來十幾年內將集中建設一大批總量有可能超過現有存量的新工業園區和新城區。

 

  ③ 中國是世界第一人口大國， 絕大多數城市居民將主要居住于高層、密集的住宅小區內(不論是商品房還是保障性住房)，而不是像西方的“別墅群”內，這有利于居民能源終端需求的集約化供應。

 

  ④ 受土地資源所限， 中國的城市規劃不可能像西方那樣把工業、CBD、住宅三種功能區散布在廣闊的空間上并分隔開來，多半是集成布置。這使得中國的區域型DES/CCHP 有可能把工業用蒸汽、建筑物空調、采暖和居民生活熱水4 種終端需求的供應集成在一起，從而獲得最高的能源利用效率。

 

  ⑤ 21 世紀的第二個10 年，是中國與發達國家同時進入智能電網的時代。與智能電網互補雙贏的DES，既能夠幫助電網調峰和保障供電安全，也可以使DES 所發的電力實現就地直供， 從而進一步發揮DES 的優越性。

 

  ⑥ 歷經40 年的發展，DES 的各種單元設備技術和系統集成技術都比上世紀70 年代有了長足的進步。這使得中國能夠發揮“后發優勢”，實現“跨越式發展”，結合國情集成創新。采用現代系統科學、信息科學、管理科學與各種能源轉換、傳遞科學和技術，按照熱力學第二定律和經濟學理論，在對各種冷熱電用戶8650h/a 變負荷統計分析的基礎上，集成各種最新的燃氣作功發電技術、制冷技術、熱泵技術、可再生能源利用技術、強化傳熱技術，建立系統模型、優化求解， 從而得到在經濟效益、能效、碳減排三個方面都比較好的組合方案。而不是簡單地跟在某些西方項目的后面照貓畫虎，或者把DES 簡單化地理解為熱電聯產加上吸收制冷而隨意、粗放地規劃。

 

  基于對上述這些基本國情的考慮，結論不難得出：從“十二五”規劃開始的一個歷史時期內，中國必須抓住與天然氣同步發展，與新工業區、新城區同步建設的歷史機遇，集成創新，及時規劃建設一大批區域型DES/CCHP 項目，使中國新建設的工業區和商住區的能效達到世界先進水平。

 

  至于現有區域能源集約化改造以及新區中區域型DES 難以囊括的個別邊遠、特殊地方，因地制宜地采用“樓宇型”或“用戶型”DES/CCHP，當然是必要和可能的，與發展區域型DES 并不是相悖的。

 

  但是如果因片面強調“樓宇型”或“用戶型”DES 是舶來的“正宗”而錯過了上述發展區域型DES 的歷史時機，就要犯下追悔莫及的大錯誤。更何況，對于國家能源保障和能源利用效率的大局來說，一個區域型DES 抵得上成百上千個樓宇型DES，并且經濟性和能效都要好得多。

 

  4 區域能源終端需求的內涵和集成優化潛力

 

  能源的終端需求主要包括工業、商住、交通、有機化工四大部分。DES/CCHP 所服務的工業、商住兩部分能源終端需求在總能耗中的比率，在美國為50%，而在目前的中國則為85%。

 

  4.1 工業和商住能源終端需求的內涵

 

  4.1.1 工業用能

 

  工業有兩大類：在化工、冶金、建材、造紙、醫藥、食品等“過程工業”終端用能中，各種溫位的熱量(相當大一部分以低壓蒸汽為介質)占大多數，其次是用于驅動泵、壓縮機等的電力；而機械、電子、輕工、紡織等“離散制造業”的終端用能主要是電力，其次是廠房供冷供暖，也需要部分熱或蒸汽。

 

  4.1.2 商住用能

 

  商住用能也有兩大類：一類是取決于建筑物面積的，就是采暖和空調制冷。在我國北方地區，不論哪種類型的建筑物采暖都是必須的，而空調制冷則對于公共建筑是必須的；南方地區居民住宅安設空調的目前也有一定比率，但尚未普及。另一類是取決于人口的，即生活用熱水(主要是洗浴和炊事用)，主要在住宅和賓館。當然，這兩類都還包括電力，用于照明、家用電器等等。按照住建部的統計，我國建筑物終端用能中，采暖空調占65%，熱水占15%，電力占14%，炊事用燃氣占6%。

 

  4.2 區域能源終端需求集成優化潛力

 

  傳統的供能模式一直是分產分供。終端需求的電力目前絕大多數是由煤和天然氣等化石能源的化學能燃燒轉換成熱能，再通過布雷頓循環和卡諾循環作功而產生的，發電效率最高不過45%~60%，其余溫度低的熱能沒有利用，作為“廢熱”排放到環境中。而另一方面，工業用200℃左右的低壓蒸汽、商住用60~70℃左右的供暖和生活熱水等很低品位的熱，用天然氣在燃燒溫度高達1400℃的鍋爐中燃燒產生，是典型的“高能低用”[5]。熱力學第二定律決定了由化學能轉換為電和熱的最高效途徑是冷熱電聯供分布式能源系統DES/CCHP， 就是把三者集成起來，燃料先發電，再用低品位余熱“聯供”蒸汽和熱水，實現“高能高用，低能低用，溫度對口，梯級利用”的科學用能，效率可達80%以上。

 

  當我們從新工業區和新城區能源供應保障和高效利用的視角，從實現中國的低碳工業化和城市化的大局來看待上述潛力的時候，就不會把思維局限在一座座樓宇、一個個單位內；而是要立足于前述六項中國的國情特點，從宏觀的區域能源規劃的高度考慮工業和商住冷、熱、電、汽各種終端能源需求的集成優化。文獻[6]在分析美、中兩國的工業終端能效分別為80%和52.9%的原因時指出，決定性的因素是工業燃料中煤所占的比率，美國是9%，而中國則是62%，是由于中國未采用天然氣CCHP 的能源供應系統所致。文獻[3]分析了當前中國發展天然氣DES/CCHP 的創新機遇，指出北方的集中供暖(DHS)、南方的區域供冷(DCS)以及工業園區的集約化能源供應服務， 是中國區域型DES 規模化的基礎。DCS 和DHS 與天然氣聯合循環調峰發電、余熱集中供熱水相結合構成的DES/CCHP 是在現代中國條件下的集成創新， 能夠達到遠高于西方DES的能源利用效率。

 

  5 中國特色的區域型DES/CCHP 的基本模式

 

  5.1 挖掘發電用天然氣提高能效的潛力

 

  天然氣聯合循環電站提高能效的潛力有兩方面：一是抽出低壓蒸汽供給工業用戶取代直接燃用天然氣或煤的鍋爐；二是利用燃料發電后40%排放的廢熱。前者相當于工業CHP，只不過聯合循環電站建設時只考慮了調峰，而沒有注意與工業熱用戶的結合。在新建的工業園區中，在注意規模大小、空間布局、蒸汽參數、使用時間特性等各方面協調配合的情況下，是不難實現的。

 

  燃料發電后40%的廢熱，有余熱鍋爐排煙和汽輪機乏汽的冷凝潛熱兩項。最新設計的排煙溫度已降低到100℃以下。因為天然氣含氫量大、煙氣水露點高于60℃，顯熱、潛熱都有。乏汽的冷凝潛熱通過復水器傳遞給循環冷卻水，夏季溫度約30~38℃，冬季為20~28℃。顯然，直接用這些“廢熱”供暖、供熱水并不現實，但它們可作為熱泵供暖、供熱水的熱源。與目前熱泵系統廣泛采用的地熱源(14~20℃)、海水源(3~6℃)比較，溫位高、相應的能效比(COP)大、取用成本低且方便，具有很好的經濟效益。

 

  熱泵供生活熱水的創新流程是：原水首先利用16h/d 運行的天然氣聯合循環電站汽輪機乏汽冷凝潛熱加熱到25~35℃， 然后再與煙氣換熱升溫到約50℃[7]， 通過大部分埋地的塑料管網泵送到各個熱水用戶的負荷中心， 再用熱泵升溫到60~70℃，儲存于熱水罐中，供每日傍晚集中使用。冬季廢熱把原水從小于10℃加熱到50℃， 承擔了70%~80%的加熱負荷；在50℃的基礎上進一步用熱泵提升10~20℃， 能效比從海水或淺層地熱的溫度提升大得多， 因此能耗費用極低。儲罐中60~70℃熱水的經濟輸送距離約1km。實例分析表明，熱水成本主要由管網等設備折舊和熱泵耗能構成， 約為每噸10多元。以20 元/t 價格售出(電/燃氣熱水器熱水價為24~44 元/t)時電站可獲相當于售電收入1/4~1/2 的經濟效益(取決于供熱與發電規模的比率關系)。

 

  新規劃建設的電站選址靠近工業、商住等負荷中心區，規模與用熱互相協調適應。由于50℃的經濟輸送距離可以長達10km， 因此電站余熱利用可以覆蓋數十平方千米的區域。已建成的遠離工業、商住區的電站必要時可以搬遷過來。原來廢棄的低溫熱只要能利用一半， 天然氣能效就可以由45%~55%提高到65%~75%， 既改善了天然氣發電的經濟性和電廠對天然氣價格的承受能力，又提供了廉價、高效的終端用熱(蒸汽)服務。

 

  5.2 向居民供應熱水的可操作性

 

  在新開發的城區，集約化生產的熱水的用戶有三類：第一類是賓館、酒店；第二類是在企業工作的外來職工宿舍；第三類是各個新建的住宅小區居民(少數散居的原住居民暫不考慮)。政府可以考慮規定新建小區的房地產開發商把熱水管、水表安裝到每戶，攤到房價中的費用不       到5 元/m2，可包括在開發商的購地價格中(目前各地開發商的購地成本折算到售房價格中至少1000 元/m2，5 元/m2 可以說是小巫見大巫)。居民入住后，所消費的熱水費同樣可由物業管理公司按月耗量代收，目前已有越來越多的小區用傳統技術(蒸汽加熱)提供熱水供應服務，收費并無困難。

 

  住在廉租房中的、原來并不奢望享受熱水服務的城市低收入群體，也可以享受到生活熱水這樣的改革開放成果，辦法是把這筆費用(每人每月約1t熱水，20 元/t，每年240 元)納入低保補貼中。全國2800 萬城市低保人群需增加財政支出約70 億元/a，但如果今后10 年新建住區普遍采用廢熱供熱水，則可節能1×104t 標煤/a，價值1000 多億元，社會效益十分巨大。

 

  5.3 熱泵+電站廢熱供暖的可操作性

 

  傳統的DHS 用的是DES 的汽輪機0.8MPa 高參數抽汽， 創新改進是采用乏汽和0.02~0.08MPa低參數抽汽，加上熱泵升溫。因為燃氣輪機聯合循環電站熱電比只有1.2，用0.8MPa 高參數抽汽供暖不僅供暖范圍很小，而且是高能低用。解決辦法是把10~20km 外大型(吉瓦級)燃煤電站的廢熱藉溫升50~80℃的循環熱媒水遠程輸送到城市中心，用COP=5~6 的熱泵升溫供暖。按照1.5km 的經濟輸送半徑，根據負荷密度，劃分若干個5km2 左右大小的區域，每個區域規劃1 個天然氣DES/CCHP 能源站(約100MW 級)，供熱能力達到數百萬平方米建筑面積。筆者曾計算過一個典型的利用廢熱供暖、供熱水的實例。20km 以外的遠程電站乏汽加上0.02~0.08MPa 低壓抽汽的冷凝潛熱， 通過10~90℃的循環熱媒水輸送到采暖負荷中心，通過3 級串聯的熱泵， 利用55~10℃低溫部分的熱源使采暖二次循環回水從45℃升溫到53℃，再與90~55℃高溫部分直接換熱到60℃，循環供暖。一個利用遠程燃煤電站300MW 汽輪機廢熱的DES，可給900×104m2 建筑物供暖， 與傳統的用0.8MPa 抽汽加熱循環熱媒水供暖相比，年經濟效益8000 萬元。

 

  5.4 區域供冷站DCS 與天然氣DES 的結合區域供冷是類似于北方的集中供暖系統、在一定規模區域內由制冷站通過循環管網向各個用戶供應空調冷水的系統。它有能效高、同時使用系數小因而冷機投資低、節約用地和運行人員、沒有噪音和熱島效應等優勢，最近在我國發展很快。日本總結了DCS 應用10 多年的經驗，得出DCS 比中央空調和分體空調效率高12%的結論。DCS 的主要用戶是公共建筑特別是CBD，以及離散制造業工廠的廠房。隨著人民生活水平的不斷提高，將有越來越多的居民住宅成為DCS 的用戶。

 

  傳統的DCS 與天然氣DES 的結合是采用DES的汽輪機0.8MPa 抽汽吸收制冷， 這幾乎已經成為思維定勢。這種模式有幾個問題，一是同樣規模的吸收制冷機組效率不如電制冷機組高；二是當蒸汽輸送距離較遠時及實際運行的冷負荷波動致使蒸汽流量大幅度波動時， 熱能和壓力能損失都很大；三是停機再開時蒸汽管線疏水問題較大。更重要的是，在智能電網實現以后，夜間運行蒸汽吸收制冷遠不如采用低谷價網電制冷經濟，而再上一套電制冷用于夜間運行，投資將增加1 倍。因此，在即將到來的智能電網時代，DCS 與天然氣DES 結合的創新模式是采用電壓縮制冷。按冷水輸送不大于1.5km的規模規劃DCS 冷站， 較大規模的DES 可以帶幾個DCS 站。DES 晝開夜停，夜間DCS 用低谷網電運行。作為天然氣DES/CCHP 能源供應服務公司一部分的DCS，平段和峰段應用DES 按上網價格直供的電力[大致比下網電價低0.1 元/(kW·h)]，夜間采用低谷價電制冷，可使財務狀況進一步改善，有利于DES/DCS 快速推廣。

 

  6 終端負荷估算和配置原則：從“以熱定電”到“以電為龍頭”在煤電效率只有35%的歷史時期，CHP 的電力裝機容量與供熱量相匹配才能得到最高的聯產效率，所以必須盡可能利用“供熱”的條件實行熱電聯產，通過“以熱定電”來確定電力裝機容量是很自然的。而在天然氣DES/CCHP 的歷史時期，情況已經完全不同，“以熱定電”原則不再適用[9]。

 

  耗電量是一個國家經濟發展的重要指標。本世紀以來，隨著中國經濟總量迅速擴大和產業結構向制造業大國轉型，電力彈性系數一直保持在1.0 左右，而且今后還會保持一段時間。中國總耗電量從2003 年的1.9×1012kW·h 翻一番到2009 年的3.7×1012kW·h，用了6 年時間。按照規劃，再過6 年即2015 年將再增長60%，達到6×1012kW·h。2003 年中國人均耗電量還不到1500kW·h， 是美國人均耗電量1.5×104kW·h 的1/10，新加坡7000kW·h 的1/5。

 

  隨著經濟快速發展，2015 年中國人均耗電量將達到5000kW·h。在“十二五”的區域能源規劃中，作為反映經濟發展的基本指標，新工業區或城區人均耗電量取7000kW·h/a 左右、農村地區取3000kW·h/a左右作為能源規劃的指標應是較適宜的。

 

  中國的電力負荷大部分在東部，水電和燃煤火電大部分在西部，西電東送是中國電力布局的一大特點。供電安全保障和智能電網的運作都要求在負荷中心興建一大批分散的電源， 因此天然氣DES/CCHP 發電量便成為“十二五”區域能源規劃中一個重要的指標。在沿海經濟發達地區，人均耗電量遠大于全國平均數。以深圳為例，2009 年人均用電量已達6555kW·h/a，預計2015 年將達到8500kW·h/a以上。在每一個工業園區或新城區負荷中心，根據經濟發展程度和終端能源需求強度的不同，除了依靠西電和省內大型煤電、核電之外， 規劃1/4~1/2耗電量依靠本地DES 生產， 對保障供電安全是十分必要的。按照天然氣DES 調峰發電4500h/a 計，對于一個30 萬人口的新區，就需要設置一個150~300MW 裝機容量的DES，這就是“以電為龍頭”開展能源規劃的道理。

 

  對上述30 萬人口的新區，除30 萬人的生活熱水是基本需求之外，分布式能源站所承擔的區域內冷、熱、電、汽負荷取決于本區域的氣候條件、經濟發展程度和產業構成情況。顯然，任何一個區域型DES/CCHP，不論季節、不論晝夜，冷、熱、電、汽負荷的生產和需求總是相互匹配是不可能的。一方面，這就需要進行優化設計，構建一個柔性的、對負荷變化適應性很強的CCHP 系統，能夠在各種負荷條件下盡可能保持高效；另一方面，還需要兼顧DES的調峰職能， 例如在春秋季節沒有空調和供暖負荷， 那么對沒有蒸汽負荷的DES 按照調峰需求運行時，供應生活熱水就是提高能效的唯一手段。在這種新的格局下，是否能夠有一個系統構建的通用準則和一個衡量能效水平的通用指標，還需要在今后若干年的創新實踐中去總結、凝練。但不論如何，不能再套用“以熱定電”準則和“熱電比”的指標了。

 

  7 區域型DES 的類型和規模中國地域遼闊，各地的氣候條件、經濟發展程度和產業構成千差萬別，但若充分利用中國國情的共性特點，就能夠最大限度地發揮冷、熱、電、汽多種終端能源需求集成互補的優勢。依據產業類型不同，大致可有以下3 種類型：以過程工業園區為主體的區域，特點是耗熱(或蒸汽)量較大；以離散制造業為主體的區域，除電耗外，廠房耗冷、熱負荷較大；商業或三產中心區，建筑物供暖和空調負荷較大。而依據地域氣候條件劃分，則有兩大類型：北方地區供暖負荷時間長、耗量多；南方地區則是空調負荷時間長、耗量多。各種類型的共同點是都有可能集成附近居民用生活熱水的負荷。

 

  區域型DES 的規模確定也有其自身的規律。由于涉及到電站的布局，供冷、熱(水和蒸汽)管網的規劃建設， 所以DES 的范圍最好是與行政或產業的區域劃分相一致。例如，在“十二五”規劃中深圳市在其北部規劃了20 個各有特色的工業園區， 可以作為DES 規劃的基礎。當然，并不排除在考慮介質經濟距離之下，將一個行政區內的2 個或3 個園區整合在一起做一個區域能源規劃。

 

  DES 終端載能介質的經濟輸送距離大致是：

 

  ① DES 電站10kV 電力直供的經濟距離約為3km 左右。但大型電站覆蓋的區域不受此限，因為調峰電站接入110kV 或220kV 電網后經濟輸送距離要遠得多。

 

  ② 電站廢熱供應的50℃熱水可以送到幾千米外的熱水站用熱泵升溫儲存，每個熱水站可以覆蓋半徑約1km 范圍內的用戶。

 

  ③ 住建部最新規范，5~12℃制冷水的經濟輸送半徑不大于1.5km， 可據此規劃DCS 冷站設置。

 

  在智能電網架構下， 接入電網的DCS 白天用能源站直供電，夜間用低谷網電，不用蒸汽，所以距離DES 多遠沒有關系。

 

  ④ 有供暖負荷地區DCS 與DHS 是同一套設備，共用一組管線，機組夏季制冷、冬季按熱泵運行。關鍵是不同地域冬夏冷熱負荷不同，可通過參數的優化設計及循環冷(熱)媒水的溫升、流速的優化調節，構建一個柔性的系統來滿足。

 

  ⑤ 1MPa 級低壓蒸汽的經濟輸送距離約為8~10km。

 

  根據目前正在規劃和建設的若干項目的情況分析，適合于上述中國區域型DES/CCHP 的基本模式和經濟輸送距離，能夠把工業和商住用能集成在一起，盡可能實現冷、熱、電、汽聯供的區域面積大致在10km2 的量級。規劃的通用步驟，一是按照人口和產業需求規劃一個適宜規模的天然氣DES 電站；按照居住人       口分布，規劃若干個熱水站。二是按照公共建筑包括工業廠房空調制冷和供暖負荷的空間分布，規劃若干個集中供冷(暖)站DCS(DHS)。

 

  三是根據工業蒸汽負荷的需求時間特性規劃聯供方案：16h/d 運行的、在經濟輸送距離內的可由電站抽凝式汽輪機同步供應；24h/d 運行的，原則上把用戶集成起來，構建一個適當規模的24h/d 連續運行的DES/CCHP 子系統。

 

  以珠三角地區為例，正在規劃或建設的珠海橫琴新區冷熱電聯供能源站、深圳光明新區調峰電站、中山嘉明燃機電廠二期、珠海高欄港區域能源站以及隨著“十二五”能源發展而有可能調整、改造的大鏟島廣前電廠、大鵬東部電廠等均屬于表2 中第1 類；中山南朗深南電廠、民眾鎮沙仔化工紡織園區電站、東莞東興冷熱電聯供電廠、廣州科學城北區“中新知識城”遠期、深圳鈺湖調峰電站、觀瀾中部組團能源站、清遠順德(英德)產業轉移園能源站等大體上屬于第2 類；以中山嘉明燃機電廠三期為代表的一批較大型工商住區能源站屬于第3 類；以廣州大學城分布式能源站為代表的中型工商住區屬于第4 類(參見華南理工大學《光明新區冷熱電聯供與中水回用專項規劃》、《中新知識城規劃建設熱電冷三聯供低碳經濟園區咨詢報告》、《佛山順德(英德)產業轉移工業園節能規劃》、《廣州大學城區域能源規劃研究》等研究報告)。

 

  在我國中部和北方地區，以超大城市中心區集中供暖、公共建筑空調，居民生活熱水三類負荷為主的DES，需要結合本文“5.3”中的遠程廢熱+熱泵提溫系統技術。供應一個幾百萬平方米建筑面積的城區的DES 大致需要第4 類到第3 類的機組規模，如大連的東港新區、天津的陳塘新區、北京的未來城、鄭州的雁鳴湖新區等。

 

  “十二五” 期間各地正在規劃的各類新區有成百上千個，總裝機容量將達上萬億千瓦。從各自的產業、規模、氣候特點出發，采用科學的系統工程方法，盡可能集成各類終端負荷，規劃設計出柔性的DES/CCHP 系統， 與新區同步建設， 就有可能使我國新增的工業和商住GDP 能效成倍地提高， 單位GDP 能耗大幅度降低。這是完成中國對世界承諾的2020年碳強度降低40%~45%的重要保證[3]。

 

  8 “十二五”期間發展DES 的支撐條件

 

  如何抓住這個與工業化和城市化同步、普遍推廣區域型DES/CCHP 的千載難逢的歷史機遇，這需要一系列支撐條件。

 

  ① 地方政府的發改委、能源局負有最重要的

 

  責任。需在轉變認識和觀念的基礎上，統籌環境、規劃、城建、電力等各部門，制訂好與各個新工業區、新城區總體發展規劃相協同的、以DES/CCHP 為核心的能源規劃。并且要主持項目的招標、建設，給與必要的金融和稅收優惠，授權特許經營，實施價格監管。

 

  ② 國資委下屬各大電力集團和地方電力、能

 

  源企業，包括準入的民營和外資企業是DES/CCHP的投資主體，也必須轉變觀念，從單純發電轉向冷熱電聯供終端能源供應服務，從習慣于獨資經營轉向與多個利益相關方協同合作。

 

  ③ 國營電網公司應認清智能電網與DES 相得

 

  益彰、互利雙贏的大趨勢，從習慣于獨家壟斷地位的心理束縛中解脫出來，與電力、天然氣、終端能源供應服務等企業聯手，打造效率領先于世界的中國DES/CCHP 產業，同時創出世界最高水平的電網安全保障模式和調峰機制。

 

  ④ 幾大國有石油公司也需要轉變觀念， 不要以從油氣產業鏈上、中游一直拓展到下游的全行業壟斷為目標，而是把協同地方政府、電力、電網各方，構建國家低碳、高效率的終端能源供應體系作為自己義不容辭的責任和崇高目標。協同國家發改委適時理順天然氣價格機制和天然氣上、中、下游市場機制， 協同其他各方推進各地眾多DES/CCHP項目的開展和產業鏈的發展壯大，并且在這一發展壯大過程中找到自己的位置。

 

  ⑤ DES/CCHP 系統從末端的能源供應服務到CCHP 設施的規劃、設計和建設，包括燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機、各種換熱設備、熱泵設施、制冷機組等上千套設備的研發制造，相應的各種冷、熱、汽管道的制造、安裝等等，將構建出一個龐大的低碳產業鏈，在未來5~10 年內，將推動若干個行業的發展、科技進步和集成創新，創造數以百萬計的就業機會。國家及地方有關部門需要及早制訂規劃，為這些新興產業的孵化提供適宜的條件，并且把它作為發展民營企業、吸納民間資本、調動民間力量的重要平臺。

 

  9 結語

 

  全世界都在盯著耗用世界19.2%能源、47%煤炭(2009 年)，CO2 排放已達65.3×108t(2008 年)、位居世界第一的中國(數據源自《能源政策研究》2010 年第6 期第8~21 頁)，如何在這個全球走向低碳能源的時代實現自己的工業化和城市化。2010 年中國已經成為世界核能與可再生能源發展最快的國家，但這并不能保障最近10 年內中國工業化和城市化的能源需求。這個保障，只能依靠高效利用快速增長的天然氣， 在工業和商住領域推廣DES/CCHP，在交通領域普及LNG 車船。與核能與可再生能源的發展不同，它所涉及的不僅僅是一次能源構成的改變，更是能源終端利用的深刻變革。“十二五”已經吹響了進軍的號角， 中國的有關各界應轉變觀念、抓住機遇、整合力量，走出這邁向低碳能源發展的關鍵一步。