大型燃气—蒸汽联合循环区域性热电厂优势体现在:单位发电耗气量低,平均每立方米天然气可发电5 kWh,有利于节约能源;由于机组容量大,单位千瓦造价低,仅为小型楼宇式分布式能源的40%以下;有利于优化电源结构,实现发电能源多元化;天然气发电有利于电网安全运行,增加电网调峰能力。
以北京为例,自本世纪初起,由于北京要承办2008年奥运会,环境治理就成为首要任务,又由于北京市的自有发电能力不足供电总量的50%,大部分电力要由外省市供应,因而北京决定要建设一批燃气—蒸汽联合循环热电厂(燃机热电厂),总容量约为460万千瓦。但是这批工程又遇到两大问题:一是由于天然气价高,优惠热电联产的气价也达到1.4元/立方米,导致上网电价高达0.5—0.55元/kWh。如北京草桥燃机热电厂气价按1.95元/立方米(含税),若气价上浮10%,则上网电价应为0.65元/ kWh,而北京目前用山西、内蒙古的煤电,价格才0.3—0.33元/ kWh。如果由政府来补贴的话,估计这批燃机热电厂全部投产后,需政府每年补贴28亿元以上。其次,陕甘宁的天然气供北京的量也有限。去年冬,北京市发生的天然气供需失衡就是很好的证明。
大型燃气—蒸汽联合循环热电厂发电量要全部或大部分上网,在电价无补贴的情况下,很难与火电竞争,要详细核算天然气价、上网电价、电量等技术经济指标;要详细考虑选择厂址。此类工程多在城市周边或工业园区建设,因而要注意厂区与周边居民区的噪音污染问题和厂址土地费用问题;考虑周边工业用户是否三班连续生产,以及冷、热用户的承受能力;还要考虑天然气长年的稳定供应、气价变化以及热电厂的承受能力。
因此很多科技人员建议发展小型楼宇天然气分布式热电冷联供工程。它适用于矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑,具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应对突发事件等综合功能。
由于占地小,小型楼宇分布式热电冷联供没有大型热电厂厂址选择的诸多限制因素,也可以认为发展小型楼宇分布式热电冷联供工程并不增加城市建设用地;由于工程小,造价低,政府只要出台支持发展的政策,其他如资金、设备和管理等问题都会自行解决。而大热电项目光购地费就是一笔不小的开支,如北京太阳宫燃机热电厂征地要135万元/亩,拆迁也需1.33亿元。
由于小型楼宇分布式热电冷联供工程实现自备电源,可以减少电力网的供电压力,使发电、输电、配电的基建投资大量减少。电力系统不用投资,就能够增加发供电能力,提高地区自发电的比重。
此外,由于大型燃气—蒸汽联合循环热电厂的发电要全部上网,但是同时电力系统要考虑传统电的低价电,上网电价又不能太高。而小型楼宇分布式热电冷联供工程实现电力自给,可以减少电力系统的购电量,尽管天然气价格高,发电成本高,但远比电力系统的售电价低,因而有明显的效益。
但小型楼宇分布式热电冷联供工程也有不足:由于机组容量小,发电效率较低,平均每立方米天然气只能发3 kWh电;在目前国家未出台新支持政策的情况下,发电并网与上网手续麻烦,使一些筹建单位望而生畏;小型楼宇分布式热电冷联供工程 “麻雀虽小,五脏俱全”,只能依靠能源服务公司负责总承包;还要详细地计算经济帐:考虑当地是否已实行峰谷电价,要考虑分布式能源站后半夜低负荷是否还能运行?全年供生活热水是否可行……
虽然眼下看,大型燃气—蒸汽联合循环热电厂的建设对当地发展国民经济和提高人民生活有极大好处,但是不能多搞,只能适当发展。要牢记前一个时期建很多燃气发电厂不能正常运行的教训。小型楼宇热、电、冷三联供工程适用于按地区情况分期建设,但应考虑运行方式,要详细分析负荷变化和全年的运行情况,核算不同工况的热效率和节能量,按电价气价核算经济效益,以便获得可能达到的节能与经济效益,决不能按规程、规定的数据套用。
总之,分布式能源大小各有优点,要依据当地的工程实际,用科学发展观来认真分析研究。分布式能源不仅是一种技术、一种能源利用方式,更是一项新兴的战略产业和经济发展的重要着力点。按温家宝总理政府报告的要求,又好又快地建设社会主义,中国的分布式能源必将健康发展。
(作者系国网北京经济技术研究院教授级高级工程师、中国电机工程学会热电专业委员会原秘书长)
编后小议
中国应该发展什么样规模的分布式能源项目?大型燃气—蒸汽联合循环热电厂是否为分布式能源?当前业界对这些问题仍存争论。
针对国内普遍认同发展小型分布式能源甚至微燃机的观点,华南理工大学天然气利用中心主任华贲日前提出建议,中国应结合中国国情与国外经验,发展较大规模的,如10—100MW级装机容量、12km2区域范围的分布式能源。
无论是燃气—蒸汽联合循环区域性热电站,还是小型楼宇分布式热电冷联供,它们都是在快速步入天然气时代的今天,我们转变以往不合理的能源结构方式、高效利用有限天然气资源所做的努力。大型的分布式能源项目离不开诸如燃气——蒸汽联合循环热电站那样的大型发电机组。在燃煤时代,火力发电厂机组越大经济性越好是业界共识;但小型分布式能源项目占地小、机动灵活、布置方便、自动化水平高的特点也让人们看到了它不同于大项目的经济性。可以说,只要有效益,就有生命力,也就有发展前途。业内外人士对分布式能源的强烈关注便是一个很好的证明。
分布式能源应是“大”还是“小”?需要因地制宜,而不应一成不变。正如专家所言,在燃料结构改变的今天,人们的思维方式也要改变。只有这样,我们才能真正走进高能效低碳排时代。