CCHP技术应用方向.pdf

【提纲 】 热电冷三 联 产 的应用 方向 1 什么是热电冷三联产 热电冷三联产系统是利用 使用燃料的 发电机 在发电同时， 回收 燃烧过程 产生 的废热 （包括尾气 中的废热 ） ， 以及利用回收的热能进行制冷的系统设备。 在 农业上应用时，一般还会增加尾气二氧化碳回收和纯化设备。 热电冷 联 产 系 统 实际上 就 是 是 在 热 电 联 产 系 统 基 础 之 上 加 入 吸 收 式 制 冷 设 备 ， 使之可以制冷。 系统在产生电能的同时， 还会产生热能、 冷能 和二氧化碳气肥 ， 欧洲设施农 业从业者利用较为廉价的天然气资源， 电力自发自用， 减少昂贵的电网电力 购买量， 并将多余电力售给电网， 从而降低用电成本甚至以此盈利。 于此同 时， 从业者还会利用回收的热能和二氧化碳供应给自己或销售给周边的温室 设施，提高作物产量。 本文 以欧洲设施 农业中常见的燃气发电机组热电联产系统为基础。 2 CCHP 系统 12.1 系统组成 及工作方式 2.1.1 燃气发电机组 2.1.2 尾气脱硫 、除杂和纯化装置 由于尾气中含有杂质 （ 即使某些技术先进厂商的产品已经可以将 尾 气 中杂质 和有害物质的含量降到很低， 但这些 微量的有害成分 仍会 对 作 物 生 长构 成 威胁 ，尤 其 是 在 长期 施 用的 情况 下 ） ， 如果 要应用 于 温室 环境中，应当对尾气进行除杂。主要 是过滤和脱硫设备 。 2.1.3 热交换器 将尾气 中的废热交换出来的设备。 1热电联产 英文 是 Combined Heating Power ， 缩 写为 CHP ，热 电冷 联产 英 文是 Combined Cooling Heating Power ，缩 写为 CCHP 。 2.1.4 变电装置 包括升降压、 稳压 以及 控制等设备， 如果需要并网， 变电装置 则是 关键一环。 2.1.5 吸收式制冷设备 2.2 燃气发电机 组简介 2.2.1 常见品牌 颜巴赫 （GE Jenbacher ） 本部 奥地利； 通用 电气旗下品牌； 产品 代表色草绿色。 产品型号命名规则J 系列 气缸 数。J 是颜 巴赫 （Jenbacher ） 的 缩写； 系列有 2 、3 、4 、6 和 9 系， 数字越大 相对机型越大， 技术 含量越高，产品越 高级。例如J612 ，代表 6 系 12 气缸 款。 曼海姆 （MWM ）本部 德国；代表色产品蓝色。 产品型号 命 名 规 则 TCG 系列 气 缸 排 布 形 式 和 气 缸 数 。 系列有 2016, 、2020 和 2032 ，其中 2016 系列最大 气缸数是 16 气缸， 2020 系列最大气缸数是 20 气缸 ，不过 2032 最大气缸数是 16 气 缸。 同样是 数字越大越高级； 气缸形式和数量则标示为 V8 、 V12 、 V16 等 ，代表 V 型 8 缸、V 型 12 缸或 V 型 16 缸，这一点与汽车 发动机的标示形式近似。 例如TCG 2020 V12 ，代表 2020 系列 V 型 12 气缸款。 瓦克夏 2 （Waukesha ） 本部 美国； 通用电气旗下品牌； 产品代表 色橘红色。 瓦克夏 各系列产品命名规则都不大一样， 具体需要参考其网站或咨 询 GE DP 的销售工程 师。 卡特彼勒 （Caterpillar ）本部美国；产品代表色黄色。 和瓦克夏一样， 卡特彼勒产品的型号命名规则 也比较复杂， 有的和 气缸缸径有关， 有的则和其他参数有关， 具体需要 参考其网站或咨2瓦克夏 和 颜巴 赫均 为 通 用 电气发电 与 水处 理集 团 分 布式能 源 （GE DP ）部 门 旗下品牌 ， 按 GE DP 的工 程师 的说 法 ，瓦克 夏产品 强 调高 可靠 性和高 原适 用性 ，较 适合 偏远油 田等 恶劣地 区， 颜巴 赫产品 则 具有较 高的 效率 和双 燃料 的优势 。所 以用 在 CCHP 中，一 般采 用 颜巴赫 而非 瓦克 夏。 询卡特彼勒 的销售工程师。 康明斯 （Cummins ）本 部美国；产品代表色青蓝色。 康明斯 的产品型号分为机组型号和发动机型号两部分。 其 数字部分 代表产品特性。 机组型号中的数字代表 最大连续电功率 （单位 kWel）， 发动机型号中的数字则代表排气量 （ 单位 L ） 。 例如 QSK60G C995 N5C 型 ， QSK60G 是 发动机型号， 代表排气量 60L； C995 N5C 是 机组型号，代表最大连续电功率 995kWel 。 2.2.2 其中颜巴赫和曼海姆产品常用于农业CHP 项 目中。 如脚注2 所述， 即使在 GE DP 内部， 不同品牌产品有着不同的设计方向，其适用 范围是和设计目的相关的。 有些燃气 发电机设计上可能更注重 发电效率， 有些则更强调 严苛环 境下的 可靠性， 有些可能比较在意尾气排放， 有些可能偏向于海洋 和船舶应用， 而 有些则 出于移动式目的 进行开发。 所以， 并非任何 一台燃气发电机都 适用于 CCHP/CHP 项目上。 这一点是 必须要明 确的。 对于农业 CCHP/CHP 项目而言， 尾气中 CO2 的回收以及 与生物沼 气联合 是我们比较在意的方向。 系统尾气有害成分含量 （ 如未能完 全燃烧的燃气、 含硫 含硝废气、 燃烧产生的碳氢化合物 以及 其他有 机毒物 分子等） 会影响到后续尾气纯化净化工艺的难度和效率， 也 会影响最终输入温室的 CO2 的 品质。长期使用较差品质 的 CO2 会 对作物 产生有害影响。 另外，如 与 畜牧畜禽业联合形成循环农业 （ 抑 或是为了获得 某些政策性扶持） 都需要设备支持生物沼气发电 。 基 于以上 两点，市面上可选择的设备就非常有限了。 2.2.3 燃气发电机组 最大连续额定电功率 3 从 300kWel 到数 MWel 甚至十 数 MWel 不等， 绝大多 数产品在 5MWel 以下， 应用于农业的产品一 般不大于 2MWel 。 2.3 吸收式制冷 设备简介 3厂商一般 都给 的是 最大 连 续额定 电功 率， 因为 发电 机电输 出功 率和 燃料 热值 等参数 相 关，因 此某 些条 件下 并不 一定能 够达 到标 称值 （特 别像生 物沼 气这 种甲 烷含 量不稳 定的 燃 气） 。 2.3.1 特点 吸收式制冷设备的 特点是利用热进行制冷， 因此这种设备广泛应用 于工业废热回收项目。 常见的是溴化锂吸收式制冷设备。 因 为 季 节 原 因 ， 一 般 设 施 园 区 项 目 不 会 出 现 冷 热 同 时 需 求 的 情 况 （除非有冷库， 但其冷需求有限） ， 所以， 实际生产中， 热电联产和 冷电联产可以视作是以年为周期交替进行的。 2.3.2 吸收式 制冷原理 冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却， 冷剂 水自身吸收冷水热量后蒸发， 成为冷剂蒸汽， 进入吸收器内， 被浓 溶液吸收， 浓溶液变成稀溶液。 吸收器里的稀溶液， 由溶液泵送往 热交换器、 热回收器后温度升高， 最后进入再生器， 在再生器中稀 溶液被加热， 成为最终浓溶液。 浓溶液流经热交换器， 温度被降低， 进入吸收器， 滴淋 在冷却水管上， 吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽， 成 为稀溶液。 另一方面， 在再生器内， 外部高温水加热溴化锂溶液后 产生的水蒸汽， 进入冷凝器被冷却， 经减压节流， 变成低温冷剂水， 进入蒸发器， 滴淋在冷水管上， 冷却进入蒸发器的冷水。 该系统由 两组再生器、 冷凝器、 蒸发器、 吸收器、 热交换器、 溶液泵及热回 收器组成， 并且依靠热源水、 冷水的串联将这两组系统有机地结合 在 一 起 ， 通过 对 高温 侧、 低 温 侧 溶液 循 环量 和制 冷 量 的 最佳 分 配 ， 实现温度、 压力、 浓度等参数在两个循环之间的优化配置， 并且最 大限度的 利用热 源水的 热量，使 热水温 度可降 到 66℃。以上循环 如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。 2.3.3 常见运行方式 热水运行、 蒸汽 运行和直燃运行。 CCHP 系统常用热水或 蒸汽运行 方式，蒸汽 运行效率更高。 2.3.4 冷输出 温度 如果使用水 （制冷剂）/ 溴化锂 （ 吸收剂） ， 可以获得 6-12 ℃的冷冻 水； 如果采用氨 （制冷 剂）/ 水 （ 吸收剂） ， 则 可获得-60 ℃甚至更低 的冷冻液 （这里只是举例， 并非推荐氨， 业主应根据自身项目需求选择合适的冷媒） 。 2.3.5 误解 注意， 宏观上， 虽然溴化锂 系统制可以利用发电机组的废热， 但最 终这部分废热还是排放到大气中。 另外， 任何制冷系统只是将温室 内的热带到室外释放， 它不会凭空消灭能量。 因此温室内的热最终 还 是 排 放 到室 外 。请 勿产 生 溴 化 锂或 热 电联 产系 统 可 以 消灭 热 量 ， 甚至有助于给地球降温的误解。 2.4 以采暖为考虑，燃气发电机与燃气锅炉的区别 二 者 区 别 在 于 燃 气 锅 炉 的 热 效 率 远 高 于 燃 气 发 电 机 （ 燃 气 锅 炉 可 以 产 生高达 95 的热效率，而燃气发电机只能产生 3545 的 热效率 。 根据能量守恒， 物质在 反应中释放能量， 其总 能量是一定的， 燃气发 电 机在产生热能量 的同时， 还产生了电能量， 其总的能量转化效率 大约在 8090 之间） ， 但燃 气发电机可以产生 更高价值的商品 电 （即每 kWhel 的价格要高于每 kWhth 的价格 4 ） 。 可以说 ， 燃气发电机项目应用 的核心目的是发电，而非产热。热是副产品。 在我国大部分地区， 出于 CCHP 供暖 能力和造价的考虑，CCHP 项目 应考虑锅炉CCHP 模式 ，且供暖以锅炉为主 （如 3.2 所述） 。 2.5 二氧化碳利用 燃 气 发 电 机 尾 气 中 的 二 氧 化 碳 可 以 被 回 收 ， 纯 化 后 可 作 为 温 室 气 肥 施 放。 根据研究数据， 温室内二氧化碳浓度的增加能够有效提高作物 光合 作用效率， 从而提高作 物产量和品质 （ 光照、 气温和水肥的补充 也需要 相应提高） ， 但考虑到温室密封性 （ 二氧化碳渗透泄露） 和人员安全性 5 ，一般二氧化碳 气肥施放浓度在 300-1000ppm 之间，最高则控制 在 2000ppm 以下 6 。 由于密植作物的高二氧化碳吸收率， 如若保持较高的 室内二氧化碳浓度，其气肥施放量还是相当大的 7 。 4以民用采 暖和 民用 电为 例 。 北京 地区 的民用 采 暖热 计量收 费标 准 是 0.20 元/kWh th ，居 民 第一阶 梯电 价 是 0.4783 元/kWh el 。数据 来 源于 北京 热力集团 和 国网 北京 公司 。 55000ppm 以上 的 二 氧化 碳浓度 可能 对人 产生 致命 危险 。 6 室外 大 气中 二氧 化碳 浓度 大约 是 300ppm ，近 年 有 报道声 称地 球大 气二 氧化 碳平均 浓度 将 突破 400ppm ，2000ppm 以上的 二氧 化碳 含量 会使 人 不适 且 昏 昏欲 睡 。 7并非所有 作物 对二 氧化 碳 都有较 高需 求， 例 如 CAM 循环 植物 则对 二氧 化碳 含量不 敏 感。具 体需 向农 艺师/ 园艺 师咨询 。 2.6 燃料来源 2.6.1 天然气 包括油田气、 气田气、 泥火山气、 煤层气和生物生成气等 。 主要成 分是甲烷， 并还有其他低分子烷烃以及含硫气体和 一些不可燃气体 等。 2.6.2 生物沼气 以生物发酵工艺生产的以甲烷为主的 可燃气体。 发酵底物 不同， 气 体成分 差别较大。 本文主要考虑以 处理畜禽粪污为目的而 生产的生 物沼气。 其甲烷含量普遍低于天然气。 2.6.3 其他燃气 垃圾填埋场 产生的垃圾填埋气、 煤焦化厂产生的焦煤气 等。 2.6.4 颜巴赫声称其产品为目前市场上唯一的双 气燃料产品线 （既支持天 然气，又支持 生物沼气，但二者不得混合使用） 。 2.7 燃气预处理和尾气处理 为了保护设备， 供给燃气发电机组的气体须经过脱硫除杂工艺处理。 因 为燃气中的杂质和含硫气体 会对发电机组寿命产生不良影响。 3 CCHP 可以考虑的应用方向 3.1 发电 自用或上网。 目前 ， 依我国国情， 发电除了自用或上网之外， 供给周边 用电单位的方法 并不可行。 因为用电户除非在你隔壁， 否则电力就必须 上网。 理论 上而言， 只要你供电的价格 比工业或商业用电价格 有一定优 惠， 就会有客户需求。 但是， 若想实现这一想 法， 并非易事， 需要诸 多 条件支持。 3.2 为温室、小区用户 以及各类潜在用户 供热（包括生活热水） 温室的 热 需 求 具 有 日 照 条 件 下 基本 无 需 热 供 应 和 夜间热 负 荷 巨 大 （是 当地民 用 建 筑 的 数 倍 ） 这 两 个 特 征 。 我 国 北 方 地区仍应 以 锅 炉 为 主 ， CCHP 作为 辅助供热设备存在。 对于 热负荷不大的地区， 可以考虑单纯 的 CCHP 供热。 相对而 言， 居民 建筑 及各类工厂的热需求则比较稳定， 可以视作较为理想的热用户。 如附近没有居民区， 农场周边的农产品加工厂也可能是潜在的 稳定热用户（如 谷物烘干厂或公共设施 ） 。 3.3 为温室、冷库 、小区用户以及各类 潜在用户供冷 在夏季， 民用建筑 和温 室对热的需求均非常低， 如果有， 可能也仅局 限 于生活或生产用热水 这一范围内。 但 其对冷的需求是巨大的。 一般情况 下， 温室仍然推荐使用湿帘 等蒸发制冷设备， 以降低投资和运营成本 ， 除非温室有密闭 要求， 不适用湿帘这种需要通风的温室 8 。 和供热 一样， 很多工业、民用 、商用以及公共建筑都能能是 CCHP 的潜在冷需 求用 户，包括农业园区的预冷库和冷冻库。 3.4 为温室供应二氧化碳 9技术上， 锅炉 废气也可以为温室提供二氧化碳 。 如 2.3 见上方 所述，其 区别仅在于是否能够发电。 对于 夏季 应用而言， CCHP 的热排放要远小 于锅炉（或溴化锂 直燃机）的热排放 （参见 3.5 见下方） 。 根据颜巴赫 提供的资料， 在每 kWh el 输出时， 会伴随产生大约 0.2kg 的 CO2 气体。 经催化转换净化及换热器降温后，气体温度被降至 55℃ 左 右，供给温室使用。 颜巴赫给出的参考 建议是 1 公顷以上温室规模 才可 有可能有效运行 10 。 3.5 处理附近畜禽场的 生物废弃物 这实际上是生物沼气厂的作用。 沼液 （须 经过 滤 ） 和沼渣可以 作为附 近 农田的有机 肥料。 该项作用的前提是将沼气厂生产的沼气消耗掉， 降低 沼气系统的工程投资 11 ，避免沼气的长距离输送 的工程投资 12 。 理论上， 依 就近布局方 式运作， 可以 形成畜禽 场 （粪污） →沼气 工厂 （ 沼 气） →CCHP （热、 电 、 冷、 二氧化碳 ） →作 物 （农产品） 的 循环农 业8例如某些 检疫 温室 、高 二 氧化碳 气肥 浓度 温室 、科 研温室 等。 当然 ，除 了技 术可行 性， 项目是 否应 当使 用 CCHP 的冷能 也要 符合 项目 经济 性的要 求。 9需要相应 的快 速探 测装 置 保证气 体成 分正 确和 温室 内 CO2 浓度 和浓 度分 布正 常。 10颜巴赫在 宣传 资料 上也 给 出了温 室 用 CHP 系 统的 面 积电功 率参 数， 如气 肥 供 热 0.5MW el/ 公顷 ，气 肥 供热 照明0.35MW el/ 公 顷。 但笔者 认为 该参 数意 义不 大，具 体还 应该根 据作 物生 产 中 CO2 吸收速 率、 渗漏 速率 以及 温室 内 CO2 施放 浓度 等参 数计 算 CO2 需求量 。 11沼气如果 要并 入当 地天 然 气管网 ，需 经过 严格 的提 纯、净 化、 脱硫 、混 合气 味剂以 及加 压等工 序， 对系 统投 资影 响较大 。而 供给 附 近 CHP 系统， 则只 需经 过脱 硫和 除杂工 艺 （而这 一部 分投 资， 往往 是由 CHP 业主 方投 资的 ） ，相对 而言 ，投 入成 本较 少。 12从沼气厂 到居 民区 之间 的 管线敷 设也 是较 大的 工程 ，其维 护费 用也 是巨 大的 。 模式。 注意， CCHP 系统和燃气锅炉系统相比 ， 消耗 等量燃气的条件下， CCHP 系统向大气中排放的热比 燃气锅炉少很多（ 大约少 50 ，因为能量守 恒， 亦可参见设备参数表，如 2.3 所述 ） 。 可以 认为 CCHP 比 燃气锅炉 更加环保。 4 与沼气系统 的联合 134.1 如3.5 见上方 所述， CCHP 系统理论上可以 循环农业的模式进行运作， 如此运作的核心 便是沼气的利用。 4.2 沼气系统与 CCHP 系统 的匹配有一定的要求，在 项目规划阶段应当做 好沟通和衔接。 沼气项目 、 CCHP 项目均应 本着就近获取原料， 就近销 售产物的原则进行规划设计， 其 产能 和需求均应和上下游产业匹配， 避 免 二 者 任 何 乙 方 出 现 产 能 过 剩 或 供 应 不 足 的 情 况 出 现 。 项 目 筹划阶段 须杜绝好大喜功思想，以严谨认真的态度对待项目筹划。 4.3 CCHP 在冬季需要为沼 气系统回供热量 （沼气系统启动时需热量较大， 持续运行时， 由于微生物自身发热， 需热量相对较小 ） ， 以保证微生物 活性，进而 保证沼气产量。这点在 项目规划时应考虑到。 4.4 如 4.2 所述 ，沼气厂与 CCHP 的距离不宜 过远，最好近邻。否则 沼气 的输送成本将影响 CCHP 的盈利能力。 对于沼气厂和畜禽场 （以及能 源作物 14 产地 ）的距离、CCHP 到农业园区的距离 问题亦是如此 。 4.5 沼气系统的产能 和其所属的畜禽项目规模相关。 沼气系统如欲盈利， 除 了政策补贴、 收取治污 费用、 销售沼气外， 还 应考虑 发酵底物中动物粪 污和能源作物的混合比例，因为单纯的动物粪污 产气率较低。 5 环境保护 5.1 笔者认为， CCHP 项目 是清洁能源项目， 这一点是无可挑剔的。 但 CCHP13沼气系统 具有 其独 立的 专 业性， 其项 目规 划和 生产 同样面 临 与 CCHP 近 似的 问题。 但 本文受 主题 所限 ，暂 不就 此讨论 ，具 体可 参看 文后 所列的 参考 资料 。需要 注 意的是 ，沼 气 系统 的 供给 和 CCHP 系统 的消耗 并不 能 总 保持 平衡 ，二者 之间 除了 需要 一定 的供销 缓冲 以 减少浪费 （ 为了 储气 系统 安全， 需要 燃烧 掉多 余燃 气， 如 石化 厂的 火炬 ）外 ，项目 之间 的 供销比 例是 前期 规划 中需 要引起 重视 的。 14能源作物 以 获得 生物 质 能源为 目的 而培 育和 栽培 的作物 。例 如某 些用 于生 产工业 酒精 的的玉 米或 马铃 薯品 种。 这类作 物的 特点 是口 感差 ，不适 合作 为食 物甚 至饲 料，但 却具 有 极高的 产能 和能 量转 化效 率。目 前我 国大 部分 地区 没能有 效普 及 能 源作 物 概 念，仍 然使 用粮食 作物 生产 工 业 品， 笔者认 为这 是一 种严 重的 浪费。 项 目 不 建 议 视 其 为 新 能 源 项 目 或 环 保 项 目 。 因 为 其 总 体 是 产 生 热 和 二 氧化碳排放的 ，较之自然农业，其对土地、大气的影响不应被忽视 。 5.2 对于生物沼气项目而言， 将沼气燃烧再排放比直接将沼气排入大气， 除 了 能 消 除 硫 化 气 体 排 放 气 味 的 作 用 外 ， 二 氧 化 碳 的 温 室 效 应 要 弱 于沼 气中甲烷的温室效应， 而且 生产过程中 会产生附加效益。 这一处理方式 可视作 两害相权取其轻 的方法，属于相对而不是绝对的环保应用。 5.3 与直接燃烧相比，较少的热排放（ 参见 3.5 见 上方） 。 5.4 分布式能源 以小区为单位的冷、 热和电能源供应 。 减少小区内对电能和化石能源的 依赖。与集中式能源供应相比， 管线 工程更少，产能调度更 灵活。 5.5 大型畜禽场、垃圾填埋场、 酿酒厂 、煤焦化厂的环保设施 用于处理其产生的废弃物 （畜禽场的粪便， 填 埋场产生的可燃气体， 酿 酒厂产生的 酒糟酒渣， 煤焦化厂产生的可燃废气 ） ， 减少 （ 注意 ， 是 减 少而不是消除） 这类设施对环境的 破坏。 6 我国 CHP/CCHP 应用面临的问题 6.1 项目经济性 6.1.1 原料的供应 天然气 我国的天然气具有明显的 地域分布特征， 靠近气田的地区 天然气价格低廉 （0.50 元/Nm 甚至更低） ， 远离气田的地区 气价较 高（2.50 元/Nm 甚至 更高， 其中 主要是输送成本） 。 靠近 气田地区 往 往 偏 远 ，对 电 力的 需求 往 往 也 低（ 有些 甚 至就 是 电 力 外送 地 ） ， 电 、冷 、 热能 量 除了 自用 几 乎 无 法外 售 。 限制 了 项 目 的 盈利 能 力 。 即使项目 产能可以自我消化， 由于 地处偏远， 其高技术人力资源需 求仍难以满足。 沼气 沼气则需要附近有 大型的畜禽场和配套的沼气工厂， 沼气工 厂的规模需要和 CCHP 项目相匹配， 理想情况是畜禽场、 沼气厂、 CCHP 、 设施园区、 露天有机农场 及周边地区联合规划。 但这种项 目非常大，非一般机构可以主导。 焦煤气 或垃圾填埋气 由于这类项目周边环境较差 、 污染较重， 不宜进行 农作物生产，因此这一方向暂不作为本文考虑对象。 6.1.2 产品供求 关系 此种投资额度较大， 产品 潜在用户 具有一定波动性的项目， 前期的 供求关系调研是非常重要的， 只有预先发现潜在用户， 并 且潜在用 户有需求意向时， 才可 认为项目 具有一定的营收能力。 包括 项目供 给能力， 潜在用户 需求 量以及未来需求趋势， 都需要纳入调研分析 的范围。 如果能将多余冷热能量销售给周边工民建筑， 理论上可以 获得更高 的利润 15 ，周边是否有这方面的需求，是需要前期调查的。 CCHP 或锅炉产生的二氧化碳必然远高于作物需求， 多余的二氧化 碳能否销售给周边其他 温室设施或二氧化碳需求方， 是项目获利 能 力的一个点。 由于我国存在农电优惠， 其 电价 低于上网销售电价， 如果 CCHP 项 目是农业园区的附属， 其余电上网 后， 不确定农业园区还能否 享受 低廉的农电优惠。 如果 想规避这个风险， 可以将发电 项目 设立为独 立法人 。 6.1.3 同业竞争 在电力方面， 附近的 CCHP 和 其他类型电厂都是 CCHP 项目的同 业 竞 争 对 手， 畜禽 规模 养 殖 污 染防 治 条例 规 定 ， 电 网应 全 额 收 购沼气发电剩余电力， 这 可以保护沼气发电企业因受 电网 调度而产 生的损失。 在其他方面，如果附近有其他 CCHP 项目存 在， 冷热能量的销售 则会发生 竞争。 6.1.4 周边规划配合 本条内容与 6.1.2 息息 相关。 如果 周边规划没有对 CCHP 产品的需 求， 则 CCHP 项目无法产生综合 效益 （无法达到效益最大化， 甚至15比如温室 夏季 采用 更廉 价 的湿帘 降温 ，CCHP 的冷 量就可 以销 售给 周边 工民 建筑。 但这 个需求 量也 肯能 会出 现季 节性或 气象 性的 较大 波动 。对于 外售 能量 而言 ，采 购方对 足量 供 应这一 点都 会比 较重 视， 在大需 求压 力下 ，无 法足 量供应 能量 ，可 能会 导致 合同违 约， 这 点应值 得注 意。 无 法 产 生 效益 ） 。这 方面 工作 不 仅仅 需 要和 政府 协 调 ， 还需 要 和 周 边项目的开发商协调 ， 其协调难度可想而知。 在 CCHP/CHP 项目 普及的 国家， 如果开发商 了解到其规划项目周边有 CCHP/CHP 项 目 ， 他 们 会主 动 与你 洽商 ， 以 便 获得 更 为廉 价的 冷 、 热 、电能源 。 与此不同 ， 我国开发商的市场调研工作 比较片面， 为了规避 受制于 人的风险，倾向于自给自足 或与国有企业签订能源协议。 6.1.5 投资资金和 固定投资折旧 单就 CCHP 项目而言， 500kWel 级别的项目投 资可能在几百万元 上 下， 如果包含上下游产业链， 投资额可能高达上亿。 资金 来源可能 是项目 按整体意识实施的最大障碍。 如果 分期建设， 可能导致产业 链缺失，或项目间衔接不当 的问题。 由于多数设备需要进口， 受税收 和运费影响，我国的 CCHP 系统 采购价格本身就比欧洲高， 使得我国 CCHP 项目折旧较高。 6.1.6 投资回报率 由于较高的 成本摊销、 不可确定的原料供应问题 、 上网电价以及补 贴问题 、 能源销售问题等等， 目前 来看， 我国 CCHP 系统 的投资回 报率不容乐观。 但 不排除 未来国家对清洁能源 、 分布式能源 以及可 对废弃物进行 低 污 染 化 处 理 的 鼓 励 政 策 的 出现会大幅度推进 CCHP 系统的普及率， 进而降低 CCHP 的初 期 投资额（ 设备价格 或设备国产化方面） 。 6.2 政策问题 6.2.1 法律政策 层面 依 中 华 人民 共 和国 电力 法 ， 成立 具 有独 立法 人 资 格 的电 力 生 产 企业是允许的， 开放的。 但应当符合相关规定要求。 电力法 也明 确了国家鼓励采用可再生能源和清洁能源生产电力。 6.2.2 电网层面 国网和南方电网 是我国电网的运营 企业， 处于垄断地位。 电力能否 上网需要经过 电网的审核， 上网所需的附属设施 实际上也 需要服从 电网的报价和安排。 电网方面给出的上网电价是衡量项目能否带来收益的核心要素。 6.2.3 补贴 以德国为例， 利用沼气发电的项目可以获得多种电价补贴， 在补贴 的支持下， 一般 350kWel 级别的项目 （该假想 项目先决条件是 2011 年入网； 发酵底料是 30 粪污70 能源作物； 项目可以销售热能、 电能、 沼肥， 并收取治 污费） 可以获得较为理想的收益， 沼气发电 项目的成本回收期大约是 7 年。 国内的补贴目前没有见到以法律形 式明确 的， 国家层面和地方层面的补贴也不一样， 这个具体要咨询 当地的电力主管部门。 补贴可能会决定项目是否可能盈利。 目前公 开报道中可查的有 一篇在 2010 年报道蒙牛位 于黑龙江的牛粪污沼 气发电项目 的 文 章 ， 当 时 的 报 道 是 蒙 牛 的 度电成本为 1.4953 元 /kWhel ，含税上网电价 是 0.507 元/kWhel 每年 大约亏损 800 万元。 6.3 技术问题 6.3.1 项目筹划 项目业主需要具有宏观规划 思路 ， 聘请的市场调研、 规划和设计机 构能够通力协作， 实事求是 ， 严谨认真 ， 对项目可行性做出合理判 断。 避免 “为 上马而报 告” 的情况 出现。CCHP 项目上下游涉及内 容广泛， 包括上下游产业链 ， 可能 涉及数亿元甚至几十亿元 的总投 资。 这样 大规模的投资项目， 如果不对整个产业链进行详细严谨的 考察和评估， 一旦在任何一个 小 的环节上出现问题， 都可能 导致整 个项目失败， 造成项目亏损甚至上亿元的投资浪费。 6.3.2 人力资源 CCHP 及其 上 游 和 下 游 产 业 均 需 要 大 量 的 富 有 经 验 的 专 业 技术 人 才 （包括 畜禽养殖、 沼 气生产 、CCHP 运营维 护、 园艺和农艺、 项 目规划等 ） ， 这 些人 才在 大 城 市 相对 集 中， 但大城市却 有着 土地配 给和原料价格的问题， 使得这类人才难以在较大规模的产业链中 真 正发挥作用。 而天然气或沼气相对集中的地区则比较偏远， 招募人 才的难度比较大。 6.3.3 技术普及度 目前燃气分布式能源 系统在我国的应用 非常有限， 只有少数的低功 率项目在运营， 真正结合上下游产业形成成熟盈利模式的项目十分 难觅。 但随着技术的发展和厂商的 宣传， 想必在不就的将来， CCHP 技术会吸引更多的目光。 6.3.4 生产调度和 管网调度 依法， 沼气发电企业无需考虑 电网 调度问题， 但使用天然气的发电 企业则会遇到 电网调度迫使产能浪费的情况出现。 不同 于 纯粹的发 电企业。 纯粹 的发电企业 只涉及原料供应和电力销售两个方面。 当 电网不接收电力时，可以停产。但 CCHP 项 目涉及 的下游用户很 多， 需求各有不同。 冷/ 热、 二氧化碳 、 电任何 一个用户在有需求时 均不应当停产， 容易发生 即产即损 的情况。 因此， 如何有计划的生 产，如何 向沼 气 厂提 出用 气 计 划 是项 目 得以 顺利 运 行 的 重要 保 证 。 7 CCHP 系统造价与运行成本 根 据 颜 巴赫 工 程 师给 出的 参 考 数据 （ 他 以颜 巴赫 J624 16 双 涡轮 增 压机型 为 参考） ，热电联产机组的全套设备大约在 6000 元人民币/kWel ，热电 冷联产项目 大约在 7000 元人民币/kWel 。设备维护费用大 约在 0.10 元人民币/kWhel 。但这 里不包括 厂房建 设费用 、电气开 关柜、 上网（ 变电）设 备费用 。厂房 面积不大， 大约在一两百平米规模， 造价占比不大。 电器柜的成本大约在几十万元规模。 上 网设备费用视接线长度、 是否占用第三方土地等诸多因素影响， 大约在百万到数 百万元规模上。 如果是其他机型， 应当向厂商咨询。 CCHP 系统的折 旧年限一般 按 35 年计算。账面 可 按照直线折旧法或残值直线折旧法计算 ，可按 5 设定残 值率。 颜巴赫系统 支持远程管理， 业主不必雇佣专门的系统管理人员， 维护也可 以交由颜巴赫负责 ， 不过这一切都需要付费。 8 CCHP/CHP 项目 案例（仅以颜巴赫为例 ） 17德国 ，lamping 农场。1 台 J208 ，总电功率 330kWel ，粪污 玉米 秸 秆发酵16颜巴赫 J624 是一 款 24 气缸的 燃气 发电 机， 其双 级涡轮 增压 款是 颜巴 赫的 明星产 品。 其 电输出 功率 在颜 巴赫 品牌 内，仅 小 于 J920 机 型。 其 连续输 出电 功率 高 达 4.4MW el ， 其他 竞品一 般 为 4.3 MW el 。 一 般农业 项目 不会 用到 这么 大的机 型， 这里 工程 师也 只是以 此为 例。较 小的 机型 相对 而言 ，单位 功率 经济 性会 相对 差一些 。 17因笔者仅 与 GE DP 的 工 程师进 行了 沟通 ，所 以相 关案例 均以 颜巴 赫为 例， 这并不 代表 笔者 的 品牌 倾向 性 。 制沼气 。 中国 山东， 民和牧业。3 台 J320 ， 总电功率 3189kWel ， 年处理 18.25 万吨 鸡粪。 荷兰 ，Richard van Schie 菊花温室。2 台 J416 ， 总电功率 2260kWel ，以 天 然气为燃料 ，菊花生产。 电能/ 热能/CO2 气肥 自用和外销。 中国 上海， 老港镇垃圾填埋场。7 台 J420 ， 总 电功率 9863kWel ，以 垃圾填 埋气为燃料 ，通过碳交易每年可获得 额外约 300 万美元碳减排收益 。 德国 ，SBR 生物 沼气工厂。1 台 J420 ， 总电功 率 1413kWel，以 当地 厨余垃 圾 18 和食品工业废物进行发酵制备沼气， 同时 生产蒸汽用于无菌有机肥 杀菌工艺。 该 项目采用 集装箱解决方案 。 中国 河南， 天冠沼气电厂。 4 台 J620 ， 总电功 率 10956kWel ， 利用 乙 醇生产 废液发酵制备沼气发电。 荷兰 ，Van der Arend 玫瑰温室。2 台 J616 ，总电功率 4376kWel ，以天然 气为燃料，玫瑰生产。 电能/ 热能/CO2 气肥自用 和外销。 法国 ， Serres Vinet 园艺 温室。 2 台双级涡轮增 压 J624 ， 总电功率 8800kWel ， 以 天然气为燃料，番茄和莴苣生产。 电能/ 热能/CO2 气肥自用和外销。 18需要执行 严格 的垃 圾分 类 制度。 参考资 料 董仁杰 ， [ 奥] 伯 恩哈 特 蓝宁 阁. 沼气 工程 与技 术 第 4 卷[M]. 北京 中国 农业 大学 出 版社.2013.5. GE 发电 与 水处 理集 团 分布式能 源. 颜 巴赫 燃气 内燃 机宣传 资料[Z].2015. 中华人 民共 和国 全国 人民 代表大 会. 中 华人 民共 和国 电力法[Z].2015-4-24. 中华人 民共 和国 国务 院. 畜 禽规模 养殖 污染 防治 条例[Z].2014-1-1. xjf. 蒙 牛 沼 气 发 电 厂 亏 损 也 要 探 索 前 进 [EB/OL]. 2010-2-27[2016-10-13]. http// 单位说明 kW 千瓦 kW el 千瓦 电 功率 kW th 千瓦 热 功率 kWh el 千瓦时 电力 （ 即 习惯 上的 电 度 ） kWh th 千瓦时 热力 MW 兆瓦（ 千千瓦 ） MW el 兆瓦 电 功率 MW th 兆瓦 热 功率 Nm 标准工 况 立 方米 气体 ， 即 1 标准 大气 压，20 ℃下 立 方米气体 体积 L 升 参考网站 通用 电 气分 布式 能源 部门 （颜巴 赫 和 瓦克 夏） http//www.ge- 曼海姆 http// generators/ 卡特彼 勒 http// 康明斯 （康 明斯 怡和 能源 ） http//