8、日本 日本主要是以天然气热电联产为主。从1981年东京国立竞技场的天然气热电联产首次应用以来,天然气凭借环保、安全和经济的优势得到更广泛重视,截止2004年末,天然气热电联产累计已近2000项,装机总量已达307万kW。总体上日本天然气热电联产发展趋势为:数量上以非工业领域居多,容量上以工业应用为多,且80年代后期以来,工业CHP容量和数量始终平稳增长,而非工业领域年发展数量相对容量而言增长快速,也反映了在非工业领域天然气热电联产小型化的趋势。自9O年代以来,随着天然气价格走低无论从数量还是容量上看,天然气热电联产(以下简称GCHP)有稳定攀升趋势,特别是新世纪以来天然气热电联产在经济性和环保上优势对中小型非工业用户的吸引力日增,使得此类用户成为天然气热电联产用户数量的新增长点。 根据日本的规划,在2004年天然气热电联产容量307万kW 的基础上,如以现行政策推进的话,至2010年天然气热电联产总容量将达到682万kW,如采取追加扶持政策推进的话,届时天然气热电联产总容量将达711万kW。实际日本的热电联产到2005年3月已达6139处,发电容量799.5万kW,已超过2010年的计划。日本将继续稳步发展以燃气轮机和燃气内燃机形式的天然气热电联产同时,把燃料电池作为今后发展中的重点。且把环保的天然气热电联产形式作为CHP的主攻对象。 天然气热电联产在日本的快速发展固有其技术本身上的优势,但国家和相关能源行业的推进措施也是功不可没的。为鼓励高效、环保技术的发展,日本政府依靠国有财政推进天然气热电联产事业,主要表现在税制、金融和补助金三个方面。在税制方面目前实行的《能源需给构造改革促进税制》对于符合标准的热电联产对象给予税制优惠,其对象要求为低NOx排放且余热利用形式的热电联产系统。具体条款为:(1)在使用年度法人税2O%限度内,扣除相当于7%机组初投资费用的法人税;(2) 对超过一亿日元的项目,可特别扣除占30%初投资的法人税(2O%限度内);(3)对削电峰填气谷有贡献者,扣除比例可达50%(20%法人税限度内)。在金融方面,目前实行的多项法规都对适用的天然气热电联产项目制定了优惠的融资措施。以国家名义的日本政策投资银行和以企业名义的中小企业金融公库都受理此项融资业务。比如100kW以上的废热利用且一次能源年利用效率60%以上的燃料电池项目,50kW以上的一次能源年利用效率60%以上的各类联产设备等,都可以享受到政策优惠。在补助金方面,从1993年创立的《环境调和促进事业》至今,包括1997年出台的《新能源法》、《新能源事业者支援对策事业》、《地域新能源应用促进事业》和1998年制定的《能源合理化支援事业》,形成了以“国家经济产业省补助一NEDO审核(新能源发展机构)一天然气热电联产用户收助”为核心的一条龙补助金体制。 9、韩国 韩国集中供热由于近几年才开始大力发展,有条件充分吸取外国经验,取优点,避缺点,使供热系统更先进、完善,达到了技术先进、节省投资、施工、运行管理方便、安全的目的。在热厂及管网上所使用的设备受日本的影响大,设备本身技术先进、质量好。但是整个系统的技术处理上却受欧洲的影响大,很像欧洲一些国家的做法。因此,总的特点可以概括为“日本式的设备,欧洲式的系统”。下面对热媒、管网及热力站分别作介绍。
(1)在城市管网中输送的热媒,全部采用了单一的高温水,没有一处是输送蒸汽或空调用冷水的,高温水供、回水温度分别为120℃、65℃。这种做法,无论是热电厂还是管网都很简单,节省投资,热损失少,而且便于长距离输送,也安全可靠。
目前,供热系统的大多数用户是最近、远郊区的住宅,均有集中供暖装置,多数有集中热水供应设施,很少有集中空调设备,夏季使用以窗式空调器为主的局部空调装置,因此以在热力站制备低温水的方法就能满足大多数用户。个别装有集中空调的建筑,单独装设吸收式冷冻机,使用城市热网的高温水进行供冷,也可以采用电动压缩式制冷方式,不利用城市热网。
韩国部分集中供热系统(2)在上表中可看出,大多数热源厂采用热电联产方式,并在同一厂内又装有调峰锅炉。基本热负荷由热电联产部分承担,高峰负荷由调峰锅炉来供应,可提高运行的经济性。另外为了调节热电联产部分的电力负荷与供热负荷,大多数热厂装有容量大的蓄热水罐。
由于所使用的燃料有天然气和油两种,热电联产方式也有两种。早期建成热厂为了降低运行费用,使用油作燃料,其形式比较简单,燃油蒸汽锅炉产生的高压蒸汽驱动纯背压式或抽汽背压式汽轮机,再通过汽—水换热器制备高温水,类似我国的热电厂,木洞等少数热厂采用了这种方式。使用天然气作为主燃料的热厂,先通过燃气轮机直接发电,废燃气温度约有500℃,送入气—水换热器(废热锅炉)产生高温压蒸汽,以此驱动蒸汽轮机,再发电的同时也供热,盆唐卫星城等多数热厂采用这种方法。 调峰锅炉几乎都采用蒸汽锅炉,通过汽—水换热器加热网路水。使用的燃料也有天然气和油两种。油比天然气价格低,但对大气污染重,因而远离市中心的热厂多使用油,而近处的热厂只能使用天然气。 水西及其他小规模的供热系统没有采用热电联产方式,只是个区域蒸汽锅炉房。 木洞、江东等几个热厂还装有垃圾燃烧废热锅炉,承担全市垃圾处理的任务,废热锅炉产生的蒸汽合并于调峰锅炉产生的蒸汽一起加热网路水。 (3)管道敷设,大部分采用管中管直埋方式,内管为钢管,外管硬聚乙烯(High Density Poly-Ethylene)管。保温材料为聚氨酯泡沫(Polyurethan fom),在两层管之间充满,不留空气层,其做法与我国直埋管相似。高温水供水温度取120℃,其主要原因是保温材料采用了聚氨酯泡沫,温度受限制。 在直埋管上装有漏水检测装置,以测定两点之间电阻方法来确定漏水部位。 近年新建成的郊区住宅区,在城市规划阶段已确定实施集中供热,并在主要道路下面修建公用沟,供热管道也装在其中。 老市区没有公用沟,建筑又密集,不易建筑直埋供热管道的空间,只好利用道路下面敷设,采用专用地沟敷设方式,地沟形式多为通行地沟。 (4)城市热网与用户的连接,全部采用间接连接方式,在热力站通过换热器加热用户系统的热媒。 10、埃及 近期由于生活水平的提高,新工业区的建设,发展居民和商业用房,使埃及能源需要大幅增长。另外,由于限制石油和天然气的开采,只能进口国外燃料,价格昂贵,所以提高能源的利用率势在必行。 最近几年,埃及政府努力减少管理环节,并加快私有化进程,以促进经济增长。私营经济对经济增长起到越来越重要的作用,以前占年国内生产总值的5%,1996至97年和1997年至98年两个财政年度均为6.7%。 因为工业消耗埃及一次能源消耗的50%,所以提高能源的利用率,对经济的发展将起到很强的促进作用,在所采用的措施中,实践证明热电联产技术即可提高燃料的利用率,又减少温室气体的排放。 埃及的一次能源消耗,从1996年至97年的3670万吨,增加到1997年至98年的3990万吨,增长率为8.89%,主要是消耗石油和天然气,占总能源消耗的93.1%。能源利用率或热效率仅36%,64%排入大气或海洋。埃及热电的措施与经验
埃及能源政策主要由石油部制订,负责与石油工业有关的事宜:电力部负责发电及输配电。能源最高委员会由所有的部委的主管能源的机构参加,负责能源政策的制订,它是根据1979年的总理令成立,负责长、短期能源规划,颁布主要的能源法令。石油部、工业部、灌溉部、交通部、通讯部、房屋与重建部、农业部、经济部等都是能源高级委员会的会员单位,科学技术研究院主席是其聘用的资深专家。能源最高委员会的技术处负责协调其下属三个部门,涉及原料、生产、消费三个方面。能源最高委员会还负责制定合理的能源价格的补贴。 供热机组装机情况一览表埃对促进热电发展的办法
开展的“提高能源效率、减少温室气体排放”活动,有利的促进了热电联产的发展,同时,也有利于热用户提高环保水平和经济效益。 该活动由联合国发展计划署发起并资助,埃及的电力局负责实施,从1999年3月起,用4年半的时间完成,主要目标包括下列几点: ·与埃及电力局合作建立一个发展小热电的集团; ·保证小热电机组发出的电力安全上网; ·埃及电力局采取措施使小热电装置发出的电力有市场; ·保证小热电的物资供应; ·发展小型发电项目,如工业部门的热电联产和农村的沼气工程 。 目标是,到2000年,最少安装1000MW的热电机组,并安排再生能源发电上网。 11、印度CHP基本情况 印度的电力系统因为高额的损失和现有系统急需更新而声名狼藉。电力需求的急剧增加更加剧了这个问题。电力权限在每个州的下面,因此各州的发展有所不同。分布式能源的发展潜力在所有的州都非常高,特别是在那些使用农业废弃物为燃料的州。实际上,2005年使用当地燃料来源的电力发展有所增加。例如,在印度,热电厂同当地的蒸馏厂一起提高热电生产。像古吉拉特州的天然气就非常有价值。非热能的电力发展潜力在印度也非常大,像小型太阳能和风能发电都有所增加。 12、澳大利亚CHP基本情况 澳大利亚的电力行业被煤炭、天然气和以石油为燃料的集中生产所支配。目前分布式能源占据了9%的总体供能。工业是最大的能源消耗产业,民用和商业消耗紧随其后。工业使用超过了分布式能源生产量的60%(2.5GWe),主要集中在氧化铝、糖、纸张和镍等工业领域。151个国家级热电项目中的18%都是可再生能源项目,大部分是以秸秆为燃料的。太阳能技术的安装与使用有了很大的增长,在2003年发电量达到了45.6MW。过去几年,随着分布式能源技术和可再生能源技术的使用,电力价格有了一定的下降。现在的政策倾向于集中供热生产,比较关注清洁煤技术以及可转换燃料和天然气。然而,分布式能源越来越被当作未来问题的解决方案,例如:需求的增加、能源安全和碳的排放。2003年政府的国家优先计划和联邦科学与工业研究组织的能源转化调查项目都将分布式能源作为澳大利亚未来能源供应的一个重要组成部分。 13、加拿大CHP基本情况 在加拿大,水力发电站到了整个发电容量60%。由于能源具有省级权限,分布式能源的政治前景在不同的省之间有所不同。以安大略省为例,他新近出台了很多有利于分布式能源的改革措施,例如要逐步淘汰大规模的煤厂等等。 由于电厂的逐步淘汰,2005年加拿大使用的CHP带来了总计6.8GW的电量。2005年是加拿大“风力年”,在2005年十月份天然气的价格增长到CDS、10—11/GJ,这为热电系统的发展有了一定的抑制。虽然其中有小部分是分布式能源,加拿大拥有239MW的风力能源能力的风力能源工业还是带来了总计683MW的电量。魁北克签署了995MW的风力发电合同,同时,安大略省政府也批准了975MW的可再生能源项目,其中,20MW是小型的水力发电和废气发电项目。 四、国外对热电联产的优惠政策 世界各国都将把发展热电联产作为节约能源,改善环境的重要措施,积极的鼓励、支持不同型式,不同容量的热电联产,制订有法律、法规和技术政策,国外的情况可供我们参考: 1.丹麦丹麦认为热电联产可以节约28%的燃料,碱少47%的CO2。因而对热电联产的优惠政策最多,最落实。目前丹麦热电联产的发电量占总发电量的50%,供热量占区域供热的63%。20年间国民生产总值增长了43%,而能源消耗实现零增长。 1981年丹麦制定了集中供热的法规,城市的供热规划由中央政府批准,强制实行区域集中供热,不搞竞争。从法律上解决了热电的电力上网问题。 1990年丹麦议会通过了必须将1MW(1.3t/h)以上的燃煤燃油供热锅炉改造成天然气或垃圾热电厂;热网工程费用可以从政府得到30%的补贴。 1990—1995年此期间批准建设的150-200万KW的新建电厂中,全部为热电联产。政府对热电工程给予利率为2%,偿还期为20年的优惠贷款(由当地市政府担保)。对使用天然气的热电厂,政府给予30%的无息贷款,在投产年内给予0.07克朗/千瓦时的补贴。 1992—1996年政府对区域供热改造为小型热电联产和生物能系统给予投资补贴。五年期,政府每年拨款五千万丹麦克郎。 1993—2002年政府为推广区域供热系统的应用对在热电联产供热区域内1950年前建造的供热系统给予补贴。补贴一般为总成本的30%至50%。 1996年在工商业中引入环保税。税收所得作为投资拨款返还给工商业。其中40%的款项将发放给工业热电联产。在全国范围征收CO2排放税,按热电厂上网电量对电价按人民币0.15元/千瓦时补贴。 1997年政府给予垃圾或天然气为燃料的小型热电联产给予补贴。每兆瓦小时70丹麦克朗。对装机小于4MW的工厂补助以8年为限,为≥4MW的工厂奖励年限为6年。 1998年电力法修正案,电力调度时对小型热电联产和再生物质产生的电力给予优先。丹麦计划到2005年热电在电力系统总装机容量的比例,从现在的56%扩大到66%以上,继续支持小型热电联产项目,并开发微型(家庭型)的热电联产。目前丹麦的火力发电厂均对外供热,区域锅炉房均装小背压机解决锅炉房自用电。将热与电分别生产改造为热电联产,能源效率大大提高。 2.美国 1987年颁布的能源法中规定,电力公司必须收购热电厂的电力产品,其电价和收购电量以长期合同的形式固定。 1990年后在放松对公益事业管制的呼声中,又允许热电厂将其电力直销用户,电力公司只收相应的“通道”(电网)费用。 1998年美国燃气在热电联产发电量1950亿千瓦时,占热电联产总发电量的64%,燃煤热电联产占总发电量的17%,可再生能源占13%。在美国燃气热电联产比例如此之高,是因为他们感觉到燃机电力建设成本低、建设时间短、污染低、能量转换效率高、开停容易、便于调峰、布局灵活等一系列优点。还有一点要注意的是美国的天然气价格比我们要便宜多,因此其热电联产的经济性要优于我国。如下表所示是美国天然气的平均价格(美分/m3):
美国政府目前鼓励热电联产的主要行为是规范电力市场,政策激励和引导。