1  美國能源部支持CHP和CCHP 

    美國能源部本著建立起行之有效的研究、開發(fā) 和商業(yè)化的目的，廣泛而深入地參與了CCHP領域 的合作，目前CCHP是美國能源部所屬能源效率及 可再生能源辦公室執(zhí)行的一個較大項目的其中一部 分，能源效率及可再生能源辦公室與工業(yè)部門協(xié)作 共同推動小型熱電聯(lián)產（CHP）的使用，CHP提供了 高效的、經濟的、環(huán)保的和安全的能源，1998年12 月1日在CHP首腦會議上，美國助理國務卿 Dan.W.reicher宣布了一個旨在2010年使CHP容量 翻番的國家目標，這就是說美國要在2010年前再增 加4600萬kW裝機容量的小型熱電聯(lián)產能力。美 國國家環(huán)保局、美國熱電聯(lián)產協(xié)會表示要為達到這個目標而努力。

    （1）工業(yè)技術辦公室支持CHP的挑戰(zhàn)，它的任務 是在于消除制造和工業(yè)過程中妨礙CHP系統(tǒng)實施 的障礙。 

    （2）負責州和社區(qū)規(guī)劃的建筑技術辦公室也支 持冷熱電聯(lián)產（CCHP）計劃，因為CCHP致力于它 的技術在建筑業(yè)的綜合一體化。 

    （3）電力技術辦公室正在制定計劃，以消除在重 組電力市場上對分布式發(fā)電上網的障礙。 

    （4）聯(lián)邦能源管理項目也正在尋找CHP在聯(lián)邦 設施中應用的機會。 

    目前CCHP組織將抓住各種機會和排除障礙以 使CCHP技術在建筑業(yè)上被廣泛地應用，同時與那 些關注擴大CHP市場的部門合作，尋求適宜的行動 計劃。 

2  冷熱電聯(lián)產的特殊意義 

    電力是我們經濟發(fā)展的原動力，從鋼鐵、化學工 業(yè)到制造業(yè)，從保健到文化教育，無處不在，今天， 供熱、制冷及濕度控制系統(tǒng)對于商業(yè)、教育、保健及 居民生活領域已顯得十分重要。事實上，能源的主要用途之一是給建筑物提供采暖、衛(wèi)生熱水、除濕和制冷。能源要解決這些用途有兩大途徑：一是將一次能源轉變成電能，再由電力空調、電熱水器、電熱 鍋爐等去提供；二是將一次能源通過冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)（CCHP）去直接提供，應該看到，在商業(yè)建筑物內加速推廣應用冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)可以大幅度節(jié)約資源（包括能源資源和其他資源），減少有害氣體的排放，是有很大潛力的。

    冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)在大幅度提高能源利用率及降 低碳和污染空氣的排放物方面具有很大的潛力，有 專家作了這樣的估算，如果從2000年起每年有4％ 的現(xiàn)有建筑轉向CCHP從2005年起25％的新建筑 及從2010年起50％的新建筑均轉向CCHP的話，到 2020年的二氧化碳的排放量將減少19％，如果將 現(xiàn)有建筑實施CCHP的比例從4％提高到8％，到 2020年二氧化碳的排放量將減少30％， CCHP既能 生產電能，電能可以就地利用或向電網輸出電能，或者輸出軸功率，還可以提供制冷、供熱和濕度控制， 衛(wèi)生熱水，這樣有90％以上的燃料可以轉變?yōu)橛杏?能量。 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)與遠程送電比較，可以大大提 高能源利用效率。大型發(fā)電廠的發(fā)電效率為35％ ～55％，扣除廠用電和線損率，終端的利用效率只能 達到30％～47％，而CCHP的效率可達到90％，沒有 輸電損耗，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)與大型熱電聯(lián)產比較， 大型熱電聯(lián)產系統(tǒng)的效率也沒有CCHP高，而且大 型熱電聯(lián)產也有輸電線路和供熱管網的損失，顯然 CCHP可以減少輸配電系統(tǒng)和供熱管網的投資，無 論從減少投資成本和減輕污染都是十分有利的。 

    冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的缺點有兩個：一是冷熱電聯(lián) 供系統(tǒng)規(guī)模小，都是安裝在樓宇里的，只能使用天然 氣或油品，而大型發(fā)電廠和大型熱電聯(lián)產可以使用 煤炭作燃料；二是冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)雖然規(guī)模比大型 發(fā)電廠和大型熱電聯(lián)產小，但CCHP不能小到一家 一戶安裝一臺，只能適應一幢樓宇或一個小區(qū)的冷 熱電聯(lián)供，不像小型戶用空調器、戶用熱水器或戶用 電取暖器那樣靈活機動。好在我國目前能源利用正 在向優(yōu)質化發(fā)展，許多大中城市為了解燃煤污染已 經提出建立無煤區(qū)，國家正在加‘決天然氣、煤層氣的 開發(fā)，還準備在沿海地區(qū)進口液化天然氣，使用 CCHP的條件將逐步具備，當然也有可能在一些地 方始終不具備使用油氣的條件，因此即使CCHP技 術成熟之后，仍然可能與電制冷、電熱水器、電熱鍋 爐并存。 

3  美國關于冷熱電聯(lián)產的研究 

    美國對CCHP作了許多研究、開發(fā)和商業(yè)化目 的，天然氣行業(yè)、電力行業(yè)和暖通空調行業(yè)的制造業(yè) 的廣泛而深入地參與該領域的合作，工業(yè)界己提出了“CCHP創(chuàng)意”和“CCHP2020年綱領”，以支持美國 能源部總體商用建筑規(guī)劃及熱電聯(lián)產（CHP）規(guī)劃。 

3．1 CCHP綱領 

    1999年3月11日至3月12日美國在芝加哥召 開會議，會議的目的是規(guī)劃CCHP在樓宇應用上的 技術發(fā)展步驟。會議期間，生產廠家、用戶、研究機 構、能源服務公司（ESCO）專業(yè)工程師、高校和國家 實驗室共同合作，規(guī)劃了適用于商用、寫字樓、小區(qū)。 住宅建筑物的能源回收利用能源管理和使用的目 標。 

    規(guī)劃倡導增加綜合利用多項技術，包括先進的 燃氣渦輪機、微型渦輪機、先進的內燃機、燃料電池。 吸收式制冷機和熱泵，干燥及能源回收系統(tǒng)、引擎驅 動及電驅動蒸汽壓縮系統(tǒng)，熱儲備和輸送系統(tǒng)，以及 控制及系統(tǒng)集成技術，以滿足建筑物的熱和電力負 荷的需求，并且從整體上提高了從礦物燃料到能源 的轉換效率。 

3．2 CCHP宣言 

    美國到2020年CCHP將成為商用建筑、寫字樓 建筑高效使用礦物能源的典范，通過能源系統(tǒng)的整 合，將極大地推動經濟增長和提高居民生活質量，同 時最大限度地降低污染物的排放量。 

3．3 CCHP戰(zhàn)略實施目標 

        2000年 
           （1）制訂出技術與政策“引導圖”； 

    （2）開發(fā)設計工具、評估系統(tǒng)、軟件、分析案例等 等，以減少設計團體的風險； 

    （3）通過案例分析、財務分析等對業(yè)主決策機構 進行CCHP選型和效益的教育； 

    （4）消費者的價值／需求的認知度達到目標決策 者的25％； 

    （5）每三年實現(xiàn)市場占有率翻番； M建立CCHP的信息交流系統(tǒng)； 

    （6）建立建筑物資源效率計量體系。 

        2005年 
           （1）確保行業(yè)法規(guī)朝有利方向發(fā)展： 

        --稅收優(yōu)惠； 

        --碳化物排放貿易化； 

        --合理的電力退出費用； 

    （2）建立200個示范點。 

        2010年      
           （1）20％的新建商用、寫字樓類建筑物使用 CCHP； 

    （2）5％的現(xiàn)有商用、寫字樓類建筑物使用CCHP；

    （3）25％的美國能源部熱電聯(lián)產（CHP）項目用戶 使用CCHP。 

        2020年 

    （1）50％新建商用、寫字樓類建筑采用CCHP； 

    （2）15％現(xiàn)有商用、寫字樓類建筑采用CCHP； 

3．4幾個問題的說明 

3．4．1 CCHP和CHP應用領域的劃分 

    CCHP系統(tǒng)可以向建筑物同時提供電力、制冷。 供暖、衛(wèi)生熱水或其他用途的熱能，故CCHP系統(tǒng)側重的領域是商用、寫字樓及公寓樓宇； CHP只能提供 電力和熱能，側重于需要工藝用熱的工業(yè)企業(yè)。 

3．4．2商用建筑物節(jié)能的設想 

    美國在商用建筑物節(jié)能方面有如下的設想，使 建筑物能源使用上做到科學、經濟、保護生態(tài)環(huán)境。 

    （1）建筑物的外墻和門窗的保溫和密封性改進， 達到15％的節(jié)能量。 

    （2）美國空調及制冷協(xié)會（ARI）為暖通空調 （HVAC）設備而制訂的目標，要使其能源效率改善 25％； 

    （3）美國CCHP的首期目標是在以上基礎上，再 增加40％的節(jié)能效率。 

    能源可向建筑物提供多方面用途，其中包括舒 適的環(huán)境（溫度控制及濕度調節(jié)），照明、衛(wèi)生熱水。 各種電器的原動力等等，1996年美國消耗掉近93×10^15英熱單位（Btu）的能量。其中僅商業(yè)建筑占15×10^15Btu，幾乎相當于全年的汽油消耗量。商業(yè)用 建筑物熱負荷占能源消耗的47％，幾近一半（其中 取暖占22％，制冷占18％，衛(wèi)生熱水占7％），CCHP 可以利用回收廢熱提供熱負荷（熱水、采暖和制冷）， 這樣就可以節(jié)省電力消耗。 

    美國對一棟小型商用建筑的能源消耗量進行了 測算，過去這一棟商用建筑年耗能達16．72億Btu； 實行ARI的HVAC計劃后，將空調設備的能源效率 提高25％，換成能源量可以減少為15．06億Btu（比 常規(guī)減少1．66億Btu）；實施CCuP計劃后，能源效 率還可以再提高40％，換算成能源量可減少到9．08 億Btu，如果美國現(xiàn)有建筑的25％實施CCHP，可使 建筑物消耗的能源降低2.1×10^15Btu，這是非常可 觀的。 

3．4．3采暖和空調將出現(xiàn)新的變化 

    在20世紀中采暖和空調基礎科學研究已經取 得了重大突破和進展，目前正醞釀著新的變化。主 要是由于空氣調節(jié)和電力技術有了重大變化，全球對環(huán)境問題的重視，如關注減輕臭氧層破壞，關注減 緩地球氣候變暖（溫室效應），以及公用事業(yè)的重組 等等，成為當今樓宇設計和建設的決定因素。 

    電力行業(yè)的改革和新的分布式發(fā)電技術的發(fā) 展，使得樓宇和居民小區(qū)有可能自己生產和出售電 力，電力工業(yè)引入競爭機制，帶來了新的挑戰(zhàn)，同時 也為那些能夠預測到技術進步的需求及市場發(fā)展趨 勢的公司創(chuàng)造出巨大的機會。 

3．4．4更新經營模式和改進研究方法 

    采用創(chuàng)新技術以滿足迅速成長的市場需求有很 高的成本和風險，只有很少的公司能夠承受，新產 品的復雜性，各系統(tǒng)的集成（跨越了傳統(tǒng)的產品分 類），以及全球性競爭的加劇，要求我們采取更新的 經營模式，如合伙經營（用戶、廠家以及研究機構等 等的聯(lián)營），共同開發(fā)和應用先進技術和集成系統(tǒng)。 

    過去的研究、開發(fā)以及商業(yè)化的努力主要著眼 于單獨的設備（如制冷、熱能儲備、通風系統(tǒng)及發(fā)電 設備），目前的樓宇CCHP則致力于現(xiàn)場燃料的轉 換，使發(fā)電與暖通空調（HVAC）系統(tǒng)合為一體，使優(yōu) 化和集成其他建筑先進技術成為可能，這將使樓宇的能源利用效率大大提高，既節(jié)省了能源又減少了 污染物的排放。 

3．4．5 CCHP對環(huán)境保護也有巨大潛力 

    1997年9月美國能源部的5個實驗室進行了一 項研究，這個研究被命名為“美國碳化物減低計劃”， 共檢測了200多項技術，研究發(fā)現(xiàn)僅占三項的CCHP 的技術 先進的渦輪機、燃料電池和集成聯(lián)合循 環(huán)卻占據碳化物預期減少量的近10％，新一代的 渦輪機、燃料電池及活塞式引擎體積更小、節(jié)能效率 更高，電或機械能、熱能的比例更具靈活性；同時，也 可能將這些設備與先進的熱回收系統(tǒng)組合使用，以 達到最大的節(jié)約，將碳化物的排放量降至最低點。 

3．4．6 CCHP發(fā)展中的關鍵因素 

    CCHP現(xiàn)在還不能將其劃分為某個行業(yè)，然而 設備制造商、公用公司及能源服務公司將CCHP看作是下個世紀最具經濟潛力的一種組合方式，新組 建的CCHP組織機構已明確未來20年決定商用、公 共建筑及居民建筑設備發(fā)展的關鍵因素，這些因素 包括如下各項： 

    （1）政策及政治因素； 

    （2）市場、經濟及公共設施的重建； 

    （3）氣候的變化； 

    （4）閏室內空氣質量； 

    （5）建筑設計／設備選型過程；

    （6）能源使用效率； 

    （7）顧客的期望值； 

    （8）應變能力； 

    （9）技術的進步／新技術； 

    （10）滿足各方利益的建筑樓宇。 

3．4．7要特別重視室內空氣質量 

    前面對于CCHP的關鍵因素共有10項，我們在 這里不再一一敘述，僅就室內空氣質量介紹一些情 況。 

    據美國環(huán)境保護署（EPA）的一項研究披露，目 前大多數(shù)室內空氣污染程度要比室外空氣高2～5 倍，有的甚至高達100倍以上。室內空氣污染程度 之所以特別受人類關注，這是因為人們有90％以上 的時間是在室內渡過的，自70年代的石油危機以 來，我們對室內空氣的質量愈加關注，其原因是多方 面的：建筑物的密封性；為了節(jié)約能源而減少了室內 的通風次數(shù)；復合建筑材料的使用及居室裝修；各類 洗滌及化妝用品、護膚品的使用及各種殺蟲劑及室 內清潔劑的使用等等，EPA及其“科學顧問專欄”已 連續(xù)將室內空氣的污染列為危害公眾健康的五大污 染源之一。 

    到80年代，上述設計、運行和人為因素的后果 顯露出來，如患各類“建筑物綜合癥”及與樓宇有關 的疾病的人增多起來，暖通空調采用增強室內通風 量作為解決這些問題的措施，使通風率逐漸回升到 70年代初的水平。美國暖通空調工程師協(xié)會標準 62號《可接受室內空氣質量的通風要求》于1989年 重新修改，并于90年代初被美國政府統(tǒng)一納入法規(guī) 中，于是使室內空氣通風標準提高了3～4倍，使室 內污染物大為降低，但由此引起空調系統(tǒng)需要消耗 更多的能源。 

    此外，通風增多后，空氣濕度增大，使得菌、霉 菌、病原菌的生長機遇增加，構成了各種過敏性疾 病，如哮喘等發(fā)生的主要原因，因此要求在通風的 同時把濕氣過濾掉。目前開發(fā)出的干燥技術由熱源 驅動，可以達到能源高效利用的目的，室內空氣質 量將極大地影響新老建筑的設計和運行， CCHP方 案中利用回收熱量驅動干燥系統(tǒng)將可起到積極的推 動作用。 

4  CCHP與中國 

    我國目前經濟發(fā)展水平和居民收入水平來看， 在城鎮(zhèn)已經進入暖通空調大發(fā)展時期，我國在暖通 空調方面有可能實現(xiàn)跨越，對于如何把握暖通空調發(fā)展方向應盡早研究。 

4．1小型電站是21世紀的新電源，最具經濟潛力 

    21世紀21個設想中第一個設想是能源 “我是你的地方電站”，文章說：“到21世紀，差不多 人人都有個渦輪機。它們以棕擱油或沼氣為動力， 確保家電設備正常運轉，假如你的電力自給有余，你 還可以把多余的電出售給當?shù)仉娋W”，“這是2009年 的夏天，我家有兩只電表，分別顯示電力的‘輸入’和 ‘輸出’。顯示電力‘輸入’的電表在絕大多數(shù)情況下 都在轉動，不過偶爾在電力不足或電價上漲時，我家 地下室里的一臺小發(fā)電機就會運轉起來”，這是小 型電站的一種型式，另外的型式就是本文所講的小 型熱電聯(lián)產和冷熱電聯(lián)產，用高科技武裝起來的小 型電站CHP、CCHP耗能低、可靠性高、效率高、低排 污，具有很大的優(yōu)越性，是提高能源利用效率、降低 冷熱電成本和保護生態(tài)環(huán)境的重要措施，美國把小 型電站看作是有助于美國保持在21世紀全球競爭 力的優(yōu)勢，可見其重要性。 

    20世紀初以來的傳統(tǒng)觀念是，發(fā)電機組容量越 大，效率越高，單位千瓦的投資越低，發(fā)電成本也越 低，因而電力工業(yè)的發(fā)展方向是“大機組、大電廠和 大電網”，但是由于高科技的發(fā)展，分布式的小型電 站，特別是CHP、CCHP的發(fā)展，小電站的好處已經 超過了“大機組、大電廠和大電網”，我國應當走大 電網與為數(shù)眾多的小型分布式電站相結合的道路。 

4．2要嚴格控制為樓宇采暖建設大型熱電聯(lián)產電 廠和大型供熱管網 

    世界上對于樓宇（包括商用建筑、寫字樓、公寓 和住宅小區(qū)）采暖供熱有兩種模式：歐美國家大都采 用分散式的采暖設施，現(xiàn)在正向小型冷熱電聯(lián)供 （CCHP）的方向發(fā)展；而原蘇聯(lián)、東歐等社會主義國 家主要是學習原蘇聯(lián)模式采用大型熱電廠、大中型 鍋爐房和大型熱網，現(xiàn)在看來修建大型熱電廠、大 型鍋爐房和大型熱網專門供商用、寫字樓、公寓和住 宅小區(qū)供熱是極不經濟的，今后大型熱電廠主要應 當用于有穩(wěn)定熱負荷的工業(yè)企業(yè)，以修建工業(yè)企業(yè)。 工業(yè)小區(qū)的自備熱電廠為主。樓宇采暖應當因地制 宜采用多種方式解決。 

4．3要重視發(fā)展分布式小型熱電聯(lián)產（CHP）和小 型冷熱電聯(lián)產（CCHP）

    隨著我國經濟發(fā)展和人民生活水平的提高，人 們對工作環(huán)境和生活環(huán)境的舒適程度要求越來越 高，對室內溫度、濕度、清潔程度的控制要求越來越 高，采暖空調設施的發(fā)展是不可控制的，只能因勢利導。要重視發(fā)展CHP和CCHP。北方寒冷地區(qū)無制冷空調要求，僅有采暖和衛(wèi)生熱水要求的地區(qū)可以發(fā)展小型CHP；在中部地帶既有制冷空調，又有采暖和供熱水要求的地區(qū)，可以發(fā)展小型CCHP；在南方地帶無采暖要求，僅有制冷空調和供衛(wèi)生要求的地區(qū)也可以采用小型CCHP。

4.4  加快發(fā)展天然氣、煤層氣，積極引進液化天然氣和管道天然氣

    我國長期以來能源供應以煤炭為主，煤炭最大消費量曾達到13.8～13.9億噸，1998年已下降到12.5億噸，現(xiàn)在準備降低到9億噸，這個變化說明能源消費優(yōu)質化已不可避免，要順應潮流加快發(fā)展天然氣、煤層氣，積極引進液化天然氣和管道天然氣。有充足的燃氣供應是發(fā)展分布式小型CHP和CCHP的前提條件，在有天然氣供應的地方應當優(yōu)先用于發(fā)展CHP和CCHP。但我們也必須看到，中國各地的情況復雜，CHP和CCHP不可能包打天下，有便宜電力供應的地方，以及可利用低谷的地方，可以發(fā)展蓄冰空調、蓄熱式電熱鍋爐；有的地方可以發(fā)展電力空調、電采暖器和電熱水器?？傊?，要從節(jié)能、經濟、環(huán)境保護的原則出發(fā)，因地制宜，慎重研究，認真決策。

4.5  為經濟合理的發(fā)展暖通空調，要盡快取消采暖免費供應制度

    現(xiàn)在住房、水、電、氣都要由用戶自己交費，只有采暖由機關、企事業(yè)單位交費，顯然不合理。原蘇聯(lián)解體后，俄羅斯解體后，俄羅斯已規(guī)定由用戶自己交費。由于采暖不要用戶自己交費，用戶就不會想辦法去采用經濟合理的采暖方式，供暖企業(yè)也沒有降低成本的壓力，不利于走向市場，不利于節(jié)約能源和采暖設施投資。所以必須盡快取消采暖的免費供應制度，盡快完善采暖的控制、計量和收費制度，促進經濟合理的發(fā)展暖通空調，促進能源的節(jié)約和環(huán)境保護。

4.6要加強冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）的研究和推廣工作

    美國為發(fā)展冷熱電聯(lián)產采取更新經營模式，聯(lián)合研究和政策扶持等措施，并編制了長達20年的研究發(fā)展目標，我國如要發(fā)展小型CHP和CCHP也應組織聯(lián)合公關，政府扶持?，F(xiàn)在看來冷熱電聯(lián)產比熱電聯(lián)供要先進得多，能適應我國大部分地區(qū)的需要，特別是我國過去采暖僅限制在黃河、秦嶺山脈以北的“三北”地區(qū)，現(xiàn)在黃河與長江之間的中間地帶，為提高舒適度，正開始搞采暖，同時搞制冷空調，宜采取跨越發(fā)展手段，跳過CHP，直接搞CCHP。我國在冷熱電聯(lián)產方面具有一定的優(yōu)勢，湖南長沙市遠大空調有限公司生產的直燃式空調機，可以解決冷、采暖和衛(wèi)生熱水聯(lián)供，他們正在研究將燃氣渦輪機與直燃式空調機相配套，形成高效的冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)?！督洕鷧⒖紙蟆吩泩蟮肋^世界吸收式空調中心在中國，中國的中心在長沙、遠大城。如果我們抓緊CCHP的研究和應用我們在冷熱電聯(lián)產的發(fā)展中有可能超過美國，走在世界前列，成為我國21世紀全球競爭中的優(yōu)勢產業(yè)之一，值得重視。

作者簡介
朱成章    中國電力企業(yè)聯(lián)合會    技術顧問
         中國能源研究會    副秘書長
         國際能源經濟協(xié)會    中國分會委員
         教授級高級工程師