1前言

　　中国天然气探明总储量为38万亿m3，仅次于前苏联和美国，是世界上天然气富有的国家之一。中央实施“西气东输”，中国东部地带以天然气为主的清洁能源的应用比重将大大增加。而从其它国家的实践经验来看，美国73%的热电联产项目使用的是燃气，俄罗斯热电联产燃料构成中，70%是石油和天然气。

　　中国能源结构多元化的变化，是冷热电联产产业结构调整的物质基础和前提条件。随着西气东输这个有力契机，以天然气为燃料的，以小型燃气发电机组和余热锅炉与溴化锂吸收式制冷机组等设备组成的小型全能量系统实现冷热电联产，进行清洁优质能源的梯级利用，使我国有限的资源提高能源效率，合理优化利用。

　　冷热电联产（Combined Cooling Heating and Power, CCHP）是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制冷、制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能系统。其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。这样做不仅提高了能源的利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，还具有良好的经济效益和社会效益。

　　据美国国务院2005年四月份的一份报告，中国将与美国在11个领域中进行合作，旨在2008年奥运会净化北京的空气，其中就有冷热电联产技术。中国对此技术也表现出极大的兴趣，在不久的将来，至少有三幢建筑作为试点。

　　2小型冷热电联产的简介

　　小型冷热电联产的核心设备是热电转换装置，在全球目前投入使用的天然气热电联产系统中，微型燃气轮机、燃气热气机和燃气内燃机是主要的几类热电转换装置。随着微型燃机技术的不断完善，微型燃机发电机组已成为小型冷热电联产的主力。

　　微型燃气轮机是功率为数百KW以下的、以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料的超小型燃气轮机。它的雏形可追溯到60年代，但作为—种新型的小型冷热电联产系统，发展历史则较短。目前，开发微型透平的厂商主要集中在北美，欧洲有瑞典和英国。表1为部分新一代微型燃气轮机的主要技术参数。

　　与柴油机发电机组相比，微型燃机具有以下一系列先进技术特征：

　　（1）设计简单，结构简单紧凑，重量轻，运动部件少，生产成本低。

　　（2）低振动，低噪音，寿命长，运行成本低。

　　（3）通过调节转速，即使不是满负荷运转，效率也非常高。

　　（4）自动化控制水平高，可遥控和诊断，可多台集成扩容。
　　因此，先进的微型燃气轮机是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型冷热电联产的最佳方式，使系统更靠近用户，无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。一旦达到适当的批量，微型燃机轮机有能力与中心发电厂相匹敌。对终端用户来说，与其它小型发电装置相比，微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置。

　　表1.新一代微型燃气轮机的主要技术参数

　　早在2000年，远大与美国能源部、橡树岭国家实验室、马里兰大学合作开发“冷热电联产系统”，将远大直燃机与欧美生产的燃气涡轮发电机进行“无接缝”组合，较大的直燃机配较小的发电机：将燃气涡轮发电机尾气引入直燃机的燃烧机。发电机尾气余热利用率为80％～90％。较小的直燃机配较大的发电机：将燃气涡轮发电机尾气一部分引入直燃机的燃烧机，一部分引入专门设计的余热发生器。发电机尾气余热利用率约40％～80％。直接用发电机尾气制冷制热：专门设计尾气发生器，将发电机尾气全部引入发生器。发电机尾气余热利用率为40％～70％。

　　其工艺流程示意如下：

　　3小型冷热电联产的特点

　　冷热电联产是—种建立在能的梯级利用概念基础上，将制冷、供热(采暖和供热水)及发电过程—体化的多联产总能系统，目的在于提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。与集中式发电-远程送电比较，冷热电联产可以大大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率—般为35%-55％，扣除厂用电和线损率，终端的利用效率只能达到30-47%。而小型冷热电联产的能源利用率可达到90%，没有输电损耗，另外，小型冷热电联产在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力，因其具有良好的环保性能，小型冷热电联产与“小机组”己不是同一概念。

　　二十世纪初以来电力行业流行的观点是，发电机组容量越大，则效率越高，单位千瓦投资越低，发明成本也越低。但是，在许多特殊情况下，小型冷热电联产是集中供电不可缺少的重要补充：

　　（1）小型冷热电联产可以满足特殊场合的需求。例如，对供电安全稳定性要求较高用户，如医院、银行等；能源需求较为多样化的用户，需要电力的同时还需要热或冷能的供应。这种供电方式最大的优点是不需远距离输配电设备，输电损失显著减少，运行安全可靠，并可按需要方便、灵活地利用排气热量实现冷热电三联产，提高能源利用率。

　　（2）小型冷热电联产供电方式可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足。例如2003年8月份，北美地区电网大面积断电就是一个典型的反面教材。而小型燃气热电联产体系实际是一种能源设施的互联网，它通过蜂窝状的小型、实行供能设施的互相连接，提高了城市的供能可靠性。此外，各厂家的设备都设计了自动调频并网系统，可以保证电网的运行安全。在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争) 情况下，可维持重要用户的供电。

　　（3）小型冷热电联产供电方式为能源的综合梯级利用提供了可能。在常规的集中供电方式中，能量形式相对单—。当用户不仅仅需要电力，而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时，仅通过电力来满足上述需要时难以实现能量的综合梯级利用：而小型冷热电联产供电方式以其规模小、灵活性强等特点，通过不同循环的有机整合可以在满足用户需求的同时实现能量的综合梯级利用，并且克服了冷能和热能无法远距离传输的困难。

　　（4）小型燃气热电联产可以更加有效配置资源，稳定、持续地利用天然气、煤层气等资源，减少燃气的调节，降低因燃气调峰导致的储采比下降，地下储气库损失等不必要的资源浪费，减少燃气管网的建设投资，提高设备运行效率，从而达到降低燃气利用成本，提高用气企业的竞争能力。

　　（5）在计划经济体制下，行业是以产品划分的，能源设施的产品和任务非常单一，电力、热力、燃气各自独立，能源设施的重复投资建设，增加了运行成本，降低了效率，直接造成能源代价的提高。小型冷热电联产打破了传统的界限，将采暖、热水、电、冷、燃气、水资源合理利用和环境污染治理统筹考虑，以最小的资金、资源和环境代价，换取最高的投资效益、能源转换效率和能源设施效能。