摘 要: 近兩年來電力市場出現緩和，某些部門、地區為促銷電力 ，大力提倡電熱鍋爐供暖。有的城市為了環境問題，禁燒煤炭，提出“以電代煤”，“以氣 代煤”等措施。某些人甚至提出：“放棄過去蘇聯模式，大型熱電、大型熱網”，說是浪費 能 源、不經濟，應采用電鍋爐、電熱泵、燃氣采暖等分散供熱，本文從中國實際出發 對上述論點進行了討論，提出了看法，供參考。
關鍵詞: 熱電聯產；集中供熱；CFB鍋爐；燃氣蒸汽聯合循環供熱
1 前言
熱電聯產、集中供熱具有節約能源、改善環境質量、緩解電力需 求、提高供熱質量、減輕分散供熱鍋爐房工人的勞動強度和節約城建用地等優點，這 些優點已被越來越多的人所認識，并受到各級政府領導的重視。近期國家計委、國家經貿委 、原電力部、建設部和國家環保總局已將優先發展熱電聯產、集中供熱作為產業政策確定下 來，并下發了相關文件，以促進熱電事業的健康發展。
近二、三年來，由于國民經濟結構調整和電力建設的加速 發展，電力供應緊張的局面趨于 緩和，部分地區出現了電力過剩，有的地區積極鼓勵發展電鍋爐取代熱電聯產供熱，有的為 了城 市環境質量指責燃煤熱電聯產、集中供熱污染環境，有的說城市供熱管網投資大、敷設困 難 、熱網損失大，反對熱電聯產集中供熱，提出“以電代煤”，“以氣代煤”恢復分散供熱， 有的說“電熱泵供熱”，既方便、清潔又“節能”，“西氣東輸”，“西電東輸”用“電” ， 用“氣”分散供熱(空調)不成問題。似乎21世紀熱電聯產、集中供熱已沒有發展空間，熱電 聯產、集中供熱的形式究竟會有哪些變化，筆者提出個人意見，供同仁們討論。
2 潔凈煤燃燒的CFB鍋爐熱電聯產集中供熱會有大的發展
我國是燃煤大國，近期能源結構以煤為主的狀況不可能改變。為了保護環境可持續發展，必 須大力發展潔凈煤燃燒技術，減少SO2、NOx和CO2等有害氣體和粉塵的排放。循環 流化 床鍋爐(簡稱CFB)正是潔凈煤燃燒技術目前最成熟的技術，我國發展很快，近十幾年來全國3 5t/h、75t/h直至220t/h等各式CFB鍋爐已先后生產，35t/h、75t/h已是成熟產品。為提高 我國電力工業及相關設備制造業的整體水平，推動電力工業結構調整、優化，促進國民經濟 可持 續發展，去年國家發展計劃委員會組織實施先進發電設備國產化工作中就有大型循環流化床 鍋爐(CFBC)，利用自主知識產權技術完成國產100MW等級循環流化床鍋爐及輔機系統的研制 ，并建設相應的示范工程；落實300MW循環流化床依托工程，引進關鍵技術消化吸收，完成3 00MW循環流化床鍋爐的國產化。
燃煤CFB鍋爐可配套3、6、12、25、50、100、200、300MW熱電機組，為更清潔的熱電聯產提 供了必要的保證，這種以蒸汽輪機為熱電聯產的主機是我國在21世紀上半業的主要型式。
3 以清潔燃料(油、氣)燃氣輪機熱電聯產集中供熱將參與市場競爭
近幾十年燃氣輪機國外發展迅速，單機容量從小到大，最大達220～310MW，單機循環，效率 為30～39%，已與國內亞臨界大型汽輪機電站效率36～38%相等或略高，特別是其燃機與汽機 所組成的聯合循環發電機組，最大功率可達420～480MW，循環效率可達55～58%，比同等功 率燃煤亞臨界機組效率高出20個百分點。如用燃機熱電聯產，其能源利用率可高達80～90% ，更加節能。另外，燃用油、氣燃料，對環境影響極少，是清潔熱電廠。還有單位投 資小，建設周期短，耗水量少，占地少，起停性能好等優點，當我國“西氣東輸”后，燃機 聯合循環熱電廠必然會參與市場競爭。
4 熱電聯產機組應大、中、小并舉
熱電聯產建設的前提是“熱負荷”大小和特性。熱負荷大的地區，必然選用較大機組；熱負 荷小，相對選用小機組，所以熱電聯產的規模應視熱負荷而定，結合實際大、中、小并舉。
從20世紀規模經濟(工業經濟)轉入到21世紀信息經濟(知識經濟)。企業的規模有所變化。 石油 化工、化纖、建材、造紙、紡織等行業的規模效益還會繼續存在，熱負荷需求大，因此，這 些行業的熱電聯產機組會比較大，而民用生活采暖空調和一些精細工業、食品工業，會相對 變小，熱負荷會少些，因此，熱電機組會小些。
小型的幾百幾千千瓦的供熱機組，其能源利用率也比600MW單發電火電機組高得多，所以， 熱電機組不能以大小來分優劣。
5 有天然氣地區可上小型燃機熱電(冷)聯產
我國長江以南地區，過去不設置采暖空調。其實，夏天高溫32℃～37℃的天數達一個多月， 冬天5℃～-2℃以下的天數也高達2個月，自改革開放以來，人民生活水平有很大提高，所以 長江以南特別是寧滬沿線城市，人民生活水平較高，多數采用了電力空調，夏季制冷采用電 壓縮制冷，冬天采用電壓縮熱泵采暖，也有燃氣采暖。這樣就容易出現夏季電負荷特高，冬 季特低。1998～1999年上海電網夏季空調負荷出現150萬kW～200萬kW的高峰，江蘇電網亦高 達 350萬kW的峰值。這個最高負荷只能維持2個月左右，使發電、輸電、配電設備能力不能獲得 充分利用，使電成本上升；相反，燃氣負荷就會出現夏季特低，冬季特高，燃氣生產能力、 燃氣管道同樣不能得到充分利用，同樣會使燃氣成本較高。
從能源合理利用而言，用燃氣經過燃氣輪機解決電、熱、冷、功的需要，可以獲得能質合理 匹配，能源多級利用，取得最大的能源利用率。這樣，將通常由電網供應電力、電力空調制 冷、制暖，電熱水器或燃氣熱水器供熱水，用燃氣鍋爐供采暖，改為小型燃氣輪機發電，燃 氣輪機尾氣供直燃機制冷，制熱水、供采暖，一套設備解決四個問題，在節約能源的同時節 約了投資。以天然氣為燃料對環境污染大大減輕，可保護環境生態。用天然氣來代煤、代油 、代人工煤氣，就可大大提高能源利用率，解決大中城市的環境污染問題。
這種符合能源多級利用，能質匹配的小型分散動力，是符合當今知識經濟信息時代的特征， 它不但能源利用率高，而且投資少，能抵遇自然災害(如地震、臺風)、大電網解列的困擾和 戰爭突發事變的大電網停電的危害。如近年臺灣大地震，小型自備熱電廠能及時發、供電、 供熱，大電網鐵塔倒塌，長達十幾天才恢復電力；“科索沃”戰爭大電網的解體值得借鑒。 所以“小型、分散”動力是21世紀新興企業，有逐步代替大型動力的趨勢。
6 采用電鍋爐供熱的商榷
近幾年由于電力市場供過于求，部分地區出現電力過剩的現象。某些地區部門為促銷電力積 極鼓吹電熱鍋爐取代熱電聯產供熱，且制定了優惠政策，免征電力建設集資費，給予一次性 補貼，免交變壓器增容費，享受優惠峰谷電價，免征全部供電工程貼費，甚至提供電纜安裝 免費等等，說是節約能源、安全、經濟、方便、沒有污染。筆者認為這個觀點值得商榷。 {以下*代表}
從熱力學第一定律一次能源利用率來分析，電鍋爐采暖應等于電廠供電效率(全國平均30%) 乘變、輸、配電效率(約90%)乘電鍋爐效率(約98%)，差不多等于25%，而熱電聯產背壓機組 達80%左右，抽凝機組亦大于45%，若燃氣—蒸汽聯合循環機組則大于80%，所以電鍋爐供熱 只有熱電聯產一次能源利用率一半以下。若以熱力學第二定律——*分析，電鍋爐供熱采暖室溫30℃，熱 水平均溫度100℃，其供熱側*效率計算 如下：
一度電*值為3600kJ等于其焓值，
一度電可加熱從80℃至130℃水量約860÷50＝17.2kg；
0.1MPa，100℃熱水*值為：62kJ；
0.1MPa，30℃室溫*值為：6.5kJ；
*效率＝產出*/投入*＝(17.2×62)/360 0＝29.6%(供熱側)
若從一次能源轉成電能*效率為25%計，則電 鍋爐采暖*效率為0.296×0.074＝7%，
用戶產出*效率 用戶側*效率＝(17.2×62)/3600＝3.1%
所以，用電采暖能質不匹配，“大材小用”是嚴重浪費能源的，不宜無條件推廣。只有在特 定條件下：電網峰谷差很大，利用低谷電采用電鍋爐熱供暖，作為供熱的一項補充，但應經 技術經濟比較，確定經濟時才能應用。
7 關于電熱泵供暖
熱泵的原理與實踐是和熱機幾乎同時提出的，由來已久，但大規模地用于供暖，則是最近二 、三十年才在某些工業發達國家發展起來。熱泵的原理與制冷機完全相同，只是使用的目的 和溫度不同，后者的作用是從有限空間中抽取熱量送到溫度較高的環境中，使有限空間中 變冷，前者是從環境中抽取熱量送到溫度較高的有限空間中，達到供暖的目的。
與制冷機相同，常用的熱泵分為吸收式熱泵和壓縮式熱泵兩大類。吸收式熱泵主要以熱量中 的*為代價來實現熱泵的功能，壓縮式熱泵 靠消耗電能或機械功把熱量從低溫抽向高溫。它是以少量的功(轉換為熱量)抽取環境熱量一 同供給熱用戶，熱泵的性能系數(COP)是投入的電能(或熱能)化成熱量與產出的熱量之比， 所以COP恒大于1，通常所得熱量的品位越低，COP越高。供暖熱是所需品位低，所以熱泵采 暖有其優越性。
理論上熱泵采暖與熱電聯產供暖系統都有節能的特點，就是它們基本上按用戶需要的能質要 求供應能量，符合“能質匹配”的原則，熱泵是用戶處用電能(或其他較高位能)抽取環境的 熱量，配置符合用戶要求的一定能質的采暖系統，而熱電聯產是汽輪機中作了部分功的含有 符合用戶要求的一定能質的蒸汽供給用戶系統。
按用*分析觀點，電熱泵是以電能方式通過 輸電線來輸送*，顯然要優越得多。它對熱 用戶 的地理位置和密度沒有多大的限制，即使遠離電廠，其不利影響也不顯著，對熱負荷的集中 性、穩定性、均衡性要求都不太苛刻，電壓縮式熱泵通用性強，使用也方便，它是“以電取 熱”，代價是電能；而熱電聯產實際上也要花代價——抽出的蒸汽不能膨脹至低終 壓，從 而使發電量減少。可見在耗用電力這一點上，二者沒有原則區別。
熱泵供暖系統在理想上是誘人的COP大于1，但這種系統，從一次能源投入到用戶得到供暖熱 量，中間經過的能量轉換環節太多，而每一環節的能量轉換都是熵產的根源，因而現實的熱 泵供暖系統的節能效果遠低于其理論值。從化石燃料一次能源到電能輸出其發電效率平均35 %，經變、輸、配用戶端只有25%左右，再經電壓縮熱泵的能量損失，有效電能變用的一次能 源效率只有24%，所以只有當熱泵性能系數(COP)等于1.875時，才能與熱電聯產全廠熱效率 等于45%相當。在現今的技術水平下，電熱泵采暖系統的大規模推廣不是無條件的，是要經 技術經濟分析比較，認定是經濟時才能采用。
但電熱泵(或電制冷)在特定條件下，作為熱電聯產的采暖的一種補充是合理的，特別在熱負 荷分散，又不均衡，波動大，遠離電廠，環境要求特別高，不易敷設熱網管道的城市，利用 電負荷低谷電做熱泵蓄熱，蓄熱制冷是十分有利的節能和“削峰填谷”的一種措施。
8 其他清潔能源利用供暖
8.1 太陽能采暖(制冷)
太陽能是清潔能源，取之不盡，用之不竭，目前太陽能熱水器較普遍使用，多是安裝在屋頂 上 利用太陽能直接照射加熱利用，大部分用于生活用熱、洗澡、洗滌用熱，用于采暖較少。最 近，媒體報導了“太陽能貯熱器”與“太陽能冰箱”的發明。美國發明一種新的貯熱器，將 相變六水化合物氯化鈣封裝在一根高分子量、高密度的聚乙烯管中，利用相變吸熱過程供房 間取暖。該管長1820mm，內徑為85mm。其貯熱能力每根管為2600kJ。裝配足夠根數的氯化 鈣管體積較小的貯熱器，就能供中等大小房間的取暖。太陽能制冷，利用沸石吸附——解吸 原理制成太陽能冰箱。這種冰箱的制冷效果極好，很經濟，不需電能，不需任何傳動部件， 可運轉20多年無需維修。這種冰箱，頂部裝有一塊捕集板，內裝沸石，當捕集板受太陽照射 發 熱時，板內沸石釋放出水蒸汽，水蒸汽進入貯水罐冷凝成水。入夜，捕集板變冷，沸石吸附 水中之熱，罐中水結冰。如此循環不已，使冰箱溫度降至-15℃以下，即使連續三天不經太 陽照射，這一循環也不會停止。
相信，21世紀利用清潔太陽能采暖空調必然也會逐步增多，但前半世紀，仍是一種“供熱制 冷”的一種補充，2050年以后，估計會參與市場競爭。
太陽能直接發電——太陽能光電池(PV)，是利用太陽能另一發展方向，1997年全球太陽能電 池已生產125MW，2000年將達到200MW，美國生產銷售的太陽能光電池占世界PV產量44%。日 本24%，歐洲21%，其它地區11%。多用于衛星通訊，導航設備和遠離電網無電地區，汽車、 游艇、別墅等。
8.2 利用地熱采暖空調
凡是有地熱資源的地區，可以利用地熱用來采暖空調的補充。如有溫泉的地區，可以直接利 用生活用熱；如地下深處沙岸層構造(像海棉狀)多孔處會有大量熱水，某些地區水溫高達98 ℃ 。這種沙巖層構造往往又被一種泥質脈巖包裹著，其密封性像熱水瓶膽一樣阻止了熱水外流 。就可利用“雙井抽、注水交換循環”的地熱利用技術，將地熱用于供熱。它是向地下打兩 眼 井直通地熱層，用提升泵從一個水井中抽取熱水，并用它將交換器中的水加熱，送熱用戶。 然后再將已經降溫的地熱水通過另一個水井注回地熱層，這些水又得到了加熱，如此循環不 已，理論上不存在地熱枯竭問題。而且地熱水是經過一個純封閉的交換器系統，將生活用水 加熱，水質可以保證。
同一原理，這項技術也可以用在熱帶地區開發淺層冷水作為夏季的空調冷源。我國夏季利用 地下水作為制冷用水，某些地區也有利用。
8.3 燃料電池將用于家庭用電和采暖空調
據外刊報導，專家預測，燃料電池將在21世紀能源領域內獨領風騷，引發家用能源一場革命 。美Plug Power公司提供的家用燃料電池設備，使美國一些家庭的電視機、電冰箱、空調、 照明等家用電器的用電甚至采暖都迎刃而解。該公司稱，2001年，他們將向市場全面推出家 用燃 料電池，其功率為7kW，可解決200m2住宅的用電和采暖問題。家用燃料電池的推出，將使 集中大電站如核電、大型火電、燃機聯合循環發電面臨挑戰，分散、安全、清潔的小型動力 將逐步占領電力市場。
法國電力公司和煤氣公司也在加緊開發燃料電池。最近首次在塞納河畔的歇爾小區安裝了一 個中等規模的燃料電池，可解決200戶居民用電問題。據有關統計表明，全世界有180個燃料 電池發電設備在運行，其中100個在日本，60個在美國，20個在歐洲，歐洲的燃料電池發電 設備大都集中在德國。
燃料電池的用途十分廣泛，它不僅能解決住宅和建筑物的用電問題，而且可為轎車、公交車 、飛機、便攜式計算機和移動電話提供電源。
8.4 其它
8.4.1 垃圾焚燒熱電聯產
為使城市生活垃圾“無害化、減量化和資源化”，國外工業發達國家早已有垃圾焚燒技術， 其 產生的熱能用于熱電聯產，供生產、生活使用，既有利于環境保護，又可獲得較好的經濟效 益。我國南方沿海城市，也開始使用，如深圳、珠海等城市，利用垃圾焚燒發電供熱，已被 越來越多的城市所采用。
8.4.2 核能供熱
核能是一種清潔、有廣泛應用前景的新能源。過去多用于發電，近幾年已逐步應用供熱，它 熱值比煤高270萬倍。
由于供熱蒸汽參數低，其安全性大大提高，可靠近城市和熱用戶建設以節約投資，一般僅為 動力堆的1/10，其經濟性可與燃氣、燃油供熱站相比美。清華大學核能所開發的5MW試驗性 供熱堆已于1989年12月正式投入運行，沈陽2×200MW核能供熱機組已完成可行性研究報告， 核能供熱正在走進百姓家。
8.4.3 農村秸桿、木材工業廢棄物料用于熱電聯產
農村秸桿、木材工業廢棄料，可用于熱電聯產，這些可燃廢棄材料，均可用于燃燒發電供熱 ，據統計我國秸桿等農村廢棄物的資源量年達3.1億噸標煤，資源為1.3億噸標煤，可資利用 。
9 結束語
21世紀初到2050年，我國城市采暖、空調、生活用熱所采用的供熱技術設備，必然是走 多元化，但潔凈煤CFB鍋爐汽輪機組熱電聯產和天然氣燃機聯合循環熱電聯產，集中供熱仍 是主要設施，也就是說，在三北地區熱負荷較大、集中的地區，城市仍以水熱網供暖為主， 這是主流。
天然氣小型燃機熱、電、冷聯產整能系統的分散供暖的趨勢，隨著時間的推移會逐漸增多 ，甚至與大型集中熱電聯產相抗衡。
熱電聯產集中供熱，隨熱負荷大小，性質，其規模應合理，結合熱負荷實際、機組優選，宜 大則大，宜小則小。也就是說熱電規模大、中、小并舉，視熱負荷和技術經濟決定。
對電熱鍋爐采暖應有正確認識，近兩年來，由于電力市場出現緩和，部分地區出現過剩現象 。有的地區為促銷電力大力提倡發展電熱鍋爐取代熱電聯產，這些措施都是片面的。如按 熱力學第一定律分析，電鍋爐的一次能源利用率不到25%，只有汽機熱電聯產的一半 。若以熱力學第二定律*分析，其一次 能源*效率不到8%。用電能采暖能質不匹配 ，浪費能源，不宜無條件鼓吹扶持發展。只有在峰谷差很大地區，利用低谷蓄熱供暖，蓄熱 制冷的特定條件下，并經技術經濟比較，確定經濟時才能應用。
用電熱泵采暖(空調)，只有熱泵性能系數大于1.875時，才能與熱電聯產全廠熱效率45%相當 ，所 以隨著熱泵技術的發展它會在特定條件下，為利用低谷電，電價低廉地區(如西南水電多的 省份)，會作為采暖空調用熱的補充。
至于其他清潔能源利用采暖，太陽能會逐步用來生活用熱，太陽光電池會使用在遠離電網的 地區和特殊用電的場所，若有地熱地區， 可利用地下熱供熱，我國已開始利用，燃料電池已逐步進入家庭，為分散供能提供了條件， 相信今后將會與大型動力相競爭。
總之，21世紀供熱系統，會走向多元化，但上半世紀仍以大型CFB燃煤和燃氣聯合 循環熱電廠為主，其他競相發展。
關鍵詞: 熱電聯產；集中供熱；CFB鍋爐；燃氣蒸汽聯合循環供熱
1 前言
熱電聯產、集中供熱具有節約能源、改善環境質量、緩解電力需 求、提高供熱質量、減輕分散供熱鍋爐房工人的勞動強度和節約城建用地等優點，這 些優點已被越來越多的人所認識，并受到各級政府領導的重視。近期國家計委、國家經貿委 、原電力部、建設部和國家環保總局已將優先發展熱電聯產、集中供熱作為產業政策確定下 來，并下發了相關文件，以促進熱電事業的健康發展。
近二、三年來，由于國民經濟結構調整和電力建設的加速 發展，電力供應緊張的局面趨于 緩和，部分地區出現了電力過剩，有的地區積極鼓勵發展電鍋爐取代熱電聯產供熱，有的為 了城 市環境質量指責燃煤熱電聯產、集中供熱污染環境，有的說城市供熱管網投資大、敷設困 難 、熱網損失大，反對熱電聯產集中供熱，提出“以電代煤”，“以氣代煤”恢復分散供熱， 有的說“電熱泵供熱”，既方便、清潔又“節能”，“西氣東輸”，“西電東輸”用“電” ， 用“氣”分散供熱(空調)不成問題。似乎21世紀熱電聯產、集中供熱已沒有發展空間，熱電 聯產、集中供熱的形式究竟會有哪些變化，筆者提出個人意見，供同仁們討論。
2 潔凈煤燃燒的CFB鍋爐熱電聯產集中供熱會有大的發展
我國是燃煤大國，近期能源結構以煤為主的狀況不可能改變。為了保護環境可持續發展，必 須大力發展潔凈煤燃燒技術，減少SO2、NOx和CO2等有害氣體和粉塵的排放。循環 流化 床鍋爐(簡稱CFB)正是潔凈煤燃燒技術目前最成熟的技術，我國發展很快，近十幾年來全國3 5t/h、75t/h直至220t/h等各式CFB鍋爐已先后生產，35t/h、75t/h已是成熟產品。為提高 我國電力工業及相關設備制造業的整體水平，推動電力工業結構調整、優化，促進國民經濟 可持 續發展，去年國家發展計劃委員會組織實施先進發電設備國產化工作中就有大型循環流化床 鍋爐(CFBC)，利用自主知識產權技術完成國產100MW等級循環流化床鍋爐及輔機系統的研制 ，并建設相應的示范工程；落實300MW循環流化床依托工程，引進關鍵技術消化吸收，完成3 00MW循環流化床鍋爐的國產化。
燃煤CFB鍋爐可配套3、6、12、25、50、100、200、300MW熱電機組，為更清潔的熱電聯產提 供了必要的保證，這種以蒸汽輪機為熱電聯產的主機是我國在21世紀上半業的主要型式。
3 以清潔燃料(油、氣)燃氣輪機熱電聯產集中供熱將參與市場競爭
近幾十年燃氣輪機國外發展迅速，單機容量從小到大，最大達220～310MW，單機循環，效率 為30～39%，已與國內亞臨界大型汽輪機電站效率36～38%相等或略高，特別是其燃機與汽機 所組成的聯合循環發電機組，最大功率可達420～480MW，循環效率可達55～58%，比同等功 率燃煤亞臨界機組效率高出20個百分點。如用燃機熱電聯產，其能源利用率可高達80～90% ，更加節能。另外，燃用油、氣燃料，對環境影響極少，是清潔熱電廠。還有單位投 資小，建設周期短，耗水量少，占地少，起停性能好等優點，當我國“西氣東輸”后，燃機 聯合循環熱電廠必然會參與市場競爭。
4 熱電聯產機組應大、中、小并舉
熱電聯產建設的前提是“熱負荷”大小和特性。熱負荷大的地區，必然選用較大機組；熱負 荷小，相對選用小機組，所以熱電聯產的規模應視熱負荷而定，結合實際大、中、小并舉。
從20世紀規模經濟(工業經濟)轉入到21世紀信息經濟(知識經濟)。企業的規模有所變化。 石油 化工、化纖、建材、造紙、紡織等行業的規模效益還會繼續存在，熱負荷需求大，因此，這 些行業的熱電聯產機組會比較大，而民用生活采暖空調和一些精細工業、食品工業，會相對 變小，熱負荷會少些，因此，熱電機組會小些。
小型的幾百幾千千瓦的供熱機組，其能源利用率也比600MW單發電火電機組高得多，所以， 熱電機組不能以大小來分優劣。
5 有天然氣地區可上小型燃機熱電(冷)聯產
我國長江以南地區，過去不設置采暖空調。其實，夏天高溫32℃～37℃的天數達一個多月， 冬天5℃～-2℃以下的天數也高達2個月，自改革開放以來，人民生活水平有很大提高，所以 長江以南特別是寧滬沿線城市，人民生活水平較高，多數采用了電力空調，夏季制冷采用電 壓縮制冷，冬天采用電壓縮熱泵采暖，也有燃氣采暖。這樣就容易出現夏季電負荷特高，冬 季特低。1998～1999年上海電網夏季空調負荷出現150萬kW～200萬kW的高峰，江蘇電網亦高 達 350萬kW的峰值。這個最高負荷只能維持2個月左右，使發電、輸電、配電設備能力不能獲得 充分利用，使電成本上升；相反，燃氣負荷就會出現夏季特低，冬季特高，燃氣生產能力、 燃氣管道同樣不能得到充分利用，同樣會使燃氣成本較高。
從能源合理利用而言，用燃氣經過燃氣輪機解決電、熱、冷、功的需要，可以獲得能質合理 匹配，能源多級利用，取得最大的能源利用率。這樣，將通常由電網供應電力、電力空調制 冷、制暖，電熱水器或燃氣熱水器供熱水，用燃氣鍋爐供采暖，改為小型燃氣輪機發電，燃 氣輪機尾氣供直燃機制冷，制熱水、供采暖，一套設備解決四個問題，在節約能源的同時節 約了投資。以天然氣為燃料對環境污染大大減輕，可保護環境生態。用天然氣來代煤、代油 、代人工煤氣，就可大大提高能源利用率，解決大中城市的環境污染問題。
這種符合能源多級利用，能質匹配的小型分散動力，是符合當今知識經濟信息時代的特征， 它不但能源利用率高，而且投資少，能抵遇自然災害(如地震、臺風)、大電網解列的困擾和 戰爭突發事變的大電網停電的危害。如近年臺灣大地震，小型自備熱電廠能及時發、供電、 供熱，大電網鐵塔倒塌，長達十幾天才恢復電力；“科索沃”戰爭大電網的解體值得借鑒。 所以“小型、分散”動力是21世紀新興企業，有逐步代替大型動力的趨勢。
6 采用電鍋爐供熱的商榷
近幾年由于電力市場供過于求，部分地區出現電力過剩的現象。某些地區部門為促銷電力積 極鼓吹電熱鍋爐取代熱電聯產供熱，且制定了優惠政策，免征電力建設集資費，給予一次性 補貼，免交變壓器增容費，享受優惠峰谷電價，免征全部供電工程貼費，甚至提供電纜安裝 免費等等，說是節約能源、安全、經濟、方便、沒有污染。筆者認為這個觀點值得商榷。 {以下*代表}
從熱力學第一定律一次能源利用率來分析，電鍋爐采暖應等于電廠供電效率(全國平均30%) 乘變、輸、配電效率(約90%)乘電鍋爐效率(約98%)，差不多等于25%，而熱電聯產背壓機組 達80%左右，抽凝機組亦大于45%，若燃氣—蒸汽聯合循環機組則大于80%，所以電鍋爐供熱 只有熱電聯產一次能源利用率一半以下。若以熱力學第二定律——*分析，電鍋爐供熱采暖室溫30℃，熱 水平均溫度100℃，其供熱側*效率計算 如下：
一度電*值為3600kJ等于其焓值，
一度電可加熱從80℃至130℃水量約860÷50＝17.2kg；
0.1MPa，100℃熱水*值為：62kJ；
0.1MPa，30℃室溫*值為：6.5kJ；
*效率＝產出*/投入*＝(17.2×62)/360 0＝29.6%(供熱側)
若從一次能源轉成電能*效率為25%計，則電 鍋爐采暖*效率為0.296×0.074＝7%，
用戶產出*效率 用戶側*效率＝(17.2×62)/3600＝3.1%
所以，用電采暖能質不匹配，“大材小用”是嚴重浪費能源的，不宜無條件推廣。只有在特 定條件下：電網峰谷差很大，利用低谷電采用電鍋爐熱供暖，作為供熱的一項補充，但應經 技術經濟比較，確定經濟時才能應用。
7 關于電熱泵供暖
熱泵的原理與實踐是和熱機幾乎同時提出的，由來已久，但大規模地用于供暖，則是最近二 、三十年才在某些工業發達國家發展起來。熱泵的原理與制冷機完全相同，只是使用的目的 和溫度不同，后者的作用是從有限空間中抽取熱量送到溫度較高的環境中，使有限空間中 變冷，前者是從環境中抽取熱量送到溫度較高的有限空間中，達到供暖的目的。
與制冷機相同，常用的熱泵分為吸收式熱泵和壓縮式熱泵兩大類。吸收式熱泵主要以熱量中 的*為代價來實現熱泵的功能，壓縮式熱泵 靠消耗電能或機械功把熱量從低溫抽向高溫。它是以少量的功(轉換為熱量)抽取環境熱量一 同供給熱用戶，熱泵的性能系數(COP)是投入的電能(或熱能)化成熱量與產出的熱量之比， 所以COP恒大于1，通常所得熱量的品位越低，COP越高。供暖熱是所需品位低，所以熱泵采 暖有其優越性。
理論上熱泵采暖與熱電聯產供暖系統都有節能的特點，就是它們基本上按用戶需要的能質要 求供應能量，符合“能質匹配”的原則，熱泵是用戶處用電能(或其他較高位能)抽取環境的 熱量，配置符合用戶要求的一定能質的采暖系統，而熱電聯產是汽輪機中作了部分功的含有 符合用戶要求的一定能質的蒸汽供給用戶系統。
按用*分析觀點，電熱泵是以電能方式通過 輸電線來輸送*，顯然要優越得多。它對熱 用戶 的地理位置和密度沒有多大的限制，即使遠離電廠，其不利影響也不顯著，對熱負荷的集中 性、穩定性、均衡性要求都不太苛刻，電壓縮式熱泵通用性強，使用也方便，它是“以電取 熱”，代價是電能；而熱電聯產實際上也要花代價——抽出的蒸汽不能膨脹至低終 壓，從 而使發電量減少。可見在耗用電力這一點上，二者沒有原則區別。
熱泵供暖系統在理想上是誘人的COP大于1，但這種系統，從一次能源投入到用戶得到供暖熱 量，中間經過的能量轉換環節太多，而每一環節的能量轉換都是熵產的根源，因而現實的熱 泵供暖系統的節能效果遠低于其理論值。從化石燃料一次能源到電能輸出其發電效率平均35 %，經變、輸、配用戶端只有25%左右，再經電壓縮熱泵的能量損失，有效電能變用的一次能 源效率只有24%，所以只有當熱泵性能系數(COP)等于1.875時，才能與熱電聯產全廠熱效率 等于45%相當。在現今的技術水平下，電熱泵采暖系統的大規模推廣不是無條件的，是要經 技術經濟分析比較，認定是經濟時才能采用。
但電熱泵(或電制冷)在特定條件下，作為熱電聯產的采暖的一種補充是合理的，特別在熱負 荷分散，又不均衡，波動大，遠離電廠，環境要求特別高，不易敷設熱網管道的城市，利用 電負荷低谷電做熱泵蓄熱，蓄熱制冷是十分有利的節能和“削峰填谷”的一種措施。
8 其他清潔能源利用供暖
8.1 太陽能采暖(制冷)
太陽能是清潔能源，取之不盡，用之不竭，目前太陽能熱水器較普遍使用，多是安裝在屋頂 上 利用太陽能直接照射加熱利用，大部分用于生活用熱、洗澡、洗滌用熱，用于采暖較少。最 近，媒體報導了“太陽能貯熱器”與“太陽能冰箱”的發明。美國發明一種新的貯熱器，將 相變六水化合物氯化鈣封裝在一根高分子量、高密度的聚乙烯管中，利用相變吸熱過程供房 間取暖。該管長1820mm，內徑為85mm。其貯熱能力每根管為2600kJ。裝配足夠根數的氯化 鈣管體積較小的貯熱器，就能供中等大小房間的取暖。太陽能制冷，利用沸石吸附——解吸 原理制成太陽能冰箱。這種冰箱的制冷效果極好，很經濟，不需電能，不需任何傳動部件， 可運轉20多年無需維修。這種冰箱，頂部裝有一塊捕集板，內裝沸石，當捕集板受太陽照射 發 熱時，板內沸石釋放出水蒸汽，水蒸汽進入貯水罐冷凝成水。入夜，捕集板變冷，沸石吸附 水中之熱，罐中水結冰。如此循環不已，使冰箱溫度降至-15℃以下，即使連續三天不經太 陽照射，這一循環也不會停止。
相信，21世紀利用清潔太陽能采暖空調必然也會逐步增多，但前半世紀，仍是一種“供熱制 冷”的一種補充，2050年以后，估計會參與市場競爭。
太陽能直接發電——太陽能光電池(PV)，是利用太陽能另一發展方向，1997年全球太陽能電 池已生產125MW，2000年將達到200MW，美國生產銷售的太陽能光電池占世界PV產量44%。日 本24%，歐洲21%，其它地區11%。多用于衛星通訊，導航設備和遠離電網無電地區，汽車、 游艇、別墅等。
8.2 利用地熱采暖空調
凡是有地熱資源的地區，可以利用地熱用來采暖空調的補充。如有溫泉的地區，可以直接利 用生活用熱；如地下深處沙岸層構造(像海棉狀)多孔處會有大量熱水，某些地區水溫高達98 ℃ 。這種沙巖層構造往往又被一種泥質脈巖包裹著，其密封性像熱水瓶膽一樣阻止了熱水外流 。就可利用“雙井抽、注水交換循環”的地熱利用技術，將地熱用于供熱。它是向地下打兩 眼 井直通地熱層，用提升泵從一個水井中抽取熱水，并用它將交換器中的水加熱，送熱用戶。 然后再將已經降溫的地熱水通過另一個水井注回地熱層，這些水又得到了加熱，如此循環不 已，理論上不存在地熱枯竭問題。而且地熱水是經過一個純封閉的交換器系統，將生活用水 加熱，水質可以保證。
同一原理，這項技術也可以用在熱帶地區開發淺層冷水作為夏季的空調冷源。我國夏季利用 地下水作為制冷用水，某些地區也有利用。
8.3 燃料電池將用于家庭用電和采暖空調
據外刊報導，專家預測，燃料電池將在21世紀能源領域內獨領風騷，引發家用能源一場革命 。美Plug Power公司提供的家用燃料電池設備，使美國一些家庭的電視機、電冰箱、空調、 照明等家用電器的用電甚至采暖都迎刃而解。該公司稱，2001年，他們將向市場全面推出家 用燃 料電池，其功率為7kW，可解決200m2住宅的用電和采暖問題。家用燃料電池的推出，將使 集中大電站如核電、大型火電、燃機聯合循環發電面臨挑戰，分散、安全、清潔的小型動力 將逐步占領電力市場。
法國電力公司和煤氣公司也在加緊開發燃料電池。最近首次在塞納河畔的歇爾小區安裝了一 個中等規模的燃料電池，可解決200戶居民用電問題。據有關統計表明，全世界有180個燃料 電池發電設備在運行，其中100個在日本，60個在美國，20個在歐洲，歐洲的燃料電池發電 設備大都集中在德國。
燃料電池的用途十分廣泛，它不僅能解決住宅和建筑物的用電問題，而且可為轎車、公交車 、飛機、便攜式計算機和移動電話提供電源。
8.4 其它
8.4.1 垃圾焚燒熱電聯產
為使城市生活垃圾“無害化、減量化和資源化”，國外工業發達國家早已有垃圾焚燒技術， 其 產生的熱能用于熱電聯產，供生產、生活使用，既有利于環境保護，又可獲得較好的經濟效 益。我國南方沿海城市，也開始使用，如深圳、珠海等城市，利用垃圾焚燒發電供熱，已被 越來越多的城市所采用。
8.4.2 核能供熱
核能是一種清潔、有廣泛應用前景的新能源。過去多用于發電，近幾年已逐步應用供熱，它 熱值比煤高270萬倍。
由于供熱蒸汽參數低，其安全性大大提高，可靠近城市和熱用戶建設以節約投資，一般僅為 動力堆的1/10，其經濟性可與燃氣、燃油供熱站相比美。清華大學核能所開發的5MW試驗性 供熱堆已于1989年12月正式投入運行，沈陽2×200MW核能供熱機組已完成可行性研究報告， 核能供熱正在走進百姓家。
8.4.3 農村秸桿、木材工業廢棄物料用于熱電聯產
農村秸桿、木材工業廢棄料，可用于熱電聯產，這些可燃廢棄材料，均可用于燃燒發電供熱 ，據統計我國秸桿等農村廢棄物的資源量年達3.1億噸標煤，資源為1.3億噸標煤，可資利用 。
9 結束語
21世紀初到2050年，我國城市采暖、空調、生活用熱所采用的供熱技術設備，必然是走 多元化，但潔凈煤CFB鍋爐汽輪機組熱電聯產和天然氣燃機聯合循環熱電聯產，集中供熱仍 是主要設施，也就是說，在三北地區熱負荷較大、集中的地區，城市仍以水熱網供暖為主， 這是主流。
天然氣小型燃機熱、電、冷聯產整能系統的分散供暖的趨勢，隨著時間的推移會逐漸增多 ，甚至與大型集中熱電聯產相抗衡。
熱電聯產集中供熱，隨熱負荷大小，性質，其規模應合理，結合熱負荷實際、機組優選，宜 大則大，宜小則小。也就是說熱電規模大、中、小并舉，視熱負荷和技術經濟決定。
對電熱鍋爐采暖應有正確認識，近兩年來，由于電力市場出現緩和，部分地區出現過剩現象 。有的地區為促銷電力大力提倡發展電熱鍋爐取代熱電聯產，這些措施都是片面的。如按 熱力學第一定律分析，電鍋爐的一次能源利用率不到25%，只有汽機熱電聯產的一半 。若以熱力學第二定律*分析，其一次 能源*效率不到8%。用電能采暖能質不匹配 ，浪費能源，不宜無條件鼓吹扶持發展。只有在峰谷差很大地區，利用低谷蓄熱供暖，蓄熱 制冷的特定條件下，并經技術經濟比較，確定經濟時才能應用。
用電熱泵采暖(空調)，只有熱泵性能系數大于1.875時，才能與熱電聯產全廠熱效率45%相當 ，所 以隨著熱泵技術的發展它會在特定條件下，為利用低谷電，電價低廉地區(如西南水電多的 省份)，會作為采暖空調用熱的補充。
至于其他清潔能源利用采暖，太陽能會逐步用來生活用熱，太陽光電池會使用在遠離電網的 地區和特殊用電的場所，若有地熱地區， 可利用地下熱供熱，我國已開始利用，燃料電池已逐步進入家庭，為分散供能提供了條件， 相信今后將會與大型動力相競爭。
總之，21世紀供熱系統，會走向多元化，但上半世紀仍以大型CFB燃煤和燃氣聯合 循環熱電廠為主，其他競相發展。
