在我國一方面熱電廠夏季熱負(fù)荷不足，一方面存在夏季空調(diào)負(fù)荷過大。利用熱電廠的熱介質(zhì)進(jìn)行集中制冷使夏季與冬季負(fù)荷更加平衡，熱用戶與冷用戶互為補充，從而提高熱電廠運行的經(jīng)濟性，取得更好的社會效益和經(jīng)濟效益。然而集中制冷在我國的發(fā)展卻不盡人意，本文將對其存在問題進(jìn)行分析。---東北電力大學(xué) 呂太 王正；中國電力工程顧問集團(tuán)公司 康慧

      前 言

      目前熱電廠存在夏季熱負(fù)荷不足的問題。我國建設(shè)的熱電廠以區(qū)域性熱電廠為主，企業(yè)自備熱電廠為輔。自備熱電廠以滿足企業(yè)生產(chǎn)用汽為主，除少數(shù)區(qū)域性熱電廠供應(yīng)生產(chǎn)用汽和居民采暖外，大部分區(qū)域性熱電廠以供應(yīng)居民采暖為主。這類以供暖為主的區(qū)域性熱電廠冬季供暖負(fù)荷很大，但到了非供暖期，在無工業(yè)負(fù)荷時，民用供暖負(fù)荷為零，以熱定電的中小型熱電廠通常會停止運行，而大型熱電廠則變?yōu)榧兡l(fā)電運行。在這種情況下，前者造成熱電廠閑置半年的設(shè)備資源浪費，后者造成熱電廠低品位熱能資源的浪費。這種現(xiàn)象在我國由北向南逐步加劇。 
      將熱電聯(lián)產(chǎn)改進(jìn)為熱電冷三聯(lián)供，可以改變熱電廠冬夏負(fù)荷不均衡性。目前，我國居民生活水平迅速提高，空調(diào)制冷負(fù)荷急劇增加。利用溴化鋰吸收式制冷機為制冷設(shè)備，在熱電廠中推廣使用熱力制冷，增加熱電廠夏季負(fù)荷，使以熱定電的熱電廠冬夏均可以正常運行，一方面增加了熱電廠發(fā)電量，創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，另一方面提高了設(shè)備利用率，縮短投資回收年限。而對于夏季純凝運行的大型熱電廠，能有效利用汽輪機發(fā)電后的低品位蒸汽熱能，則可以大大提高熱電廠的熱能利用率，進(jìn)而提高熱電廠的經(jīng)濟效益。
      盡管熱電廠集中制冷有諸多好處，可是在我國卻遲遲發(fā)展不起來，下面將闡述熱電廠集中制冷存在的問題。

      1 冷負(fù)荷
      1.1地理因素 
      我國規(guī)定的“嚴(yán)寒”與“寒冷”采暖區(qū)幾乎占整個國土面積的70%和全國總建筑面積的50％。其中“嚴(yán)寒”地區(qū)基本上沒有制冷空調(diào)的要求，而“寒冷”區(qū)如華北和西北的部分地區(qū)夏熱、冬冷，除采暖外還有制冷空調(diào)的要求。我國有2／3人口居住在“非采暖區(qū)”，包括夏熱冬暖的長江中下游地區(qū)和南方炎熱地區(qū)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和居民生活水平的提高，長江中下游地區(qū)既要采暖，也需要制冷空調(diào)。而我國東北地區(qū)的冷負(fù)荷很小，不適于搞集中供冷。如果在南方搞集中供冷，年最大供冷負(fù)荷小時數(shù)大，有利于運行費低的供冷系統(tǒng)發(fā)展。然而在我國南方地區(qū)絕大多數(shù)城市沒有供熱管網(wǎng)，如果為了集中供冷再鋪設(shè)管道的話，初投資必然會加大很多，以深圳市為例，每鋪設(shè)一米管道，其投資超過一萬元，而其中75%并不是成本，而是用來賠償?shù)模簿褪钦f在冷負(fù)荷大的地方卻沒有供熱管道，而再鋪設(shè)涉及部門多，初投資大，造成了熱電廠集中制冷舉步維艱。而在嚴(yán)寒地區(qū)有大量的供熱管道，卻沒有冷負(fù)荷，這是一個矛盾體。
      目前在長江流域建設(shè)大型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱和熱電冷三聯(lián)供項目，無論是以燃煤還是以燃?xì)鉃閯恿Γ即嬖诤芏嗟哪芎牟缓侠韱栴}。長江流域地區(qū)冬季短夏季長，而夏季使用發(fā)電余熱制冷時的制冷效率僅為電制冷效率的20%左右。采用集中供冷要依靠大型循環(huán)管網(wǎng)輸送冷水，這直接導(dǎo)致循環(huán)水泵電耗增加。
      1.2 公用建筑和民用建筑
      公用建筑和民用建筑在空調(diào)形式和使用上有以下區(qū)別：（1）公用建筑多采用集中空調(diào)，而民用建筑以采用分體式空調(diào)機組為主； （2）公用建筑空調(diào)的同時使用率高，而民用建筑的同時使用率低；（3）民用建筑層高低，人員、新風(fēng)負(fù)荷小，其冷熱量指標(biāo)比公共建筑小；（4）公用建筑的使用時間以白天為主，而民用建筑的使用時間以夜晚為主。公用建筑的負(fù)荷因子較大，基本處于平均冷負(fù)荷，民用建筑的負(fù)荷因子較小，基本上白天人們上班，冷負(fù)荷較小，而晚上冷負(fù)荷較大，負(fù)荷因子小，由于民用建筑一次性投資過高，運行管理復(fù)雜，應(yīng)有物業(yè)管理公司專業(yè)化管理，分戶計量與空調(diào)系統(tǒng)收費技術(shù)復(fù)雜。盡管集中供冷是小區(qū)住宅建筑空調(diào)的發(fā)展趨勢，符合“綠色建筑”的要求，但是由于對造價與投資、能耗與使用費、分戶計量、運行維護(hù)管理、冷熱量調(diào)節(jié)、政策與法規(guī)等問題還需要進(jìn)一步研究，房地產(chǎn)商和住戶往往顧慮重重，因此目前建設(shè)的工程不多。
      原則上，同時具有電力和空調(diào)需求的場所均適合于應(yīng)用熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。如工廠、旅館酒店、醫(yī)院、休閑娛樂中心（游泳地）、學(xué)校、機場、商店（超市、購物中心）、辦公樓、獨立式住宅和公寓等等。但限于設(shè)備投資費用和系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，系統(tǒng)中的電負(fù)荷及空調(diào)負(fù)荷具有一定規(guī)模時采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)才比較經(jīng)濟合理。負(fù)荷密度大，則輸送系統(tǒng)單位負(fù)荷投資小，有利于區(qū)域供冷的經(jīng)濟性。當(dāng)負(fù)荷密度過小，采用區(qū)域冷熱聯(lián)供的單位負(fù)荷初投資過大，就會被分散的供冷方式取代。
      2 熱介質(zhì) 
      熱電廠的供熱介質(zhì)主要是蒸汽和熱水。以蒸汽作為供熱介質(zhì)時，制冷設(shè)備可采用雙效機，但由于蒸汽在輸送過程中，壓損大，使得汽輪機抽汽或排汽的參數(shù)提高，機組效率下降；以熱水作供熱介質(zhì)時，可使汽輪機抽汽或排汽的參數(shù)降低，機組效率提高，熱網(wǎng)效率也較高，但制冷設(shè)備只能用單效機。 
      汽網(wǎng)的特點：對用戶的適應(yīng)性強，可以滿足各種熱負(fù)荷，輸送能耗小，比水網(wǎng)輸送熱水的耗電量低得多，輸送管道壓損大，汽網(wǎng)供熱距離一般在5km以內(nèi)，其壓降損失0.098~0.118MPa/km，直接供汽的回水率低，甚至完全不能回收，即回水率Φ=0，目前中國最好的為Φ=20%。使熱電廠的外部工質(zhì)損失大增，導(dǎo)致水處理的投資、運行費劇增，回水率Φ值對熱電廠的經(jīng)濟性影響很大。更嚴(yán)重的是，它影響高壓鍋爐的運行可靠性。
      水網(wǎng)的特點：供熱距離遠(yuǎn)，且熱網(wǎng)的熱損失小，每公里僅降1℃左右，一般比汽網(wǎng)的熱損失小5%~10%。水網(wǎng)的供熱距離較大。水溫150℃以下一般為15~20km，高溫150℃以上可達(dá)30~49km。水網(wǎng)是利用供熱式汽輪機的調(diào)節(jié)抽汽，在面式熱網(wǎng)加熱器中凝結(jié)放熱，將網(wǎng)水加熱并作為載熱介質(zhì)通過水網(wǎng)對外供熱，該加熱蒸汽被凝結(jié)成的水可以方便地在熱電廠內(nèi)全部回收。冷水的輸送距離一般為1~2km，溫差一般為5℃。
      當(dāng)熱電廠采用蒸汽集中制冷時，由于蒸汽的輸送距離一般在5km之內(nèi)，而目前我國的熱電廠普遍位于城市郊區(qū)，而冷負(fù)荷用戶，又普遍在城市中心，因此，如果采用蒸汽供冷，不能保證能在冷用戶處制冷，這也是一個普遍問題。而且采用蒸汽供冷熱電廠的回水率低，也就說熱電廠供出的蒸汽不能通過凝結(jié)水回收，要知道熱電廠的水是經(jīng)過相當(dāng)繁雜的處理的，不能回收對熱電廠的經(jīng)濟性影響很大。但目前熱電廠進(jìn)行集中制冷大多采用這種方式。
      當(dāng)熱電廠采用熱水集中供冷時，城市集中供熱高溫?zé)崴芫W(wǎng)，一般直埋敷設(shè)，保溫材料為聚胺酯，聚胺酯耐溫極限為120℃，綜合考慮其經(jīng)濟性，城市集中供熱高溫?zé)崴话銥?20℃。城市集中供熱蒸汽管網(wǎng)，供熱半徑不超過5km，每1km壓降一般為0.1MPa。由此可見，城市集中供熱蒸汽管網(wǎng)區(qū)域內(nèi)，可使用雙效型溴化鋰吸收式水冷機組，而只有熱水管網(wǎng)的區(qū)域，只能選用單效型溴化鋰吸收式水冷機組。而雙效熱水溴化鋰機組要求的供水溫度為140℃~200℃，在我國原有二級網(wǎng)供熱管道上通過高溫?zé)崴遣豢赡艿模绻鼡Q管道，又要增加很大的投資，要求的管道等級也相應(yīng)提高，只能使用單效溴化鋰吸收式制冷機，而單效吸收式制冷機的熱力系數(shù)太低，熱電廠采用集中供冷不經(jīng)濟。
      單效溴化鋰吸收式制冷機一般用0.1MPa（表壓）的低壓蒸汽或80℃以上的熱水為加熱熱源，熱效率極低，熱力系數(shù)為0.6~0.7。雙效溴化鋰吸收式制冷機一般用0.3~0.9MPa（表壓）的蒸汽或140℃~200℃以上的熱水為加熱熱源，機組的熱效率大為提高，熱力系數(shù)為0.95~1.4。隨著驅(qū)動熱媒溫度的降低吸收式制冷機的制冷量及COP值相應(yīng)降低，單位制冷量所需要的設(shè)備增多、導(dǎo)致了設(shè)備投資的增加；相反，過高的熱媒溫度將導(dǎo)致熱電廠發(fā)電量的降低。

      3 其他因素
      3.1 價格 
      與工業(yè)、交通能耗不同，建筑能耗比較難于以提高能源價格的方法來降低，原因在于家用空調(diào)等建筑能耗不是作為生產(chǎn)成本，而作為商品生產(chǎn)過程目標(biāo)和利潤與成本緊密相關(guān)，提高能源價格難以控制不是生產(chǎn)成本的家用空調(diào)等建筑能耗，而對于工業(yè)空調(diào)等系統(tǒng)，能源價格應(yīng)該是一個有效的控制方法。
      3.2 層高
      不能享受夏涼因為層高限制。
      武昌“冬暖夏涼”工程，盡管武漢夏天較長，絕大多數(shù)居民初步都考慮選擇“三聯(lián)供”。最后卻因?qū)痈呦拗疲坏貌煌硕笃浯巍?nbsp;
      武漢樓房層高一般是3米高，該工程制冷設(shè)備末端采用風(fēng)機盤管，類似賓館、寫字樓室內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)。“這套系統(tǒng)安裝后，一般要占據(jù)層高的50-60厘米，適合在層高較高的樓層安裝，如寫字樓等辦公區(qū)域”。素稱“火爐子”的武漢，不得不使武昌“冬暖夏涼”工程首批用戶大多只選擇了“冬暖”服務(wù)。昨日，武漢德威熱力公司公布武昌地區(qū)“冬暖夏涼”工程首批用戶，因為受樓房層高限制，絕大多數(shù)用戶不得不舍棄“夏涼”。很多小區(qū)居民也表示，為了“夏涼”，愿意犧牲“空間”，不計“高度”。武漢德威熱力公司負(fù)責(zé)人表示，還是不能安裝，因為國家建設(shè)部門有相關(guān)樓層高度標(biāo)準(zhǔn)，不可違背該標(biāo)準(zhǔn)。

      3.3 維修 
      集中制冷供熱是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，所以日常的維護(hù)是相當(dāng)重要的，尤其當(dāng)這個系統(tǒng)出了故障的時候，立即維修恢復(fù)正常運作就是頭等大事。但是在實際運作中卻往往會發(fā)生維修費用無法落實的情況，物業(yè)管理公司往往會認(rèn)為維修費用不在他們的責(zé)任范圍之內(nèi)，由此也常常會引發(fā)矛盾而耽誤了維護(hù)的時間，從而影響了業(yè)主的正常生活。
      3.4 溴化鋰壽命
      結(jié)論及建議
      （1）熱電廠集中制冷還與熱電廠機組的型式、容量、初蒸汽參數(shù)、抽汽或背壓排汽參數(shù)、供冷負(fù)荷特性、供熱機組容量和初參數(shù)、電網(wǎng)供電煤耗率、電站鍋爐效率等因素有關(guān)。
      （2）在進(jìn)行城市熱力規(guī)劃時，應(yīng)考慮的優(yōu)先領(lǐng)域和重點：
      從地域上逐步擴展，首先從北方供暖地區(qū)開始，因其己有供熱系統(tǒng)，再擴建夏季制冷，不需要太大的投入，即可實現(xiàn)熱電冷聯(lián)供并迅速推廣的目的；
      從基礎(chǔ)好的大中城市開始，再發(fā)展到一般城市和城鎮(zhèn)；
      從建筑類型上考慮，首先從公共建筑（酒店、賓館、商廈、寫字樓等）開始，然后是工業(yè)企業(yè)，再擴展到豪華居住園區(qū)的居民住宅；
      從新舊建筑上分，首先是新建筑，在設(shè)計、施工中直接采用熱電冷聯(lián)供，再對已建成的建筑逐漸進(jìn)行改造。
      政府部門要給予熱電冷聯(lián)供事業(yè)以優(yōu)惠的財政政策、金融政策、價格政策，相關(guān)行業(yè)管理部門的政策應(yīng)統(tǒng)一于國家的產(chǎn)業(yè)政策，積極地扶持和培育熱電冷聯(lián)供事業(yè)的發(fā)展。
      （3）熱電冷聯(lián)產(chǎn)工程是一項涉及社會、能源、經(jīng)濟等多方面的龐大的系統(tǒng)工程，投資大，周期長。因此，這個大系統(tǒng)的節(jié)能性、經(jīng)濟性、環(huán)保性與眾多的外部和內(nèi)部因素有關(guān)，同時這些因素之間往往又相互影響和關(guān)聯(lián)，因此要求對熱電工程進(jìn)行可研和規(guī)劃時進(jìn)行詳盡的分析。