在燃?xì)饪照{(diào)的種種優(yōu)勢被人們認(rèn)識之后，一種新的、更大優(yōu)勢即將顯示出來，這就是冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)（CCHP，COMBINED COOLING HEATING POWER），將燃?xì)廨啓C(jī)與直燃機(jī)組合，效率可以再提高40％。并且CCHP的意義不僅僅在于節(jié)能，這是一場能源產(chǎn)業(yè)的革命：散布在千萬座樓宇中的小型燃?xì)廨啓C(jī)，使國民經(jīng)濟(jì)、國家安全至關(guān)重要而又極為脆弱的紐帶--大電網(wǎng)，不再孤立和和笨拙。大電網(wǎng)與分散的小型燃?xì)廨啓C(jī)相結(jié)合，被全球能源，電力專家認(rèn)為是投資省、能耗低、可靠性高的靈活能源系統(tǒng)，成為21世紀(jì)電力工業(yè)的發(fā)展方向。本文著重介紹直燃式空調(diào)機(jī)對電力工業(yè)的作用。
直燃式空調(diào)機(jī)又稱直燃式溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)，可同時或單獨提供制冷、采暖、衛(wèi)生熱水，直接利用燃油或燃?xì)馓峁┠茉?，制冷劑是水，吸收劑是溴化鋰，對人體無毒，對環(huán)境無害。發(fā)展直燃式空調(diào)機(jī)可同時解決空調(diào)、采暖和生活熱水，與電空調(diào)、電熱水器等比較，能源利用效率高，對電力系統(tǒng)降低高峰負(fù)荷，提高發(fā)、輸、配電設(shè)備利用率，具有極好的作用。如果大量推廣使用直燃式空調(diào)機(jī)，對降低國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)投資，提高全社會能源效率，具有巨大的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。
1電力工業(yè)與空調(diào)
我國自1970年至1996年電力短缺，限制空調(diào)。電熱水器等高耗電負(fù)荷。從1997年電力供求緩和后，逐步取消限制，由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平的提高，目前正處于空調(diào)高速發(fā)展期?？照{(diào)使用時間短，使用時負(fù)荷率低，使得電力系統(tǒng)負(fù)荷特性劣化，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1．1多數(shù)電網(wǎng)最高負(fù)荷由各季轉(zhuǎn)向夏季，我國南方空調(diào)負(fù)荷多的各省，都是水電比重大的省 ，夏季水電站要滿發(fā)，靠少數(shù)火電調(diào)峰，由于國產(chǎn)火電機(jī)組調(diào)峰能力差，造成系統(tǒng)調(diào)峰困難，甚至迫使水電站棄水調(diào)峰。
1．2最大負(fù)荷增長率高于用電量的增長速度，結(jié)果是峰谷差增大，平均負(fù)荷率降低， 1997年全國發(fā)電量增長5．08％，裝機(jī)容量增長7．48％，裝機(jī)容量增長率超過發(fā)電量增長率2．4個百分點，電力供求緩和；1998年相應(yīng)增長率為2．07％和9．07％，增長率相差7個百分點，電力供求進(jìn)一步緩和。最近幾年，最大負(fù)荷超過發(fā)電量增長比較突出， 1996年高1．65個百分點， 1997、1998年最大負(fù)荷增長率都比發(fā)電量高一倍。1997年峰谷差比1996年增加1100多萬千瓦，增長率達(dá)33．4％。
1．3 1995年到1998年全國高峰負(fù)荷平均增長740萬千瓦，相對售電量增長量小，造成電網(wǎng)負(fù)荷率降低，火力發(fā)電設(shè)備利用小時逐年下降。幾個主要電網(wǎng)負(fù)荷率普遍下降，1995年至1998年華中電網(wǎng)下降9．3個百分點，四川電網(wǎng)下降8．2個百分點；全國火力發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)由1995年5454 h下降到1996年的5418h下降36h，1997年又下降304h，1998年進(jìn)一步下降303h，到1998年火力發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)僅4811 h。
1．4空調(diào)負(fù)荷對負(fù)荷特性的影響越來越顯著，極端氣候（持續(xù)高溫、潮濕悶熱、持續(xù)低溫、持續(xù)干旱、持續(xù)洪澇）對負(fù)荷及負(fù)荷特性的影響越來越顯著。如1999年7月京津唐連續(xù)高溫，空調(diào)負(fù)荷增加達(dá)300萬kW，其中，北京空調(diào)負(fù)荷比1998年增加100多萬kW（7月28日達(dá)601萬kw比1998年492萬kW高出109萬kW），天津空調(diào)負(fù)荷比1998年增加60多萬kW。1999年10月19日中國電力報刊登國家電力公司陸延昌副總經(jīng)理在全國電力營銷會議上的講話中說：“1998年有2000多萬千瓦裝機(jī)僅在高峰時段運行數(shù)百小時，發(fā)電資源浪費很大。”顯然這與電力空調(diào)負(fù)荷有密切關(guān)系。
目前電力部門對這些問題缺乏深入研究，總認(rèn)為現(xiàn)在電力供大于求，要鼓勵發(fā)展電力空調(diào)，其實現(xiàn)在的電力過剩是一種低水平的暫時的電力過剩。按照規(guī)劃2010年我國裝機(jī)容量要達(dá)到5億kW，2020年要達(dá)到7～8億kW，現(xiàn)在才2．77億kW，差距還很大。1998年我國人均裝機(jī)容量僅0．22 kW，人均用電量僅773 kWh時，而1996年美國己分別達(dá)到3．10kW和12 309kWh。我國這兩項指標(biāo)僅為美國的1／14和1／16。我國近年電力供大于求，僅僅是由于國有企業(yè)減產(chǎn)、停產(chǎn)造成的，隨著國企扭虧脫困，經(jīng)濟(jì)形勢好轉(zhuǎn)，城鄉(xiāng)居民生活用電增長，電力供求將必然再次吃緊，故對電力空調(diào)負(fù)荷的高速增長不能掉以輕心。
2發(fā)展直燃機(jī)可使電力工業(yè)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)好轉(zhuǎn)
2．1我國目前尚處于空調(diào)發(fā)展的初級階段，如果繼續(xù)大量發(fā)展電力空調(diào)，對電力負(fù)荷特性的影響還會加大，對電力工業(yè)經(jīng)濟(jì)影響不可低估。
2．2空調(diào)負(fù)荷集中在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，按我國的氣候條件，年均工作時間小于800h(北方時間短些，南方時間長些），空調(diào)使用期內(nèi)平均負(fù)荷率只有40％。為電力空調(diào)供電的這部分發(fā)輸配電設(shè)備一年里只利用幾百個小時，利用率極低，難以用正常的電費回收來彌補其損失，導(dǎo)致發(fā)電成本上升，最終會使電力工業(yè)的利潤率降低，或者轉(zhuǎn)嫁到用戶身上造成高電價。
2．3采用直燃式空調(diào)機(jī)，可有效地降低電網(wǎng)高峰負(fù)荷，相應(yīng)降低峰谷差，提高電網(wǎng)負(fù)荷率，提高發(fā)輸配電設(shè)備利用率，一般減少10％的峰荷，可提高電網(wǎng)負(fù)荷率9個百分點，而總發(fā)電量只減少1％，可使電力工業(yè)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)好轉(zhuǎn)。
3發(fā)展直燃式空調(diào)機(jī)可使電力工業(yè)能耗下降
3．1發(fā)展直燃式空調(diào)機(jī)降低電網(wǎng)高峰負(fù)荷，可以減少火電機(jī)組調(diào)峰造成的效率下降和供電煤耗的上升，可以減少水電站棄水調(diào)峰損失發(fā)電量，或采用抽水蓄能電站調(diào)峰造成的能量損失（抽水蓄能電站調(diào)峰要損失1/4的能量）及巨額投資。
3．2我國現(xiàn)有的發(fā)電設(shè)備大多數(shù)為國產(chǎn)機(jī)組，調(diào)峰能力差，燃煤電站調(diào)峰有時還要燃油，火電機(jī)組頻繁起停調(diào)峰會影響機(jī)組壽命。特別是我國南方最需要空調(diào)的地方，水電比重大，夏季高峰負(fù)荷時期靠少量火電調(diào)峰困難更大。
4發(fā)展直燃式空調(diào)機(jī)可以節(jié)約電力工業(yè)基本建設(shè)投資
直燃式空調(diào)機(jī)的投資大致與電力空調(diào)機(jī)的投資相當(dāng)，但電力空調(diào)機(jī)需要相應(yīng)配置發(fā)電、輸電和配電設(shè)施，需要增加大量電力基本建設(shè)投資，可以說用戶每裝一臺電力空調(diào)，國家需要投入比用戶購空調(diào)還要多的錢來建電廠電網(wǎng)以保證供電。每個用戶使用1千瓦負(fù)荷的電力空調(diào)投資為3 000元，國家為這臺空調(diào)機(jī)供電，每千瓦發(fā)電設(shè)備投資按6 000元計，輸配電投資為2000元，每千瓦共需投資8 000元，再加上廠用電和線損15%，共需電源投資9200元。如果增加空調(diào)負(fù)荷1500萬kW，電力部門需支出電力建設(shè)資金1380億元。如果采用直燃式空調(diào)機(jī)就可以節(jié)省這筆投資。而且直燃機(jī)不僅可以提供空調(diào)制冷，還可提供冬季采暖及日常的衛(wèi)生熱水，可以一機(jī)多用，壽命比電力家用空調(diào)長數(shù)倍，比電力中央空調(diào)也長許多。
5直燃式空調(diào)機(jī)可實現(xiàn)能源資源的均衡利用
5．1目前我國正在改善能源消耗結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展天然氣和燃?xì)猓S多大中型城市為了解決大氣環(huán)境污染，紛紛劃定無煤區(qū)，準(zhǔn)備更多地利用電力、油氣等優(yōu)質(zhì)能源。夏季是天然氣、燃?xì)馐褂玫牡凸?，卻是電力負(fù)荷的高峰期，直燃式空調(diào)機(jī)可降低電網(wǎng)夏季高峰負(fù)荷，填補天然氣、燃?xì)獾牡凸?，實現(xiàn)資源的充分和均衡利用。
5．2直燃機(jī)可利用小型分散式發(fā)電機(jī)組（燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池）的余熱，實現(xiàn)能量的梯級利用，做到冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)、效率可達(dá)90％以上，冷、熱（采暖及衛(wèi)生熱水）、電比例可根據(jù)負(fù)荷靈活調(diào)節(jié)、適應(yīng)性極強，也是當(dāng)前世界能源技術(shù)的發(fā)展趨勢之一?？梢詫崿F(xiàn)能源資源的有效利用。
6直燃式空調(diào)機(jī)有利于環(huán)境保護(hù)
電力空調(diào)機(jī)使用氟里昂（CFC）為制冷劑，要破壞臭氧層；現(xiàn)在采用替代物氫氯氟烴（HCFC），雖然對臭氧層破壞能力較低，但溫室效應(yīng)很強，會對大氣環(huán)境造成不利影響。直燃式空調(diào)機(jī)吸收劑是溴化鋰，對人體無毒，對環(huán)境無害，由于節(jié)能并且采用的是天然氣、輕油等清潔能源，可減少CO2排放量30％一50％。采用直燃機(jī)有利于保護(hù)臭氧層和減少溫室氣體排放量。
7直燃機(jī)可使終端電價下降
直燃機(jī)替代了發(fā)電成本最高的那一部分電網(wǎng)負(fù)荷，使終端用戶不必因空調(diào)用電造成負(fù)荷率下降和調(diào)峰困難承擔(dān)額外的電力投資和成本。以發(fā)電成本中固定成本和可變成本各占50％計算，負(fù)荷率每降低10％，發(fā)電成本就會上升5％。直燃機(jī)是“電力需求側(cè)管理”的重要內(nèi)容，尤其是渦輪發(fā)電機(jī)和直燃機(jī)組結(jié)合的冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，是世界上公認(rèn)的大電網(wǎng)與分散發(fā)電相結(jié)合的方式之一，是國際電力工業(yè)的發(fā)展趨勢。
綜上所述，采用直燃式空調(diào)機(jī)明顯優(yōu)于電力空調(diào)機(jī)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)各地具體條件，作為“電力需求側(cè)管理”迅速推廣。否則，逐年劇增加的電力空調(diào)就象早年人口劇增未加控制一樣，等到認(rèn)識到危害時，已經(jīng)晚了。電力工業(yè)應(yīng)著眼開拓均衡用電、效益好的電力市場，而不應(yīng)盲目地開發(fā)峰值用電市場。
作者簡介
朱成章 中國電力企業(yè)聯(lián)合會技術(shù)顧問
中國能源研究會 副秘書長
國際能源經(jīng)濟(jì)協(xié)會中國分會委員
教授級高級工程師
