（技术经济及管理专业论文）热电企业能源效率研究.pdf

大连理工大学硕士研究生学位论文 摘要 从诸多国家的成功发展历程来看，能源在发展中扮演着越来越重要的角色，已成为 各国获取国际竞争优势的重要源泉。我国在借鉴国外成功发展经验的基础上，立足本国 国情，充分认识到能源是中国崛起的动力。我国正处在工业化进程中，经济社会发展对 能源的依赖比发达国家大得多，近几年不断出现的能源问题已成为经济增长中的不和谐 音，能源的低效率利用成为制约工业现代化和经济社会协调、健康、持续发展的关键因 素。国家发展改革委员会主任马凯指出，虽然去年我国取得了9 1 的高增长速度，但付 出的代价也相当大。中国的g d p 占世界g d p 的比重大约为4 ，却消耗了相当于全球总产 量3 0 的主要能源和原材料，其中石油为7 4 ，原煤为3 1 ，钢材2 7 ，氧化铝2 5 ，水 泥4 0 ，由此也带来煤、电、油、运的全面紧张和资源约束的加剧。目前我国的经济增 长很大程度上是以消耗大量资源为代价的，经济增长质量和水平很低，全社会用电量增 长1 5 4 支撑9 1 的经济增长水平很不正常。鉴于此，本文研究的目的在于通过评价我 国热电企业能源效率的影响因素，找出解决问题的途径，来提高我国热电企业的国际竞 争力。 为了达到上述研究目的，本文首先从国内外热电企业发展情况开始，通过对美国、 欧洲部分国家及我国的热电联产发展及能源效率情况进行分析研究，旨在通过探讨各国 热电企业能源使用情况，为本文研究分析热电企业能源效率的影响因素提供思路。最后 通过对热电企业的能源效率进行评价，对如何提高我国热电企业能源效率，培育和完善 热电企业的创新意识提出相应的政策建议。 关键词：热电企业；能源；能源效率 热电企业能源效率研究 r e s e a r c ho nt h e 衄o e l e c 虹i c 埘e n t c r p r i s e se n e r g ye m c i e n c y a b s t r a c t a c c o r d i n gt om es u c c e s so fs o m ec o u n t r i e s ，e n e r g yh a sp l a ym o r ea n dm o r ei m p o r t a n t r o l e ，a n dh a sb e c o m et om eo r i g i l l a lo fo b t a i j l i n gi n t c m a t i o n a lc o m p e t i t i o na d v a i l t a g e n l r o u g hr e f e r e n c et l l es u c c e s se x p e r i e n c eo ff o r c i g nc o u n 缸e s r e c e m l y ，c h j mh a sr e a l i z e d m ei m p o r t a n c eo fe n e r g yi nd e v e l o p m e n to fe c o n 伽i c c 1 1 i n ai sj u s ti nt h ed e v e l o p i n go f i n d u s m a l i z a t i o n ，a 1 1 dt 1 1 ec o 删t r y sd e v e l o p m e n ti sm o r ed e p e n d e n to ne n e r g y 也a i lt h e d e v e l o p e dc o u n t r i e s h o w e w tt h er i s i n ge n e r g yp r o b l e m sh a v eb e c o m ed i s h a h n o m o u si n r e c c n ty e a r s c h i n ai n d u s t r i a l i z a t i o nd e v e l o p m e n th a sb e e nr e s t r i c t e db yt l l e1 0 we f f i c i e n c y u s eo fe n e r g y m ak a i ，廿1 en 撕o n a ld e v e l o p m e n ta n dr e f o n n a t i o nc o m m i t t e ed i r e c t o r ，s a i d m a t ，m o u g ho u rg d pd e v e l o p m e m l l a sa c h i e v e d9 1 p e r c e n tl a s ty e a r ，、cp a i do u tv e r yh e 鲫y c o g t c h i n e s eg d pi sm e4p e r c e mo ft h ew o r l d sg d p ，b u ti te x p e n s e d3 0p e r c e n to ft l l e 9 1 0 b a lm a i ne n e r g ya i l dm a t e r i a l s ，i n c l u d i n g7 4p e r c e n to fo i l ，31p e r c e n to fc o a l ，2 7p e r c e m o fs t e e lp r o d u c t s ，2 5p e r c e n to fa l u m i n a ，a i l d4 0p e r c e n to fc e m e n t a n di ta l s om a k e sc o a l ， e l e c t r i c i t y ，a 1 1 do i lp d c ea r i s i n g i nr e c e n t ，o l l rc o u n t r ye c o n o m i cd e v e l o p m e n tp e r i s h e sm a l l y r e s o l l r c e s ，a t l db o mo fm ee c o n o m i cd “e i o p m e mq u a l i t ya i i dd e g r e ea r el o w ，a n di ti sa l s o a b n o n n a lt oe x p e n s es om a i l yr e s a u r c e st os u s t a i n9 1p e r c e n te c o n o m i cd e v e l o p m e n t t a k e t h o s ei n t oa c c o u n t ，血i sp a p e rr e s e a r c ha i mi st of i n do u tt 1 1 es o l u t i o ns ot h a ti i n p r o v eo u r c o u n t r yt l l e 吼o e l e c t r i c i t ye n t e r p r i s e si n t e m a t i o n a lc o m p e t i t i o nf h r o u g hs t u d yo u rc o u n 郇 e n e r g ye m c i e n c yi n f l u e n c ef k t o r s i no r d e rt o g e tt 1 1 ep 唧o s e ，l 】1 i sp 印e rb e 西n s 丘o mt l l e n n o e l e c t r i c i t ye m e r p r i s e s d e v c l o p m e n t t l l r o u g l l 血er e s e a d c ho fa m e r i c a i l ，e l 啪p e a na 1 1 dc h i n e s et h e m o e l e c t r i c i t y e n t e r p r i s e sd e v e l o p m e n ta l l de n e r g ye 硒c i e n c y ，n l ea u 也o rw a n t st og e tt h ei d e ao fd e s i g n 也e i n f l u e n c ef - a c t o ro ft l l e m o e l e c 仃i c i t ye n t e i p r i s ee n e r g ye 街c i e n c y i nt 1 1 el a s t ，t 1 1 i sp a p e rp o i n t o u tm a t ，i no r d e rt oi m p r o v eo u rc o u n 打ym e 衄o e l e c 订i c i 可e i 岬r i s e se n e r g ye f f i c i e n c y ， t h e g o v e n l i n e ms h o u l de s t a b l i s ha n de n c o u r a g et l l ep o l i c yo fe n e r g ye 街c i e n c ya n dc u l t i v a t c 血e j n n o v 商o n k e yw o r d s ：t h e 哪o e l e c t r i c n ye t e r p r i s e s ； e n e r 盯；e n e r 盱e m c i e n c y 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：缸m i 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：垒兰塑 导师签名：翌堑鸳! 兰 塑辱月卫日 大连理工大学硕士研究生学位论文 1 引言 1 1 选题依据及背景 从世界社会经济发展的历史和现状看，能源问题已成为社会经济发展中一个具有战 略意义的问题。能源的消耗水平，已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的 重要标志。随着经济的不断发展和人民生活水平的提高，能源的消耗变得越来越大。在 能源被使用的同时，对环境也带来了严重的挑战。热电企业在能源的使用中占有很大的 比重，所以研究热电企业如何更有效的使用能源，以使其对环境造成更小的影响、减少 能源强度、从而提高企业的经济效益意义重大。随着我国加入w t o 后，暖气和电力作为 一种特殊的商品，必将面临更加严格的要求，比如说绿色环保标准。面对我国热电企业 技术水平的弱势地位，面对我国能源消耗的混乱局面，以及加入w t o 后来自西方发达国 家优质服务和质量的挑战，只有认真研究我国热电企业能源效率问题，提高能源的利用 水平，改善热电企业产品的质量，使其与国际接轨，才能在日益激烈的世界竞争中获取 一席之地 ”。 能源是中国崛起的动力，我国正处在工业化过程中，经济社会发展对能源的依赖比 发达国家大得多。然而，近几年不断出现的能源问题已成为经济增长中的不和谐音。能 源的低效率利用成为制约工业现代化和经济社会协调、健康、持续发展的关键因素。国 家发展改革委员会主任马凯说，虽然去年我国取得了9 1 的高增长速度，但付出的代价 也相当大。中国的g d p 占世界g d p 的比重大约为4 ，却消耗了相当于全球总产量3 0 的主 要能源和原材料，其中石油为7 4 ，原煤为3 1 ，钢材2 7 ，氧化铝2 5 ，水泥4 0 。由此 也带来煤、电、油、运的全面紧张和资源约束的加剧。目前我国的经济增长很大程度上 是以消耗大量资源为代价的，经济增长质量和水平很低，全社会用电量增长1 5 4 支撑 9 1 的经济增长水平很不正常【2 j 。 因此，节约能源、提高企业能源效率是保障国家能源安全和经济持续增长的必然选 择，是实现产业升级、转变经济增长方式、增强企业竞争力的重要途径，也是保护环境、 实施可持续发展战略的重要措施。 1 2 热电企业能源效率现状分析 能源效率是一个经济学概念，更是一个环境优先选择概念。能源效率的提高意味着 以较低的能源消费实现了较高的经济增长( 能源消费弹性系数下降) ，意味着每一单位 产出中能源投入量的减少( 能源密集度下降) 【3 】。提高能源效率可以节约能源，可以减 少自然资源使用量，从而可能减少生产与生活中废物、废水和废气排放量。所以，能源 热电企业能源效率研究 效率政策可以从根本上保证经济发展对自然资源和环境资源的长期需要【4 j ：能源效率管 理使企业能源投入成本下降，产品和服务更具有竞争性，这可以推动地方经济繁荣，也 可以更便宜、更公正地分配能源资源，还减轻了环境压力。因此，提高能源效率对于维 持经济的可持续发展具有重要作用。 由于提高能源的利用效率不仅可以解决能源短缺的问题，也可以大大减少环境污 染，因此解决能源效率问题是我们研究的核心。世界能源委员会( 1 9 9 5 ) 给“能源效率” ( e n e r g ye f f i c i e n c y ) 所下的定义为：减少提供同等能源服务的能源投入。一个国家 的综合能源效率指标是增加单位g d p 的能源需求，即单位产值能耗。从物理观点看，能 源效率是指在利用能源资源的各项活动( 从开采到终端利用) 中，所得到的起作用的能 源量与实际消耗的能源量之比。从消费的观点看，能源效率是指为终端用户提供的能源 服务与所消耗的能源量之比。 随着我国国民经济的高速度发展，我国能源工业的发展速度也很快。特别是改革开 放以来，能源工业的发展速度进一步加快，基本满足了国民经济发展和人民生活水平提 高的需要，我国己由一个能源生产落后和消费极少的国家，跨入世界能源生产和消费大 国的行列。但是，多年来，我国能源生产的增长，明显落后于经济的发展，能源供应长 期紧张，已经成为制约经济发展的重要因素之一。我国能源利用效率比发达国家低。我 国一次能源消费以煤炭为主，煤炭的开采效率低，燃煤电厂的转换效率低，以煤炭为燃 料、原料的工业生产效率低，即通常所说的我国一次能源以煤炭为主，造成能源利用效 率低，污染严重。 作为国民经济重要基础产业的电力工业，它的机遇和挑战与中国经济的快速健康发 展有着紧密联系，用电量和发电量与g d p 都密切相关。但2 0 0 4 年以来，中国电力供需将 进入最严峻的时期，已从去年季节性、区域性缺电到今年的全年性、全网性缺电，由缺 电力不缺电量转为电力、电量双缺。供需出现了结构性失衡，停限电范围全面扩大，拉 闸限电地区由去年的2 1 个省区增加到2 4 个。据最新统计，今年全年全国用电增长1 3 ， 缺口在3 0 0 0 万千瓦左右，另据中电联合的电力供需监测预警分析，今年一季度全国电力 形势继续延续去年的紧张局面，而第二、三季度全国电力供求形势总体上将比第一季度 更加紧张，预计明后两年电力供应形势依然会很严峻。可以说2 0 0 4 年将是中国的一个电 荒之年，电力供需之间的矛盾进一步深化并逐渐成为阻碍中国工业化进程和宏观经济发 展的“瓶颈”。中国重回电力短缺时代p 】。 因此，无论从能源资源的结构性短缺，还是从经济可持续发展的目标要求来考虑， 我国都不能延续过去那种资源耗竭型和不可持续发展的模式。能源开发只能坚持开发与 节约并重，把节约放在首位。节约能源的核心就是提高能源效率，降低单位产值能耗。 大连理工大学硕士研究生学位论文 一个国家能源政策的成功与否取决于三个基本因素：一是制度因素。如各级政府能 源部门或机构的组织和管理，有关节能的法律和法规，能源效率规划和计划，各用户的 用能标准和设计规范以及节能的激励机制的安排等；二是社会公众的态度和行为。包括 居民生活方式、人口流动性和环境敏感度等；三是客观基础和条件。如产业结构、能源 结构、城市布局结构和形态、城市类型、人口密度和交通网络等。 1 2 1 热电企业能源效率与生态环境 环境是人类赖以生存的场所，也是人类发展的重要资源，长期以来人类在创造物质 财富的过程中不加限制地排放污染物，在创造文明社会的同时，自然家园也在不断被受 到破坏。致使全球性的自然生态环境质量日益发生恶化，生态环境已向当今社会发出严 峻的挑战。能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济发展和提高人民生活水平都 极为重要。在高速增长的经济环境下，中国能源工业面l 临经济增长与环境保护的双重压 力。中国能源结构以煤为主，煤炭约占能源消费构成的7 5 ，清洁能源所占比例低，燃 煤和煤炭加工与开采产生大量污染物，导致严重的大气污染和水污染。 电力工业是大气污染物的最大排放源之一。大量使用煤、油等化石能源燃料，特别 是含硫发电燃煤、燃油消费量持续上升，大气污染物的排放总量也迅速增加，其中由二 氧化硫和氮氧化物排放引起的酸雨污染影响加剧等问题。 热电建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的必要手段，对城镇实施区域性集 中供热，可取得环境保护的显著效益，是一般电厂所不能达到的。利用现有发电企业进 行供热生产，有利于对城市能源配置的重组，将低效的工业锅炉取消，使城市整体能耗 降低，达到环保节能的目的。同时也可以解决能耗的可调性和使用管理技术提高等问题。 中国在可再生能源发展方面做了很多工作。过去的重点放在解决农村和边远地区的 能源供应上。近几年来，现代商品化可再生能源逐渐成为发展的重点。其中，太阳能热 水器已形成规模市场，大型风力发电也有多种示范。但总的说来，商品化可再生能源的 发展仍然十分有限。 中国的电力系统发展迅速，扩张势头还要保持许多年，为现代可再生能源的发展创 造了潜在的可观的市场。在推动现代可再生能源发电应用时，应充分考虑可再生能源发 电的环境效益，使其环境外部性能够反映到合理的电价体系中来。在不考虑环境成本条 件下，可再生能源很难和传统化石能源相竞争。 需要指出的是，我国能效水平与国外先进水平相比有很大差距，但这并不意味着我 国短期内可以将这些潜力全部挖掘出来。主要由于：所处的经济发展阶段不同。目前我 国处于工业化初中期阶段，工业化本身就意味着对能源依赖程度较高；我国以煤为主的 热电企业能源效率研究 能源消费结构短期内难以转变成为以油气为主的高效能源消费结构，毕竟能源品质间在 能源效率方面的差异，将使单耗水平、系统效率水平间的差距难以缩小。我国提高能效 必须立足于调整经济结构和改善能源结构，这也决定了我国提高能效任务的长期性和艰 巨性。 1 2 2 热电企业能源效率与可持续发展 可持续发展的观念产生于上世纪八十年代，可持续发展是当代人类确立的一种全新 的社会发展观，是人类经济发展、生产与生活实践应当遵循的原则。可持续发展是既满 足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。在上世纪4 0 至6 0 年 代曾不断发生震惊世界的区域性大规模污染事件；近二三十年又发现全球性环境问题， 如气候变暖、臭氧层空洞、酸雨等。环境问题成了人类共同关注的重大问题，人类对社 会发展的模式提出了质疑，发出了人类可能面临生态危机的警告。 能源是人类生存与发展最基本的需要。对持续发展来说，一种安全和持续能源道路 至关重要。将来的发展关键取决于那些可以长期获取而又能不断增加其数量的能源，这 些能源必须安全可靠又不污染环境。这种能源，最理想的是可再生能源，如水力能、太 阳能、风能、海洋能等。但除水力能源以外，其它可再生能源尚不足以支持我们生产生 活的大量需要。事实上目前的主要能源是传统的，靠燃烧煤和石油等不可再生的矿产资 源转化而来。对于传统能源，可持续发展观点认为关键是能源效率，是在能源产生与应 用过程实行低能耗，高效率技术。利用热电联产、集中供热为实现可持续发展，极好的 方式。 环境保护是可持续发展的一个基本点，也是推动能源技术发展的基本动力之一。当 前在发达国家，环境保护要求已经成为决定能源结构，从而决定能源成本的重要因素 6 】。 我国的环境保护将在今后逐步成为能源结构选择的越来越重要的因素，能源结构的清洁 化，对能效的提高也有很大的推动作用。 为了实现可持续发展的能源战略，应该在能源发展的各个环节充分考虑环保的需 要。能源基础设旖庞大，使用期很长。能源系统一旦建成，改变起来不但成本很高，还 要用几十年的时间。所以在能源建设中不但要考虑环境保护现在的要求，而且要充分预 见今后的环境要求。 1 2 3 热电企业能源效率与能源问题 能源是经济社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础。制定并实施能源中长期 发展规划，解决好能源问题，直接关系到我国现代化建设的进程。 大连理工大学硕士研究生学位论文 能源紧缺成为世界难题已是不争的事实，提高能源效率不仅是解决能源短缺的重要 手段，也是一种良好的社会习惯。 ( 1 ) 随着经济的快速发展和人口的不断增长，能源需求也将不断增加，然而中国人 均能源资源并不丰富，能源供需缺口日益扩大，所以中国的经济发展必须由过去的粗放 经营逐步转向集约经营，走资源节约型道路。另一方面，能源开发利用产生的环境问题 日益严重，直接威胁到人民的生活质量和发展，因而节约能源、提高能源效率，也是防 治污染、抑制温室效应的经济而有效措旌。 ( 2 ) 目前中国单位产值能耗是发达国家的3 4 倍，主要工业产品能量单耗比国外平 均高4 0 ，能源平均利用率只有3 0 左右，而工业发达国家均在4 0 以上，中国的能源利 用水平较低具有很大的直接节能潜力i 7 1 。 ( 3 ) 中国的产业结构不尽合理，低能耗的服务业比例低，1 9 9 2 年在国民生产总值中 仅占2 7 ，而高能耗的工业比例较大，达到规模生产的企业数目少。随着产业结构和产 品结构的调整和优化，能源配置将趋于合理，间接节能也有很大潜力。 ( 4 ) 中国在节能管理上已做了很多工作，促进了节能技术发展。随着向市场经济转 变，原有的节能管理体制和政策法规已不能适应新的情况，迫切需要建立市场经济体制 下节能规划和能源需求管理体制。 经济发展离不开能源的支撑，能源的使用效率也制约着经济的发展。因此，解决能 源约束问题，一方面要开源，加大国内勘探开发力度，加快能源工程建设，并充分利用 国外资源：另一方面，必须坚持节约优先，走一条跨越式节能的道路，建设节能型社会。 1 3 研究方法与主要研究内容 1 3 1 研究方法与技术路线 本文的研究方法遵循继承性与发展性相结合、理论性与应用性相结合的原则，具体 如下： ( 1 ) 继承性与发展性相结合。本文吸收了国外对于提高能源效率、发展热电联产事 业的有效政策与措旌，并将它们与中国的经济发展实际相结合。 ( 2 ) 理论性与应用性相结合。研究必须基于定的理论基础，应用科学的方法论， 但研究的最终目的在于增强国家的综合国力和国际市场竞争力，保持经济的持续、快速、 健康发展。本文的技术路线如图1 1 所示。 热电企业能源效率研究 研究现状评述 能源效率的 重要性分析 热电联产理论 的研究及进展 热电企业能源效率评价 模型的构建与评价 对策建议 热电企业的微 观影响因素分 析 国内外热 电企业发 展及能源 消耗状况 热电企业能 源效率的一 般影响因素 分析 图1 1 本文的技术路线 f i g 1 1t h e t e c 1 1 1 0 l o g yr o a d m a po f p a p e r 确定影响热电企业能 源效率的关键指标 1 3 2 主要研究内容 本文以热电企业为依托，以能源效率为研究对象，研究了提高能源效率对生态环境 的构建与保护、对我国经济的可持续发展的重要影响，进一步提出了研究热电企业能源 效率的重要意义所在。文中对能源效率的相关理论进行了系统的评述，对国内外热电联 产的发展状况进行了描述与分析，从中得出了我国热电企业在热电联产发展中存在的问 题。针对问题，重点从产品工艺结构、热电企业组织结构和热电企业产权结构三方面研 究了热电企业能源效率的决定和制约因素，在此基础上，通过结合能源效率的衡量指标， 进一步对热电企业能源效率的影响因素进行了识别与分析，基于以上分析并构建了热电 企业能源效率的评价模型对热电企业的能源效率进行客观系统的评价，最后针对我国热 电企业能源效率方面存在的问题，提出了相应的建议和措旆。全文旨在为我国热电企业 能源效率的提高和发展寻找解决方法。 大连理工大学硕士研究生学位论文 2 热电企业发展及能源消耗状况 热能被广泛应用于工业企业，在能源利用和消耗中占有主导地位，它的利用合理与 否直接影响企业的经济效益，而热电联产是热能利用的一种非常经济的运行方式。在发 达国家，热电联产是能源行业中推进节能环保的一支最重要的生力军；在我国，热电联 产在国民经济可持续发展中的地位也日显突出，发展热电联产符合国民经济产业政策的 方向，正日益受到国家和热电企业的重视。 为鼓励热电企业积极发展热电联产事业， 中华人民共和国节约能源法第3 9 条 明确提示：“国家鼓励发展下列通用技术：( 一) 推广热电联产，集中供热，提高热电机 组的利用率，发展热电梯级利用技术，热、电、冷技术和热、电、煤气三联供技术，提 高热能综合利用率”。为贯彻“节约能源法”，国家领导部门委托中国电机工程学会热 电专委会组织编制了发展热电联产的新文件，于2 0 0 0 年8 月，原国家计委、原国家经 贸委、建设部、国家环保总局联合批准执行 2 0 0 0 】1 2 6 8 号：关于发展热电联产的规定 【s l 。无论是从国家发展经济、节约能源、保护环境的角度，还是从企业自身发展经济的 角度考虑，热电联产都是一个很好的选择。我国热电联产的发展走上了快车道。 总之，热电企业实行热电联产、区域供热在节约能源、保护城市环境方面可发挥着 巨大作用，依靠技术进步、强化内部管理是热电企业生存发展的必备条件。发展热电联 产是热电企业未来发展的重要方向，也是现在生产中的重要工作。下面对国内外热电联 产的发展状况作简要分析与描述。 2 1 国内外热电联产发展状况 热电联产是火力发电厂将汽轮机中作完一部分功的蒸汽抽出而供给用热户，使本应 排至凝汽器需要放弃的蒸汽凝结热得以利用而不予废弃，使火电厂的全厂热效率可以大 大提高。大型火力发电厂理论热效率是4 1 ，实际运行只有3 6 3 9 左右，而热电联产 项目的热效率要求大于4 5 ，实际运行时可达6 0 左右，工业锅炉平均运行热效率仅5 0 左右，既浪费能源又污染环境，而热电联产及集中供热的锅炉运行热效率一般可达9 0 ， 从效能比可知热电联产的节能效果是巨大的。 纯冷凝汽轮发电机的生产流程是闭式的，只与外界有能量的转换而无物质的交换， 热电机组与其不同之处是与外界既有能量( 电、热能) 的交换也有物质( 水蒸汽) 的交换。 在热电厂中，原煤的化学能通过燃烧转变成热能，水在省煤器、水冷壁、过热器中等压 吸热生成高温高压蒸汽：高温高压蒸汽在汽轮机叶片中绝热膨胀，推动汽轮机转予旋转 热电企业能源效率研究 带动发电机发出电能，部分做过功的蒸汽被抽出供工业生产和民用采暖。热电联产的生 产流程参见图2 1 。 舟网供热 图2 1 热电企业生产流程【9 1 f i g l2 1 心p r o d u c t i o np r o c e s so f t h et h e 蛳o e l e c 廿i ce n t e r p r i s e s 发 电 帆 发展热电联产要比热电分产节能，热电联产具有以下三方面优点： ( 1 ) 热电联产具有节约能源，改善环境，提高供热质量，增加电力调峰能力等社会 综合效益。热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源综合利用效率的主要措施之 一，是实现城市现代化进程中的必然选择。 ( 2 ) 热电联产，集中供热是一个既具有经济效益，又有环境效益和社会效益的新行 业，是国家政策鼓励的节能降耗模式。热电联产，集中供热是提高能源利用率，节约能 源的有效途径，并且具有减少污染，净化环境，提高供热质量，促进经济发展等优点， 其良好的经济效益和社会效益越来越引起人们的普遍关注和高度重视。 ( 3 ) 热电联产、集中供热能够有效地节约能源、改善环境质量、缓解电力需求、提 高供热质量、减轻分散供热锅炉房工人的劳动强度和节约宝贵的城建用地等优点。这些 优点已被越来越多的人所共识，并受到各级政府领导的重视。近期国家计委、国家经贸 委、原电力部、建设部和国家环保总局已将优先发展热电联产、集中供热作为产业政策 确定下来，并相继发出了有关文件，促进热电事业的健康发展【l 0 】。 一8 大连理工大学硕士研究生学位论文 由于热电联产较传统的火力发电有诸多优点，现已发展成为项成熟的技术，几十 年来在美国、原苏联、北欧等地已普遍采用。 2 1 1 美国热电联产发展状况 在经历了7 0 年代的石油危机后，热电联产受到了西方国家的重视。美国热电联产装 机容量在1 9 8 0 1 9 9 5 年的1 5 年间增加了2 倍，2 0 0 0 年已占总装机容量的7 。美国原来热 电联产并不多，1 9 7 8 年为加快热电联产发展以节约能源，联邦政府专门制订了公用电 力公司管理政策法案( 简称p u r p a ) ，要求公用电力公司从独立的电力供应商购买电 力，从而大大刺激了热电联产和可再生能源的发展。这些独立电力供应商通过可再生能 源或热电联产工厂生产电能。p u r p a 规定：公用电力公司从独立电力供应商购买电力时， 应当按其“可避免成本”向独立供应商支付电费，从而使独立电力供应商获得了很大的 利润，这样就激励着独立供应商加速发展热电联产事业。 1 9 9 8 年美国燃气在热电联产发电量1 9 5 0 亿千瓦时，占热电联产总发电量的6 4 ，燃 煤热电联产占总发电量的1 7 ，可再生能源占1 3 。美国计划2 0 l o 年前再增加4 6 0 0 万千瓦 装机容量的小型热电联产能力翻一番，达到全国总发电能力的1 4 ，而到2 0 l o 年则达2 9 。 对于发展热电联产优惠政策的建议具体集中在以下三点：给予热电项目减免1 0 的投 资税：缩短热电资产的折旧年限；使热电项目获得经营许可证的程序简单化。 美国布什政府2 0 0 1 年公布其国家能源政策，该能源政策指出热电联产技术的效率可 以达到8 0 甚至更高，可以带来环境上的收益，并且热电项目可以提高效率、节约成本 等好处。可以看出美国政府已经开始关注热电联产带来的效率提高，成本节约以及对环 境的影响方面。 2 1 2 欧洲热电联产发展状况 在欧洲，应用热电联产的电力要比美国多。欧盟在9 0 年代支持了4 5 项热电联产工程， 2 0 0 0 年热电联产发电量已占总发电量的9 。1 9 9 7 年，欧洲热电联产电站所发出的电力占 总发电量的9 ，这一年欧盟颁布了“欧洲委员会关于促进热电联产并消除制约其发展障 碍的政策”，欧盟确定的目标是，到2 0 1 0 年热电联产发出的电力占总电量的比例要达到 1 8 ，也就是要求从1 9 9 7 年到2 0 l o 年的1 3 年中，热电联产发电量要翻一番以上。欧洲国 家热电联产的比例各不相同，有的国家比例高，如丹麦早己超过1 8 ，有的国家还远低 于目标规定的比例，如比利时。 1 9 9 9 年，英国热电联产的装机容量为4 7 0 0 万k w ，英国政府确定的目标是2 0 1 0 年达到 1 0 0 0 0 万k w ，为了达到这个目标：采取减免能源税、地方税，计划使“高质量”热电联 产项目纳人投资优惠扣除范围，等等。但是有几个因素不利于热电联产的发展，一是电 热电企业能源效率研究 力市场的自由化改革使电力价格下降；二是燃气价格上升；三是欧洲有的国家原来的电 价就很低，对热电联产缺乏吸引力；四是有的国家电力过剩，热电联产发出来的电力没 有销路：五是接入电力系统的耗费较大。英国从2 0 0 1 年4 月1 日起，工业和商业用能源要 缴纳气候变化税。初步税率将使电费提高o 4 3 便士千瓦时，煤和燃气费提高0 1 5 便士 千瓦时，而热电联产用户将可避免对上列项目征收税款。 德国十分注重提高能源使用效率和节省能源。这种努力几乎深入到经济和社会生活 的每个角落，并取得了显著的效果。据德国经济部统计，从1 9 9 1 年到2 0 0 1 年，德国国内 生产总值增长了1 6 ，但同期矿物能源的消耗量却有所降低。 丹麦是北欧地区区域供热发展较好的国家之一，同时也是世界上对热电联产优惠政 策最多的国家之一。目前丹麦区域供热占总需求量的5 0 ，热电联产占3 0 。2 0 0 0 年丹 麦热电联产的发电量占总发电量的6 1 6 ，供热量占区域供热的6 0 。2 0 年间国民生产 总值增长了4 3 ，而能源消耗实现零增长。丹麦很早便制定了集中供热的法规，城市的 供热规划由中央政府批准，强制实行区域集中供热，不搞竞争。从法律上解决了热电的 电力上网问题。后来还规定热网工程费用可以从政府得到3 0 的补贴。1 9 9 0 至1 9 9 5 年 期间批准建设的1 5 0 万一2 0 0 万k w 的新建电厂全部为热电厂。政府对热电工程给予2 的 利率。对使用天然气的热电厂，政府给予3 0 9 6 的无息贷款，在投产年内给予o 0 7 克朗 千瓦时的补贴。1 9 9 6 年在工商业中引入环保税。税收所得作为投资拨款返还给工商业。 其中4 0 9 6 的款项将发放给工业热电联产【1 l 】。 近年来，关于“提高能源利用效率和促进能源服务”指令，欧盟建议通过这一新指 令，其时间范围设定为2 0 0 6 年一2 0 1 2 年，义务方包括所有重要能源供应者和最终用户部 门。目前，该指令正在讨论之中，欧盟委员会希望通过的指令是强制性的，而部分成员 国则希望通过的指令是指导性的。其内容主要有：建立国家节能发展纲要。各成员国 应鼓励和促进能源审计咨询公司、能源服务公司等市场中介组织的发展，鼓励和促进为 节能而产生的融资工具的发展。提供能源服务和能源审计。各成员国应确保能源供应 方在为客户提供能源时，同时提供有关改进节能的服务和审计( 评价能源消耗情况并提 出改进建议) 。缩小信息差距。各成员国应确保最终用户能够及时了解电量使用情况， 主要通过改进计量服务和更精确的用电情况报告来解决。为节能服务创造良好的环 境。如废除有碍于节能的法令法规，实行成本补偿规制办法，实行能源服务提供者的资 格认证制度等。为节能提供融资方便。 欧盟各国能源部长于2 0 0 3 年就欧盟热电联产指令草案达成致。该指令在建立 一个框架以促进和发展基于欧盟内部能源市场有用热能需求和一次能源节约高效的热 电联产，最终将提高能源效率的技术术语和概念进行统一定义。欧盟要求成员国在节能 大连理工大学硕士研究生学位论文 和可用能需求的基础上支持热电联产。要求成员国对本国热电潜力进行评估，全国熟电 联产使用的燃料，发电量和产热量以及节约一次能源量等情况定期向欧盟委员会交报告 等。可以看出欧盟非常关注热点联产所带来的节能和效率的提高。 2 1 3 我国热电联产发展状况 ( 1 ) 我国热电联产的发展历史 我国的热电联产，始于5 0 年代初，从1 9 5 3 年到1 9 6 7 年期间，正是中国大规模经济建 设的初期，也是各地电网发展的初期，我国的热电联产也得到了发展，这期间，城市的 建筑密度还很低，热网投资也较大，一般以工业热负荷为主，民用采暖热负荷很小，绝 大多数热电厂选择了抽汽机组，以保证企业的供汽供创“j 。 这些热电厂供热能力平均利用程度仅为4 8 ，其中只有1 5 左右的机组投产后2 3 年 供热能力可以充分发挥，节能效果好，而大多数热电厂投产后要经过5 7 年供热能力才 能充分发挥。平均的节能效益较低，少数热电厂投产后，由于各种原因致热负荷显著减 少，甚至主要热用户由于计划变动，搬到其它地方建设，使机组供热能力长期不能发挥， 也有在非采暖区装了具有低压抽汽的采暖供热机组，热电厂不但不节煤还要多耗煤。因 而形成热电联产事业的高潮转向低潮。 ( 2 ) 我国热电联产的现状 经过近5 0 年中国的发展，我国的热电联产事业得到了迅速的发展，并积累了丰富的 经验，形成了具有中国特式的热电联产发展道路。截止到2 0 0 3 年底，我国6 0 0 0 于瓦及以 上热电机组2 1 2 l 台，发电总容量4 3 6 9 万千瓦，6 0 0 0 千瓦及以上热电机组占全国火电同容 量机组1 5 7 ，占全国发电机组总容量的1 1 1 6 ，远远超过核电机组比重。承担了全国 总供热蒸汽的6 5 8 9 ，热水的3 2 6 6 l l 。 目前我国已有越来越多的单位认识到热电联产是节约能源、改善环境的有效措施。 环境保护不仅产生社会效益，也能产生经济效益。热电联产不仅可从节能降耗中受益， 也将从为环保做出贡献中获益。我国能源利用效率比发达国家低。据计算，我国能源系 统总效率1 9 8 9 年为8 7 到2 0 0 0 年提高到1 1 2 比经济发达国家2 0 世纪9 0 年代初的 2 0 一3 0 大约低9 1 9 个百分点；我国的能源效率1 9 8 0 年为2 5 5 0 ，2 0 0 0 年为3 3 4 比经济 发达国家2 0 世纪9 0 年代初的3 4 一4 1 约低0 7 个百分点：我国能源终端利用效率1 9 8 0 年为 3 4 4 ，2 0 0 0 年为4 9 2 比经济发达国家2 0 世纪9 0 年代初的5 1 - 5 5 约低2 6 个百分点。从 这3 个效率的差距来看，一个比一个接近，邸能源系统总效率差距最大，而终端利用效 率差距最小。为什么会出现这种状况，关键在于我国一次能源消费以煤炭为主，煤炭的 开采效率低，燃煤电厂的转换效率低，以煤炭为燃料、原料的工业生产效率低，即通常 热电企业能源效率研究 所说的我国一次能源以煤炭为主，造成能源利用效率低，污染严熏。我国热电企业目前 基本上都在使用煤炭作为燃料，因此其状况不容乐观【1 4 1 。 与此同时，我国政府越来越重视发展热电联产。1 9 9 7 年制定的中国2 1 世纪议程 和中华人民共和国节约能源法，2 0 0 0 年制定的中华人民共和国大气污染防治法 等法规，都明确鼓励发展热电联产。2 0 0 0 年国家计委、经贸委、建设部、环保总局联合 下发的关于发展热电联产的规定，是指导我国热电联产发展的纲领性文件，在促进 我国热电联产发展中已经发挥并将长期发挥重要指导作用。2 0 0 1 年，全国单机6 0 0 0 千瓦 及以上供热机组装机容量已达3 1 8 4 万千瓦，占同容量火电机组的1 3 2 。未来随着集中 供热需求的不断扩大和环保压力的不断增加，我国许多城市电热联产将有更大发展【1 5 】。 ( 3 ) 目前发展热电联产存在的问题 热电建设资金投入不足。过去热电建设的资金来源有三个方面：一是国家政策投 资，如节能基建贷款或节能技术改造贷款；二是靠各地方财政，包括：能源交通基金、 城市基础设施投资、更新改造资金、开发区的开办费和环境保护补助等；三是用热受益 单位集资。随着市场化的发展，这些逐年减少，目前已基本停止。由于热电厂的热价还 是由政府控制，其投资效益相对较差，大量的工程普遍感到资金来源困难，有些很好的 热电项目也无法建设。 行业管理和研究不足。我国的热电机组，绝大部分为中小型机组，北方大型城市 和极个别的大型用热型企业的热电机组，其单机容量可达到2 0 万和3 0 万k w ，其它绝大部 分为5 万k w 以下的中小型机组：热电厂的装机容量占全部电力装机容量的l o 左右，而其 数量占到全部电力装机数量的5 0 以上，平均单台容量仅为1 5 万k w 左右，基本为地方热 电厂，行业管理和研究工作比较薄弱。 供热成本和热价。供热成本和热价问题一直影响热电事业的发展，热电厂绝大多 数厂是供热热亏损，供得越多，亏本越严重，地方热电厂在“保本微利”的思想指导下， 热价也走得较低，有的供工业盈利，供民用赔钱；有的工业与民用全赔钱。热电厂收取 热费也发生困难，很多单位拖欠热费，但为了保证居民用热，按照政府的要求，还必须 供热。2 0 0 3 年冬，由于严重亏损，无钱买煤，兰州、合肥等城市曾出现停热，在社会上 引发巨大震动训。 环保效益问题。热电联产集中供热能有效地改善环境质量，由于热电联产的建设 投产，每年节约大约4 5 0 0 万t c e ，按保守计算，每年减少烟尘排放3 0 万t ，减少s 0 2 排放 4 5 万t ，有效的改善了城市的大气环境，但至今热电联产的建设并没有从城市的环境改 善收到任何效益。中国热电专业委员会顾问王振铭教授表示，热电联产在能源紧缺的今 天，是应该受到重视的。据调查，火电发电的能源效率为3 5 ，而热电则在4 5 以上【l ”， 大连理工大学硕士研究生学位论文 属于节能环保型电厂。北方有很多采暖小锅炉，技术落后，效率低下，并且污染十分严 重。如果废弃这些小锅炉，采用热电联产的方式统一发电发热，则除了效率得到提高之 外，热电厂具有的除尘设备，也能在相当程度上减轻污染。 2 ，2 能源消耗及环境状况 2 2 1 我国能源消耗及环境状况 我国己成为世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国【18 1 。我国1 9 9 8 年能源生产 量为1 2 4 亿吨标准煤，能源消费量为1 3 2 亿吨标准煤，约为世界能源消费量的1 0 ；人 均能源消费量仅为1 1 6 5 吨标准煤，居世界第8 9 位，不足世界人均能源消费水平2 4 吨标 准煤的一半，是发达国家的1 5 1 l o ( 欧洲及独联体人均能源消费量为5 吨标准煤，北 美人均能消费量超过l o 吨标准煤) 。目前我国人均拥有发电装机仅o 2 2 2 k w ，人均发电量 为9 2 7 k w h 约为世界平均水平的一半，为发达国家的1 6 l 1 0