（管理科学与工程专业论文）热电联产建设项目节能减排管理研究.pdf

中文摘要 能源问题和环境问题已成为制约我国全面协调可持续发展的主要因素之一， 热电联产项目作为节能减排重点工程将在全国大力推广实施。2 0 0 8 年4 月1 日 将在全国实施的中华人民共和国节约能源法明确提出：“国家实行固定资产 投资项目节能评估和审查制度。不符合强制性节能标准的项目，依法负责项目审 批或者核准的机关不得批准或者核准建设：建设单位不得开工建设：已经建成的， 不得投入生产、使用。 本文依据建设项目管理理论，对热电联产建设项目节能 减排管理的理论和方法进行了全面深入的研究，并应用到具体项目中去。 1 、对我国热电联产项目节能评估的现有理论和方法进行了分析，以科学发 展观为指导，以：鹏能级理论为依据，以热电联产项目节能效益合理计量为目标， 建立了热电联产建设项目节能价格确定和节能量计算新的评估模型。 2 、对热电联产项目减排评估的现有理论和方法进行了分析，以环境经济理 论为依据，以热电联产建设项目排放的主要污染物为对象，以热电联产建设项目 环保效益的合理计量为目标，建立了热电联产项目污染物减排的环保效益评估模 型。 3 、运用福利经济学外部性及其内部化理论，对热电联产项目节能减排效益 实现的外部条件进行了理论分析，提出我国热电联产建设项目实现外部效益内部 化的政策建议。 4 、运用本文提出的热电联产建设项目节能减排效益评估方法，对某热电联 产建设项目节能效果和污染物排放的环境效益进行了评估，提高了该项目节能减 排效益评估的水平。 关键词：热电联产节能减排管理效益评估政策建议 a bs t r a c t p r o b l e m s o fe n e r g yr e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n th a v eb e e no n eo ft h em a j o r p r o b l e m sb l o c k i n gt h ec o m p r e h e n s i v e ，h a r m o n i o u s ，a n ds u s t a i n i n gd e v e l o p m e n to f c h i n e s ee c o n o m i c s t h ec li pp r o j e c tw i l lb ee x t e n d e da n di m p l e m e n t e da sa s i g n i f i c a n tp r o j e c tf o re n e r g ys a v i n ga n de m i s s i o nr e d u c i n gi nt h ew h o l ec o u n t r y t h e e n e r g ye f f i c i e n c yl a wo fc h i n ar e v i s e dw i l lb e c o m ee f f e c t i v eo na p r i l1 ，2 0 0 8 t h e r e g u l a t i o no ft h ee v a l u a t i o na n de x a m i n a t i o no ni n v e s t m e n tp r o j e c t so fc a p i t a la s s e t s f o rt h eg o a l so fe n e r g ys a v i n gw i l lb ec a r r i e do u ti nt h el a w i t sa l s oo r d a i n e dt h a t p r o j e c t sw h i c hh a v en o tb e e nc h e c k e do rn o tp a s s e dt h ee x a m i n a t i o no ft h ee n e r g y s a v i n gw i l ln o tb ea p p r o v e do ra u t h o r i z e d i ft h ec o n d i t i o n so ft h ep r o j e c t sa r en o t a c c o r d a n tw i t ht h eo b l i g a t o r yl i c e n s es t a n d a r d ，t h ed e p a r t m e n t sc a n n o tp e r m i to r a u t h o r i z et h ep r o j e c t st ob ec o n s t r u c t e d ，a n dt h ep r o j e c t sw i l lb ep r o h i b i t e dt ob e c o n s t r u c t e db yt h ec o n s t r u c t i o nc o m p a n y i ft h e s ek i n d so fp r o j e c t sh a v eb e e n c o n s t r u c t e d ，t h e yw i l lb ep r o h i b i t e dt ob ei np r o d u c t i o na n di nu s e t h ec o n s t r u c t i o n p r o j e c tm u s tb ee v a l u a t e do nt h ee n v i r o n m e n ti n f l u e n c e t h ee n e r g ys a v i n ga n d e m i s s i o nr e d u c i n gt h e o r ya n dm e t h o df o rt h ec h pp r o j e c t sh a v e b e e ns t u d i e d c o m p l e t e l ya n dd e e p l yi n t h i sp a p e r ，b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o np r o j e c tm a n a g e m e n t t h e o r y t h ec o n c l u s i o n sh a v ea l s ob e e na p p l i e dt o t h ep r a c t i c eo fc h pp r o j e c t e v a l u a t i o n t h em a i nc o n t e n t so ft h ep a p e ra r ea sf o l l o w i n g ： 1 t h ee x i s t i n gt h e o r ya n dt h em e t h o da b o u tt h ee v a l u a t i o no nc h pp r o j e c t e n e r g ye f f i c i e n c ya r es t u d i e di nt h ep a p e r t h en e w e v a l u a t i o nm o d e lw h i c hi su s e dt o c a l c u l a t et h ep r i c ea n de n e r g yq u a n t i t i e so ft h ec h pp r o j e c te n e r g ye f f i c i e n c yi s e s t a b l i s h e d i n s t r u c t e db yt h es c i e n t i f i cd e v e l o p m e n tc o n c e p t ，t h en e wm o d e li sb a s e d o nt h et h e o r yo fe x e r g ye n e r g yg r a d e ，a n dt h ec h pp r o j e c te n e r g ye f f i c i e n c yi s m e a s u r e dr e a s o n a b l ya si t st a r g e t 2 t h ee x i s t i n ge m i s s i o nr e d u c i n gt h e o r i e sa n dm e t h o d so ft h ec h p p r o j e c ta r e e x a m i n e di nt h ep a p e r b a s e do nt h e t h e o r y o fe n v i r o n m e n te c o n o m i c s ，t h e e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nb e n e f i ta p p r a i s a lm o d e lo ft h ec h pp r o j e c ti se s t a b l i s h e d ， w h i c hi sc a u s e db ye m i s s i o nd e c r e a s e i t so b j e c ti st h em a i np o l l u t i o np r o d u c e db y c h p p r o j e c t t h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nb e n e f i to ft h ec h pp r o j e c ti sm e a s u r e d r e a s o n a b l ya si t st a r g e t 3 - b a s e do nt h et h e o r yo ft h ei n t e r n a l i z a t i o no fe x t e r n a lp r o b l e m si nt h ew e l f a r e e c o n o m i c s ，t h ee x t e r n a lc o n d i t i o n so fe f f i c i e n c yr e a l i z a t i o nf o re n e r g y s a v i n ga n d e m i s s i o nr e d u c i n ga r ea n a l y z e di nt h ep a p e r t h ep o l i c ys u g g e s t i o nh o wt oc a r r yo u t t h ei n t e r n a l i z i n ge x t e r n a l i t yo f t h ec h p p r o j e c ti sp r o p o s e di nt h ep a p e r 4 t h eb e n e f i te v a l u a t i o nm e t h o do ft h ec li pp r o j e c tf o re n e r g ys a v i n ga n d e m i s s i o nr e d u c i n ge s t a b l i s hi nt h ep a p e ri sa p p l i e dt oe v a l u a t et h ee f f e c to ft h ee n e r g y s a v i n ga n dt h eb e n e f i to ft h ee m i s s i o nr e d u c i n gf o rap r a c t i c ec h pp r o j e c t t h er e s u l t i n d i c a t e st h a tt h em e t h o d sc a np r o m p tt h ev e r a c i t yo ft h eb e n e f i tc a u s e db ye n e r g y s a v i n ga n de m i s s i o nr e d u c i n g k e y w o r d s ：c h p ( c o m b i n e dh e a ta n dp o w e r ) ；e n e r g ye f f i c i e n c ya n de m i s s i o n d e c r e a s em a n a g e m e n t ；b e n e f i t e v a l u a t i o n ；p o l i c ys u g g e s t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞叁堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 弛锄一飙少月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ： ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期渺 名：叫群 签字脯础瑚巧日 书小 彩一 第一章绪论 第一章绪论 1 1 我国热电联产发展概况 1 1 1 发展历史 从1 9 5 3 年我国第一台热电联产发电机组建成到今天，我国热电联产事业进 入了一个健康快速的发展阶段，回顾这段发展历程，大致经历下面几个阶段： 1 兴起与发展时期 1 9 5 3 1 9 6 7 年间，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。在一些工业区内，建设了区域热电厂，主要以工业热负荷为主，民用采暖 热负荷很小。由于当时缺乏热电建设经验，基建计划不落实，热负荷误差很大， 致使一些热电厂的经济效益未能充分发挥。热电厂的热化系数几乎均大于1 ，因 而实际经济效益不高。这一时期由于以工业用户为主，绝大多数热电厂选择了抽 汽机组，以保证供汽供电。这一时期新投产6 m w 及以上的供热机组容量占火电 机组总容量的2 0 ，居世界第2 位。 2 缓慢发展阶段 在1 9 7 1 1 9 7 5 年间，由于中央政策和其它影响，工业布局分散，没有中长 期的工业建设和城市规划，因而制订热电厂的发展规划没有基础，只能在短期计 划中做些安排。1 9 7 6 1 9 8 0 年仍然没有相对稳定的国民经济中长期发展规划， 但后期国民经济恢复发展较快，热电厂建设开始增加，投产供热机组9 7 5 m w ， 占新增火电装机的6 8 ，但公用的供热机组只占2 3 ，该阶段自备热电厂的比 重增大了。 3 热电联产建设新发展阶段 1 9 8 1 年以后，中央提出了到2 0 0 0 年工农业总产值翻两番，人民生活达n d , 康水平的宏伟战略目标，在能源政策上提出了节约和开发并重方针，在节约能源 上采取一系列措施，积极鼓励“热电联产、集中供热”，并在中央及各级地方政 府中设置了节能机构，国务院建立了节能办公会议制度，国家计委在计划安排上 专列了“重大节能措施”投资，支持热电厂项目建设。“六五”和“七五”期间， 原国家能源投资公司节能公司共参与节能基建热电项目2 9 1 个，总容量6 8 8 g w ( 其中小热电2 2 1g w ) ，总投资9 1 6 亿元，其中节约基建投资5 2 6 亿元。 第一章绪论 4 热电联产快速发展阶段 目前，国家已将优先发展热电联产集中供热，作为节能减排的产业政策确定 了下来，而且相继出台了许多促进热电联产发展的法规和相应的文件，有力地推 进了热电事业的发展。 1 1 2 发展现状 1 目前我国热电联产发展水平 到2 0 0 5 年底为止，我国热电联产的年供热量约为1 9 2 5 5 0 万g j ，6 0 m w 及 以上供热机组共1 9 9 0 台，总容量达6 9 8 1 万k w ，占6 0 m w 及以上火电装机容量 的1 8 3 1 ，比上年增加6 个百分点，占全国发电机组总容量的1 3 5 。2 0 0 5 年热电机组增加装机2 1 6 7 万k w ，不仅突破历年来最高记录，在世界热电发展 史上也是史无前例。 在运行的热电厂中，规模最大的为太原第一热电厂，装机容量为1 3 8 6 m w ； 在北京、沈阳等特大城市已有一批2 0 0 m w ，3 0 0 m w 大型抽汽、冷凝两用机组 在运行。热电厂已在全国各地成为当地重要的热能动力供应系统。 到2 0 0 5 年底，全国共有6 6 1 个设市城市，其中有3 2 1 个城市建有集中供热 设施，占4 8 5 6 。2 0 0 5 年底我国集中供热能力为蒸汽1 0 7 万t h ，热水1 9 8 万 m w h 。供热量为：蒸汽7 1 5 亿g j a ，热水1 3 9 5 亿g j a 。2 0 0 5 年底全国供热面 积为2 5 2 亿m 2 ，比上年增长1 6 6 7 ；蒸汽热力管道总长度已达1 4 8 力k m ，热 水管道总长7 13 万k m 。东北、华北、西北地区，集中供热面积约占全国集中供 热面积的8 0 ，热化率3 0 。全国集中供热从业人员共2 8 万人| 2 j 。 2 城市供热管网的建设 作为热电联产的项目发挥效益的城市供热网络建设，对于热电联产事业的发 展也具有重要的意义。从城市供热管网的发展态势来看，直埋敷设方式作为节约 能源，高效率输送热能的供热管网形式，使用比例在逐年增长，至1 9 9 5 年，直 埋敷设长度已达9 2 5 1k m ，占总长度的2 9 。目前，热水管道直埋敷设己制订国 家行业标准，适用于热介质温度低于或等于1 5 0 ，公径直径小于或等于 d n 5 0 0 m m 的钢制内管保温层，保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。 蒸汽直埋敷设已在1 0 余个城市中敷设数百公里，最大管径已经达到d n 7 0 0m m 。 从地理位置上来看，直埋敷设排名为前1 0 位的城市主要分布在东北、华北、西 北；地沟敷设排名为前10 位的城市主要分布在东北、华北、西北；架空敷设排 名为前1 0 位的城市主要分布在南方各省市。供热管网的发展，为热电联产项目 节能环保效应的发挥，打下了坚实的基础p j 。 2 第一章绪论 1 1 3 发展趋势 1 热电联产机组中大型供热机组的比重增加 近两年的热电联产建设中，开始注重建设规模，国家积极提倡采用大型两用 供热机组，对城市集中供热。以前单机2 0 0m w ，3 0 0m w 的大型供热机组仅在 特大城市建设，近两年在2 0 万以上人口的大、中城市也开始采用大型热电联产 机组作为当地供热的主力军。据热电建设动态报道，仅2 0 0 5 年国家批准立 项和开工建设的热电工程就有1 2 1 个；总容量4 0 3 6 2 m w ，平均每个工程3 3 3 m w 。 目前已有北京、沈阳、吉林、长春、郑州、邯郸、秦皇岛和太原等中心城市安装 有2 0 0 - - - 3 0 0mw 大型抽汽、冷凝两用机组在运行，在城市集中供热方面发挥主 力军的作用【2 j 。 2 凝汽火电厂改造以及循环流化床锅炉的大量使用成为发展趋势 由于热电联产能有效节约能源和改善环境质量，越来越多的人已看好发展热 电联产项目，故近几年已有一些纯凝气式的火电厂改造为热电厂，并有更多的火 电厂内加装了供热机组。由于循环流化床锅炉可以燃用劣质燃料，这就为一些地 区有劣质燃料而销售困难的情况带来希望，推广循环流化床锅炉，燃用当地劣质 燃料和含硫较高的煤，有利煤炭工业发展。目前我国已有7 5 t h 循环流化床锅炉 近2 0 0 台，在1 2 6 个电厂中运行。2 2 0t h 循环流化床锅炉也有2 2 台在运行，最 大的为4 1 0t h ，以循环流化床锅炉热电联产项目正在向大型化发展。 3 以天然气为燃料的燃气一蒸汽联合循环热、电、冷联产得到发展 由于陕甘宁天然气进京和西气东输工程的建设，己使十余个省市的燃料结构 调整成为现实，南方一些地区将开始建设燃气一蒸汽联合循环热电厂，以满足南 方地区工业发展和人民生活水平的提高的需要。随着人民生活水平的提高，目前 采暖范围已突破数年前中央的规定范围，由北方向南方一些地区扩展，南方的居 民和公共设施供暖需求不断增长。在南方的一些省、市，由于银行、宾馆、饭店、 商场和文体设施等公用建筑的增加，人民居住条件的变化，对空调制冷的需要也 日益迫切，为此一些地区已发展一批以热电厂为热源的集中供热与制冷系统，溴 化锂制冷负荷的增加，使热电厂由过去单纯的热电联产向现在的热、电、冷三联 产发展，热电厂的综合效益也得到了明显提高。 4 燃天然气分布式能源建设已进入工程开发阶段 由小型燃气轮机( 内燃机、余热锅炉、l i a r 制冷机) 组成的小型全能量系统 ( 也称第一代能源系统或分布能源) 可以完成电、热、冷的供应，在国外得到迅 速发展。由于小型燃机或内燃机发电效率为2 4 - - 一3 5 ，联合循环发电效率可达 3 第一章绪论 4 5 6 0 ，远高于常规火力发电机组效率，改变了人们固有的“机组小就不 经济”的传统观念。因此，除了大型燃气轮机的发展，小型燃机具有高效、清洁、 经济，占地少、自动化水平高，适于分散建设和性能可靠等优势，发展也很快， 已进入工程开发阶段。 1 2 热电联产建设项目节能减排管理研究意义 1 2 1 热电联产的优越性 1 热电联产的节能效益巨大 我国热电联产建设与建凝汽式电厂加锅炉房供热比较，约少投资1 0 亿元人 民币，可达到年节约标煤量5m t ，折合节约吨标煤净投资2 0 0 元左右，节能经 济效益是显著的。热电联产有力地促进了发电能效水平的提高，节约了能源。根 据日本海外电力调查会2 0 0 4 年海外电气事业统计显示，中国2 0 0 2 年电厂的热效 率为4 0 3 6 ，仅低于日本的4 1 ，远高于美国的3 3 1 ，这得益于热电联产机 组的贡献。如果没有热电联产，按照凝汽发电计算，2 0 0 2 年我国电厂的发电煤 耗为3 5 6 克标煤，比先进国家的煤耗约高出6 0 克标煤左右，其相应的热效率只 有3 4 5 。把我国热电联产机组中供热部分的热能利用计算进去，电厂整体的 能源转换就达4 0 以上。初步测算，热电联产与纯凝汽相比，在我国每年节约的 能源在3 0 0 0 万吨标煤以上，相应也减少了c 0 2 和s 0 2 等排放，减少了对环境的 污染；若采用小锅炉供应同等热量，分散小锅炉供热的标准煤耗率为5 5 o 6 2 1 k g g j ，2 0 0 m w 凝汽机组的发电标准煤耗率为3 5 0 9 ( k w h ) ，热电联产节 约的煤炭达到4 5 0 0 万吨以上。总之，热电联产在提高能效节约能源上成效是十 分显著的。 2 减少污染物排放，改善环境质量 分散供热的小锅炉一般的特点是单台容量小：除尘效果差，有的小锅炉甚至 无正规的除尘设备。而热电厂的锅炉容量大热效率高、除尘效率高。一般可在 9 5 以上，最近几年推广使用的循环流化床电站锅炉还可在炉内脱硫，更有利于 减少各种污染物的排放。由于热电联产节省大量燃料，热效率高，除尘效果好， 故能有效地改善环境质量。 采用热电联产集中供热，不但可以节约能源，还可以有效的改善环境污染现 状。据国家环保总局相关数据，由于以热电联产为主的集中供热的推广应用，在 2 0 0 5 年监测的5 2 2 个城市中，地级以上城市3 1 9 个，县级城市2 0 3 个，空气质 量达到一级以上标准的城市2 2 个( 占4 2 ) ，一级标准的城市2 9 3 个( 占5 6 1 ) ， 4 第一章绪论 二级标准的城市1 5 2 个( 占2 9 1 ) ，劣于二级标准的城市5 5 个( 占1 0 6 ) 。 主要污染物为可吸入颗粒物。与上年相比，城市空气质量达到或优于一级的城市 比例比上年增加1 2 6 个百分点，劣于二级的城市比例比上年减少9 9 个百分点。 城市空气质量有所改善。由此可见，热电联产集中供热的发展为改善环境质量做 出了巨大的贡献。、 3 提高供热质量，缓解地方电力供应紧张 分散小锅炉房由于设备条件限制和煤质变化，不易保证供热质量，应用在工 业供热上，压力和温度的波动会影响工艺生产。应用在居民采暖供热上，小锅炉 一般为间断供热，供热时间短，温度低。而热电厂集中供热具有连续运行，稳定 可靠，供热质量高的特点。同时，由于我国经济的高速发展，造成电力工业的发 展赶不上国民经济的发展，长时期大范围地形成电力紧张的局面，近年来才得到 缓和。热电联产的建设有效地缓和了地方电力紧张的被动情况，有的热电厂已形 成当地的重要电源点。热电厂都建在热负荷中心，区域热电厂的上网电量也在就 近消化，而电力系统的大型凝气式电厂则要远距离输电，由热电厂供电减少的线 路损失也是可观的经济效益。 4 节约宝贵的城建占地 工业企业中的锅炉房连同煤场要占用比较大的面积，如果实现热电联产集中 供热，则原有的锅炉房和煤场、灰场可移作他用以扩大再生产。因此，热电联产 项目的建设，可以大量节约城市中宝贵的土地资源，同时，分散供热时，灰渣不 好集中利用，热电联产则为灰渣综合利用创造了有利条件。 1 2 2 我国发展热电联产的必要性 1 我国能源节能减排的形势 中国目前是世界第二大能源消费国，能源年消费量已由2 0 0 0 年1 3 0 3 亿t 标准煤增加到2 0 0 5 年2 2 2 5 亿t 标准煤，“十五”时期的年均增长率达到1 1 2 9 ， 年均增加量高达1 8 4 亿t 标准煤。从能源消耗系数看，每万元国内生产总值( 人 民币，按2 0 0 0 年可比价计算) 的能耗，2 0 0 0 年是1 3 i t 标准煤，2 0 0 5 年升高到 了1 4 3t 标准煤。我国能源利用效率与发达国家存在着巨大的差距。 “十五”期间，我国国内生产总值的年均增长率是9 4 8 ，能源消费弹性系 数高达1 1 9 1 。今后1 5 年，如果继续这种能源消费态势( 即能源消费弹性系数大 于1 ) ，按国内生产总值年均增长率7 测算，到2 0 2 0 年的能源需求量将超过6 0 亿t 标准煤。而在能源生产供应方面，由于受资源、技术和经济条件的制约，据 第一章绪论 有关部门和专家预计，国内到2 0 2 0 年可能达到的一次能源( 包括煤、油、气、 水电、核电和新可再生能源等) 生产能力预计只有2 5 亿 - - - 2 6 亿t 标准煤，加上 进口量4 亿5 亿t 标准煤( 约相当于能源生产量的1 8 ) ，合计的能源供应量在 3 0 亿t 标准煤左右，与能源需求6 0 亿t 标准煤之间的差距甚大。能源供给不足 已经成为制约我国经济发展的瓶颈环节之一。只有提供能源利用效率，节约能源， 才能满足我国快速增长的能源需求。节能工作面临的形势是严峻的，节能任务艰 巨且任重而道远。电力工业能源转换效率直接影响到我国节能目标的实现。 除了能源短缺以外，在能源消费结构方面，目前，中国是世界上最大的煤炭 生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。在燃煤消耗中， 电力工业煤炭消费量占全社会消费量的5 0 以上，这样，在能源使用和转换过 程中，也给环境造成了严重的危害。而中国目前的电力生产结构中，燃煤火电占 据绝对优势，比重在7 0 以上。据统计，2 0 0 6 年全国火力发电用水约占工业用 水的4 0 ，二氧化硫排放量约占全国排放量的5 2 ，烟尘排放量占全国排放量 的2 0 ，产生的灰渣量占全国的7 0 ，电力工业成为我国节能降耗和污染物减 排的重点领域。因此，在节能的同时，电力行业也承担着减少污染物排放，保护 生态环境的重任。 2 积极发展热电联产的必要性 理论界热能专家和实际工作者一致认为，实行热电联产是节约能源，减少温 室气体排放，保护环境，提高火电厂效率的最有效途径。热电联产与热、电分产 相比，热效率提高3 0 ，集中供热比分散小锅炉供热效率高5 0 。实施热电联 产后，发电部分的热效率可以提高到8 0 左右，发电煤耗约为1 5 0 9 标煤瓜w h 。 国内已发电的河南沁北电厂是6 0 万k w 超临界机组，煤耗为3 0 0 9 标煤l ( w h ， 是热电联产的2 倍，而全国平均水平为3 7 0 9 标煤k w h 。在节约能源的同时， 热电联产建设项目还可以减少污染物的排放，有利于环境质量的改善。由此可见， 热电联产由巨大的节能减排潜力潜力。 2 0 0 4 年，国家发展改革委员会制定的我国“十一五”节能中长期专项规划 中提出：“在工业热负荷为主的地区，因地制宜地建设以热力为主的背压机组”， 同时，把发展热电联产作为十大“节能重点领域、重点工程”，要求在大型城市， 发展高参数、大容量的热电联产项目，在中小城市建设以循环流化床为主要技术 的热电煤气三联供，以洁净能源作燃料的分布热电联产和热电冷联供，将现有分 散式供热燃煤小锅炉改造为集中供热。在新的节能法中，热电联产也被列为 重点节能项目大力推广。根据我国节能规划的目标，到2 0 1 0 年，城市集中供热 普及率由2 0 0 2 年的2 7 ，提高到4 0 ，新增供暖热电联产机组40 0 0 万k w ， 每年节约35 0 0 万标准煤。 6 第一章绪论 2 0 0 4 年2 0 0 5 年，国家环保总局一共批复了i1 4 个热电项目，其中单机规 模为3 0 0 m w 的机组装机容量占全部项目总装机容量的7 46 ；单机规模为 1 3 5 m w 的机组装机容量占全部项目总装机容量的1 2 。在2 0 0 4 年一2 0 0 5 年国 家环保总局批复的所有热电项目中，单机装机容量为3 0 0 m w ，2 0 0 m w ，1 3 5 m w 和5 0 m w 的机组个数比例为5 7 ：1 32 2 ：8 ，详见图1 1 。因此，近两年来我国 热电联产呈现出迅猛发展趋势，其中，太容量机组发展占主导地位。 图1 一i2 0 0 4 年2 0 0 5 年批复的热电装机机组比例 多年以来，国内在热电联产方面取得了不少的成绩，全国集中供热的面积已 达到2 36 3 1 0 8 m 2 ，安装小型热电2 3 0 2 台，发电装机总量4 8 13 7 l0 4 k w 。特 别是一些从事化工、食品、纺织等的民营企业，因为生产过程需要用热，所以在 建供热锅炉时，提高了锅炉的蒸汽参数并同时配备发电设备，做到了先发电后供 热，实现了热电联产。然而，2 0 0 4 年国内尚有5 27 万台工业锅炉，容量共计5 0 16 l0 4 蒸吨，只供热不发电。其中8 5 是燃用煤炭，年用煤4 0 1 0 s 吨以上。这 些工业锅炉如果进行热电联产改造，那将成为大大提高发电效率、节约燃料、减 少污染物排放的潜在之源。 2 3 我国热电联产发展面临的问题 1 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 第一章绪论 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。 2 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1 0 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。 3 供热成本和热价不尽合理 供热成本和热价问题一直影响热电事业的发展，热电厂绝大多数热电厂是供 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，有的给工业用户供热盈利，给民用用户供热赔钱；有的则给工业 与民用用户供热全赔钱。热电厂在供热费收取上也发生困难，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 年冬天，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。 4 环保节能效益无法给热电联产企业带来好处 热电联产集中供热能大量的节约一次能源，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 万吨标煤，按保守计算，每年减少烟尘排 放3 0 万吨，减少s 0 2 排放4 5 万吨，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。 5 热电规划及考核指标不足 国家对电力工业有整体的规划和要求，要求电力工业每年新增发电机组装机 容量的总量，但未明确热电机组的份额。由于热电机组与凝汽机组相比，热电机 组造价高、单机容量小，投资回收期长。这些特点使得投资者花同样基建投资， 为实现多装机，只有多装大型凝汽机组。国家对新上热电联产项目的条件有非常 明确的要求，然而，对达到热电联产条件而不上热电联产项目的却没有明确的要 求和考核指标。实际上，对达到热电联产条件而不上热电联产的锅炉房供热，是 一种资源的浪费。 1 2 4 研究意义 进入2 1 世纪以来，随着我国经济的快速增长，能源问题和环境问题已经成 第一章绪论 为制约我国经济可持续发展的主要障碍。我国能源产业面临着严峻的挑战，长期 以来高能耗、高污染的矿物能源的过渡开发利用，造成严重的环境污染和能源的 耗竭。为了保证我国经济的长期稳定健康发展，我国政府于2 0 0 4 年制定了十 一五中长期节能专项规划，在这个节能规划中，“区域热电联产工程”被作为 十大重点节能工程之一。针对目前热电联产发展中存在的问题，在十大节能工程 实施意见中，明确指出：“我国热电联产总规模小，发展不均衡。北方采暖城市 中集中供热普及率不到3 0 ，其中热电联产仅占2 0 。在北方采暖城市、南方 工业园区及一些工业企业，低效、污染重的小锅炉大量存在，大多数小锅炉应由 热电联产机组替代。”这一实施意见，为我国的热电联产发展指明了方向，也迎 来我国热电联产项目发展的大好机遇。在新修订的节能法中，第三十一条也 明确指出：“国家鼓励工业企业采用高效、节能的电动机、锅炉、窑炉、风机、 泵类等设备，采用热电联产、余热余压利用、洁净煤以及先进的用能监测和控制 等技术。，以法律的方式，将热电联产作为鼓励推广的节约能源的重要形式。 同时，为了保证重点节能部门的实施效果，在节能法第十五条中规定：“国 家实行固定资产投资项目节能评估和审查制度。不符合强制性节能标准的项目， 依法负责项目审批或者核准的机关不得批准或者核准建设；建设单位不得开工建 设；已经建成的，不得投入生产、使用。具体办法由国务院管理节能工作的部门 会同国务院有关部门制定。 节能评估已经在为建设项目审批的一项重要内容。 随着我国经济的快速发展，环境问题也日益突出，为了是我国经济的可持续 发展，人与自然和谐生存，减少污染物排放也越来越收到全社会的重视。节能工 作的推动，在一定程度上也可以促进污染物的减排，但不能完全替代。因此，在 做好节能工作的同时，也要针对污染物排放的重点行业和领域，通过建设项目环 境影响评价等先进的管理理念和评价，保护我们整个人类赖以生存的自然环境。 热电联产建设项目不仅是一项重点的节能工程，同时，也具有减少污染物排放的 环保作用。然而，在实践中，热电联产建设项目的环保作用，却被社会无偿占有， 因此，科学合理的评价热电联产建设项目的环保减排效益，对于完成国家“十一 五”环保目标，促进热电联产事业更快更好的发展，具有重要意义。 从理论角度分析，目前我国热电联产中存在的问题，主要表现在，对于热电 联产项目的节能减排效益认识不到位，缺乏科学的节能减排评价方法，以及促进 热电联产健康发展的政策措施不到位，是制约我国热电联产发展的最大障碍。为 了保证我国热电联产事业，健康快速的发展，充分发挥其节能减排效益，就必须 对热电联产节能减排效果做出正确的评价。针对制约我国热电联产健康发展的核 心问题，从理论和实践角度出发，运用定量和定性分析手段，分析热电联产项目 的节能效应、减排效应，并对热电联产充分发挥其节能减排效益的外部条件，提 9 第一章绪论 出了理论和政策建议。对于实现“十一五节能目标，推动热电联产项目健康发 展，具有重要的理论意义。 从实践角度来看，传统的建设项目审批程序，只考虑项目的经济性效益、社 会效益，而没有专门的节能效益减排效益评估的内容。对于一些重大项目，在社 会评价中，也只是简单的从定性的角度分析建设项目对于生态环境的影响。为了 落实新节能法和我国“十一五环境保护发展规划”的相关内容，当务之急就 是要有一套具有科学性，可操作性，针对具体建设项目的节能减排评价的科学理 论体系和方法，使建设项目节能减排效益落到实处。热电联产建设项目作为我国 节能减排的重点工程将会在今后一段时期得到大力的推广，那么热电联产建设项 目的节能减排评估也将成为今后项目评估中的一项重要内容，因此，针对热电联 产建设项目，提出一套可以运用于实践评价工作的节能减排评价方法，也是目前 实施节能法的一项重要内容。同时，由于节能减排工作，具有一定的外部经济性， 因此，热电联产节能减排效益的实现，需要有一定的政策保证，如何运用政策工 具促进节能减排工作，也是值得我们思考的问题。 1 3 国内外研究综述 随着全球能源危机的加剧和生态环境的进一步恶化，人们对热电联产项目节 能环保效应也越来越重视了。为了更好的发挥热电联产项目的节能减排效应，国 内外的学者，对热电联产项目的节能环保作用，从不同角度，不同层次进行了研 究，促进了热电联产项目的健康、发展。 1 3 1 国外研究综述 国外热电联产项目评价方面的研究主要集中在下面几个方面： 1 基于热经济学为基础的热电联产节能效果研究 全球的能源的短缺，迫使人们认真研究各种形式能量的合理利用问题。基于 热力学第一定律的热效率分析方法已经不能满足社会发展的需要，在这个背景 下，1 9 3 2 年，美国学者k e e n a n 采用了学者g i b b s 研究成果的基础上，推导出了 “可用功”的计算公式。在1 9 3 8 年，前苏联学者b o 誊n j a k o v i c 提出了“作功能 力”的概念。1 9 5 6 年z r a n t 为了统一名称，将所谓的有用功定名为“e x e r g i e ” ( 英文为e x e r g y ，在我国，被翻译为“烟) ，并得到学术界的公认。从而使蹶 为分析热能转换的基本理论之一。 在此基础上，日本学者龟山一吉田提出了元素化学炯期表，并已被批准为 第一章绪论 日本工业标准。 以美国学者t r i b u s 、e v a n s 、g a g g i o l i 等为代表的学者，将炬盼析与经济学相 结合，于1 9 7 0 年公布了自二十世纪五十年代开始的工作，建立和发展了热经济 学。 l9 6 1 年，r a n t 在对节能进一步研究的基础上，提出了能级的概念，使节能 理论得到了进一步发展。 在理论研究的基础上，各国学者，( 如：k o t a stj 、g a g g i o l i 、r a n t 等) 从 不同行业应用燃思想和能级理论，对不同领域的用能过程进行研究，也使热电 联产项目，节能效果有了衡量的依据【4 】。 f z i e g l e ra n dr i e s c h 在文献中指出：新一代能源动力系统的研究重点是将梯 级利用的概念引入化学能及化学能向物理能转化的阶段，对传统的燃烧过程进行 革新，以实现化学能与物理能的综合梯级利用。但在常规的能源动力系统中，通 常采用直接燃烧的方式，将燃料的化学能直接转换成热能( 物理烟) ，并通过热 力循环系统实现热与功转化。其目的是想通过等效计算的方法反应能量形式之间 的差别。 西班牙学者v a l e o ，在论文ag e n e r a lt h e o r yo ft h e r m o d y n a m i c 中首次应 用第二定律分析方法研究了复杂系统，对象是6 0 0 m w 机组主系统。作者定义了 了系统烟激率，然后用复杂的矩阵理论导出了系统的烟效率。在这种方法中需对 高阶矩阵用符号计算机求逆矩阵，这种计算机是分析推理型计算机，目前市场上 少见，因此其基本思想运用及发展受到限制【5 】。 2 基于环境经济学的热电联产排放物环境定价研究 目前，在热电联产环境评价方面，国外的许多学者都是通过环境经济学的方 法来定量测算热电联产各种污染物对环境的影响。国内对s o ：的环境影响研究颇 多，而国际上对c d 的温室效更加关注。由于环境影响评价的复杂性和不确定性， 才使得污染物的环境价值评估结果不尽一致。 据世界观察研究所估计，削减i t c o ：的排放量，发展中国家的成本为5 一l o 美元，而发达国家则高达5 0 美元。从温室效应损失角度，f a n k h a u s e r 估算出c d ， 排放的经济价值为2 0 美元吨，国际上将此值作为碳排放的环境价值加以利用。 w o l f r a mk r e w i t t 研究了德国和欧洲矿物燃料发电的环境损害代价，得到了煤 和天然气，石油等对环境的影响。这些研究结果和结论，都可以作为我国热电联 产项目环境影响的评价参考。 在热电联产项目评价方法方面，许多学者都采用了传统的技术经济手段，对 我国热电联产项目进行评价，忽视了其节能环保效益。 综合目前国内外系统节能理论，无论是第一定律分析方法还是第二定律分析 1 1 第一章绪论 方法，我们发现在以下几个方面还需要发展。 ( 1 ) 从方法论上讲，没有引入系统工程的普遍分析方法，所采用的数学工 具仍是初级的。与其它学科相比，热力系统的研究滞后于其它