英國的區(qū)域供熱及熱電聯(lián)產(chǎn)

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1．歷史的回顧

　　英國第一次嘗試區(qū)域供熱是1742年：作為律師和園藝家的Hugh Plat，用管道輸送蒸汽為房間采暖。1745年，Wiliam Cook用同樣的方法輸送蒸汽給家庭采暖。他還試圖用這種方法從一個(gè)熱源向一組建筑供熱。之后，在1791年，英格蘭Halifax的Hogle獲得了用管道輸送蒸汽供建筑物采暖的專利。1816年，Jacob Perkins Marquisde和Chambonne在英格蘭使用了以熱水為輸送熱媒的系統(tǒng)。

　　在英國，熱電聯(lián)產(chǎn)用于工業(yè)始于1898年Clydebank的一家燙毛廠。最早成功的熱電聯(lián)產(chǎn)電廠之一于1911年安裝于曼切斯特的Bloom街。該熱電廠向周圍的商店、辦公室和工廠供應(yīng)蒸汽。在1920年和1922年Durdee和Stirling分別開始區(qū)域供熱。從那以后，英國在區(qū)域供熱方面有一些小的發(fā)展，如白廳街的區(qū)域供熱方案，向位于該街的英國政府機(jī)關(guān)供熱。另一個(gè)是倫敦的Pimlico區(qū)域供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)于1950年完成，用Battersea電讓(該電站于 1983年關(guān)閉)的廢熱向一個(gè)11000人的居民區(qū)供熱。1960年，利用Derbg附近的Spondon電站向臨近的Courtaulds工廠供蒸汽。另外一個(gè)市營的燃煤區(qū)域供熱方案于1965年在伯明翰實(shí)施。該方案建立了中央鍋爐房和循環(huán)熱水系統(tǒng)。1968年，當(dāng)時(shí)的Notlingham公司為了使垃圾場能夠長期使用，而采取焚燒的辦法處理垃圾廢料，由此而產(chǎn)生了目前仍在運(yùn)行的垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域供熱系統(tǒng)，位于Notlingham的這一系統(tǒng)是英國目前最大的垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

　　1975年，一個(gè)有政治色彩的擁護(hù)熱電聯(lián)產(chǎn)的所謂“壓力集團(tuán)”成立，這是1973年由于中東戰(zhàn)爭導(dǎo)致礦物燃料價(jià)格上漲的結(jié)果。由此而產(chǎn)生的政府熱電聯(lián)產(chǎn)集團(tuán)在Marshall報(bào)告中指出，由于石油和天然氣變成稀有燃料，因此熱電聯(lián)產(chǎn)，區(qū)域供熱對英國是重要的，盡管當(dāng)時(shí) (1979年)它的凈電、熱成本并不經(jīng)濟(jì)。還建議建立熱電聯(lián)產(chǎn)，區(qū)域供熱示范方案和國家供熱局，可是這兩個(gè)建議被當(dāng)時(shí)的能源部相繼否決了。

針對，Marshall報(bào)告，當(dāng)時(shí)的能源部指定W．S Atkins和partners(一個(gè)咨詢企業(yè))評價(jià)在有潛力的地區(qū)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域供熱的可行性。1980年，Belfast，GLasgow，Liver—pool，倫敦，sheffield和Tyneside等幾個(gè)城市被挑選為研究對象。1981年，Edinburgh，Leicestor和曼切斯特等城市也被包括進(jìn)來。1982年，完成了財(cái)務(wù)可行性報(bào)告，該報(bào)告建議可以對Belfast，Edinburgh和倫敦三城市發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)提供資金，因?yàn)檫@些城市的熱電聯(lián)產(chǎn)方案可獲得最高的投資收益率。

　　政府對Atkins報(bào)告的反應(yīng)推遲到1984年，能源部邀請國營和私營的當(dāng)?shù)刎?cái)團(tuán)前來投標(biāo)，在9個(gè)城市中挑出三個(gè)繼續(xù)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)研究，結(jié)果是在1985年，能源部挑選了三個(gè)城市，即北愛爾蘭的Belfast，蘇格蘭的Edinburgh和英格蘭的Leicester進(jìn)行資助，費(fèi)用總額為75萬英磅。這是先導(dǎo)城市方案。被淘汰的城市中，sheffield，London和Newcasle繼續(xù)進(jìn)行研究，和私人聯(lián)保，沒有政府資助，所以英國共有六個(gè)城市嘗試熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域供熱方案。

　　英國第一次關(guān)于熱電聯(lián)產(chǎn)的法律上的支持體現(xiàn)在1983年的能源法中。該法允許私人發(fā)電者：(i)從地方電力局購電為自己所用或?yàn)槠溆脩羲谩?ii)將自己所發(fā)電力賣給地方電力局。(iii)用地方電力局的輸配電網(wǎng)給自己或?yàn)槠溆脩糨旊姟Ｔ摲ㄒ?guī)最有力的一點(diǎn)是政府允許前中央電力局投資熱電站，同時(shí)允許其像發(fā)展全國電網(wǎng)和電力市場那樣發(fā)展熱的銷售網(wǎng)。實(shí)際上這一法規(guī)僅幫助了工業(yè)和小規(guī)模的熱電站投資者。地方電力局對這一法規(guī)沒 有興趣。而且前中央電力局對建設(shè)熱電站也很勉強(qiáng)，即便是在前述幾個(gè)先導(dǎo)城市，測算出的財(cái)務(wù)回收率可以達(dá)到中央電力局的一般標(biāo)準(zhǔn)。

　　到目前為止，前述三個(gè)政府資助的先導(dǎo)城市和另外三個(gè)私人資助的熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域供熱的發(fā)展情況令人失望。盡管Belfast市政會(huì)熱衷于熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域供熱，但由于北愛爾蘭電力負(fù)荷的限制，使得其不適于發(fā)展。所有熱電聯(lián)產(chǎn)面臨的問題都是在得到收益之前的總投入太多。Edinburgh區(qū)域供熱協(xié)會(huì)成立了一個(gè)國際財(cái)團(tuán)以調(diào)研他們推薦的熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域供熱系統(tǒng)的財(cái)務(wù)可行性。之后由于缺乏資金一切都停頓下來。不過，在Leicester城建立的區(qū)域供熱系統(tǒng)正向幾千棟住宅、公寓樓、公用建筑供熱。作為先導(dǎo)城市，Leiceste一直努力建立一個(gè)可供全市用熱的熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域供熱系統(tǒng)。1987年，計(jì)劃在一個(gè)中央電力局所屬的燃?xì)廨啓C(jī)電站建立聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，熱網(wǎng)將穿越大部分市區(qū)。該熱電廠計(jì)劃1991年竣工投產(chǎn)，但后來由于缺乏資金而推遲了。1988年4月，Sheffield市建立了一個(gè)區(qū)域供熱系統(tǒng)，以城市垃圾作為燃料。該系統(tǒng)包括17．5km的地下管道，熱負(fù)荷57MW。

　　1989年的電力法導(dǎo)致了以下局面：(i)兩個(gè)私營電力公司National Power和Powergen成立；(ii)核電公司成立(由于股市對核電缺乏認(rèn)識(shí)和信任，該公司仍由政府控制)；(iii)成立了12個(gè)地區(qū)電力公司，他們負(fù)責(zé)向居民和工業(yè)用戶供電。主要的電力生產(chǎn)者和地區(qū)電力公司通過電力市場進(jìn)行電力交易。輸電規(guī)則由國家電網(wǎng)公司制定。電力法規(guī)辦公室負(fù)責(zé)規(guī)范重組的電力工業(yè)的活動(dòng)。

　　這種局面鼓勵(lì)電力生產(chǎn)和供應(yīng)者進(jìn)行自由的市場競爭，而且從理論上講給予了新的私人電力生產(chǎn)者和熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)者以公平的競爭條件。在參加電力供應(yīng)的商業(yè)活動(dòng)之前，首先取得許可證，取得許可證后可以免稅。和熱電聯(lián)產(chǎn)有關(guān)的免稅項(xiàng)目包括：(i)發(fā)電容量不超過10MWe或超過10MWe，但只向一個(gè)用戶供電。(ii)對于自各電站，51％或更多的電力用于自身。

2．目前的狀況及發(fā)展

　　電力私有化以后，Enron Corporation在Teesside建立了一個(gè)發(fā)電容量1725MWe的熱電站，向ICI'S Wilton工廠供應(yīng)工藝用熱。該廠于93年4月發(fā)電和供熱。該熱電站是目前世界上最大的。

　　倫敦Tunnel煉油有限公司建成一個(gè)熱電站，主設(shè)備為兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，發(fā)電容量為15MW，以后還計(jì)劃擴(kuò)建。倫敦有限公司建立了一個(gè)新的基于熱電聯(lián)產(chǎn)的能源供應(yīng)系統(tǒng)，將供應(yīng)熱水、冷水和電力。該工程由British和Uciliom Holdings合資的citygen承建。第一階段，電站將發(fā)電30MWe，熱負(fù)荷大約也是30MW。第二階段電站發(fā)電量增加到60MWe。輸配系統(tǒng)將敷設(shè)到有負(fù)荷潛力的地方。電站最終容量將達(dá)到90MWe。

　　倫敦南部的Deptford建設(shè)了一個(gè)英國最大的垃圾一能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。所謂的東南倫敦?zé)犭姽疽呀?jīng)和倫敦電力公司簽屬了32MWe的供電協(xié)議。這是近20年來建設(shè)的第一座以城市垃圾為燃料的熱電站。該熱電站受到政府的“無礦物燃料”政策(NFFO)的支持。不幸的是只有其發(fā)電部分可拿到NFFO津貼，因此該電站盡最大可能發(fā)電，而不是考慮發(fā)電、供熱同時(shí)最大。該熱電站每年消耗垃圾42萬噸，于1994年2月開始運(yùn)行。

　　英格蘭的Leicester市政會(huì)打算在現(xiàn)有的區(qū)域供熱系統(tǒng)需要改造更新時(shí)將其改造成熱電聯(lián)產(chǎn)的區(qū)域供熱系統(tǒng)。

　　受shffield區(qū)域供熱系統(tǒng)成功的鼓舞，sheffield熱電公司準(zhǔn)備擴(kuò)大供熱，增加兩個(gè)新用戶，熱負(fù)荷18.5MW。另外還計(jì)劃建一個(gè)燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電站，對外供熱120MW，供電120MWe。該電站是目前歐洲的大型電站之一。

位于Gumbria,Calder Hall的核熱電站已有35年的發(fā)電歷史。英國核燃料公司于1991年擴(kuò)建了供汽設(shè)備。Edinburgh的Lothian地方院和Citigen已在Edinburgh市中心合資興建熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域供熱系統(tǒng)。第一階段(從1994年起)針對舊城區(qū)，由可以燃燒兩種燃料的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)來供電和供熱。第二階段則針對新城區(qū)，在1995年實(shí)現(xiàn)。

　　另外，英國有500處小型熱電站(小于1MWe)，目前這種小熱電每年的增長率很可觀。容量為15MWe的系統(tǒng)在市場上隨處可見，但只有容量大于40MWe的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)才具經(jīng)濟(jì)上的吸引力。

　　小型熱電聯(lián)產(chǎn)最早用于娛樂中心、游泳池。目前仍主要應(yīng)用于這些場所。除此之外，還應(yīng)用于醫(yī)院、賓館、收容所、機(jī)場、學(xué)校和小型工業(yè)。一項(xiàng)市場調(diào)查表明，英國有潛力在4000個(gè)地點(diǎn)建立總?cè)萘?20MW的小型熱電站。

容量在1—10MWe的系統(tǒng)稱為中型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，這是比較理想的工業(yè)和商業(yè)用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。在Cyanamid，采用往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)供電3.5MWe，同時(shí)供應(yīng)蒸汽。在醫(yī)院和小的工廠是適合于安裝燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的，1992年3月，在cornwall安裝了由兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組成的熱電站。最近在曼切斯特機(jī)場建成了10MWe的熱電站，據(jù)預(yù)測運(yùn)行成本每條可降低150萬英磅。倫敦一家醫(yī)院的熱電站安裝了兩臺(tái)1.5MWe汽輪機(jī)，汽機(jī)廢熱用于供給吸收式制冷機(jī)，空調(diào)加濕系統(tǒng)，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。

1992年11月，由環(huán)境部，英國煤氣公司，以及11家地方電力公司共同成立了一個(gè)節(jié)能托拉斯，旨在建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)熱電站，托拉斯負(fù)責(zé)資金問題。工程的建設(shè)費(fèi)用中，有關(guān)天然氣部分由英國煤氣公司承擔(dān)。工程第一年費(fèi)用為600萬英磅，預(yù)計(jì)以后幾年的費(fèi)用將達(dá)幾千萬英磅。英國熱電聯(lián)產(chǎn)協(xié)會(huì)代表托拉斯管理該電站。

英國目前熱電站發(fā)電容量為2000MWe，前能源大臣曾指出到2020年，英國熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電量達(dá)到全國發(fā)電總量的25％。這意味著到2000年，熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電量要從現(xiàn)在的2000MW發(fā)展到4000MW。而英國熱電聯(lián)產(chǎn)協(xié)會(huì)的目標(biāo)則更高，即從2000MW發(fā)展到6000MW。

參考資料

1．R．F．Babus’Haq&S.D.probet“combined Heat and-Power Market一Penetration in the UK： Problems and Opportunities”Applied Energy 48(1994)315—334

2．Michael Brown“Combined Heat and Power in the United Kingdom-coming in from cold”FRenwarme interantional-FWI,Jg,22(1993)