清华大学付林:好气用在调峰上

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2018-07-09 8:57:45

燃气锅炉,燃料成本又比燃煤电厂高,往往只有在发电上网电价较高的条件下,才能体现出优势。除导致被改造地区供热成本大幅上升外,该方式因热电比小而造成天然气消耗量特别大。仅在京津冀地区,若按北京供热模式全部改为天然气热电厂和锅炉,至少就需600亿方天然气,相当于全国总用量的1/4,由此可能带来供气安全保障、氮氧化物排放加剧等一系列后续问题。

再如,热电联产虽是北方城市能源转换效率最高的供热方式,但因其普遍采用“以热定电”模式,导致大量发电根据供热需求而定,难以再为电网调峰服务。如何在清洁取暖的同时解决这一矛盾,优化电、热、燃气构成的能源系统运行,是又一重要任务。

“好气用在调峰上 ”

中国能源报:如何优化电、热、燃气等资源在城市供热中的运行?

付林:首先要弄清楚,天然气究竟该不该用于城市采暖?我认为宝贵的天然气要用于更为合理的地方,即设置在城市热网末端承担供热调峰作用。

目前不少城市直接将燃煤锅炉改为大型燃气锅炉供热,该方式并不值得推广。燃气锅炉宜分散而不宜集中,在热网难以达到的地方,可适当采用分散化的小型燃气锅炉供热。同时,城市应重视建设季节性天然气储气设施,保障冬天供气安全。

此外,还可将“以热定电”转化为“热电气协同”的方式,大幅提高热电联产灵活性,实现热电解耦。在北方城市已基本覆盖热网的基础上,可加装蓄热装置和热泵。电负荷低谷期,机组减小发电量并通过热泵消耗电量而产生高温热量,该热量存入蓄热装置;用电高峰时,供热机组减少抽汽供热而多发电,采暖负荷通过蓄热装置放热承担。由此在改变机组不同时间发电量的同时,实现电力调峰优化运行。

中国能源报:除调峰外,如何进一步挖掘天然气供热的潜力?

付林:天然气由一个碳加四个氢组成,燃烧时氢元素转化为水蒸气,也就是我们常见的白烟,携带较大比例热量。若能将这部分热量回收利用,不仅可消除冒烟问题,还可进一步提高燃气供热效率。现有大型热电厂中,尚有超过其供热量40%的低温烟气余热有待利用。

针对大型燃气热电联产,我们现可通过全热回收技术,在输入燃气量不变、输出电力基本不变的前提下,将输出热量提高40%以上。针对燃气锅炉,利用直接接触式换热技术,使烟气温度降至20摄氏度甚至更低,由此实现深度回收,再通过吸收式热泵进行加热,从而将供暖热效率提升10%以上。即可实现热回收、减排与节水一体化,还可降低烟气氮氧化物浓度10%以上。

探索京津冀清洁供暖一体化

中国能源报:上述回收技术的经济性如何?

付林:以北京为例,如按发电小时3500小时计算,

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