譯者按：碳中和是應對全球氣候變化的必然選擇，也是全球共識，中國更是明確提出了“30·60”雙碳目標。如何積極調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是當前行業(yè)內(nèi)正深入探討的議題。據(jù)統(tǒng)計，建筑業(yè)占全球碳排放的近40%，且中國建筑業(yè)規(guī)模高居世界第一，碳排放總量占比超過全球的30%，隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快，我國建筑業(yè)的碳排放量也將持續(xù)上升，節(jié)能減排迫在眉睫。小型熱電聯(lián)產(chǎn)具有能源利用率高、經(jīng)濟效益好、環(huán)境污染少的優(yōu)點，近年來，已在歐洲多國的建筑業(yè)得到大量應用，如醫(yī)院、商場、居民住宅群等。

為了更好地助力建筑業(yè)節(jié)能減排，中國航發(fā)燃機重點關注中小型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)技術發(fā)展方向，對燃氣輪機在中小型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)項目中的應用進行了深入研究，并編譯了本文，以期引發(fā)行業(yè)更多有益的思考與探索。

以下為譯文：

小型熱電聯(lián)產(chǎn)在未來能源領域的作用

關注能源效率和減排

歐洲透平聯(lián)盟（The European Turbine Network，ETN）和歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)促進協(xié)會（COGEN）支持歐盟委員會的倡議，在更新的戰(zhàn)略能源技術行動計劃（SET-Plan）中，明確行動和研究需求，確定其優(yōu)先級，并將其與能源聯(lián)盟的支柱相匹配。我們很高興有機會參與有關利益攸關者就“第五號議題文件:為建筑節(jié)能解決方案開發(fā)新材料和新技術，并提高其市場占有率”的討論會，在這里我們想強調(diào)，小型熱電聯(lián)產(chǎn)在未來能源行業(yè)的重要性，特別是小型燃氣輪機。因此，ETN和COGEN歐洲聯(lián)合提交了這份輸入文件，以促進該領域的研究和創(chuàng)新活動。

我們的稿件集中討論議題文件的第7節(jié)，“基于綜合路線圖的合作具體構(gòu)想”，在這一節(jié)中，歐盟委員會確定了“用于建筑的高效智能熱電聯(lián)產(chǎn)(如微型和小型熱電聯(lián)產(chǎn))”和“創(chuàng)新型供熱和制冷系統(tǒng)”為相關技術和解決方案。

建筑式小型熱電聯(lián)產(chǎn)

小型熱電聯(lián)產(chǎn)機組能夠達到90%以上的總效率，在滿足建筑供暖、空間供暖和/或熱水(以及潛在的制冷)需求的同時，還可以提供電力來替代或補充電網(wǎng)供應。根據(jù)當?shù)乇O(jiān)管要求，小型熱電聯(lián)產(chǎn)所產(chǎn)生的電力可以出售給當?shù)仉娋W(wǎng)，與間歇性的可再生能源耦合以平衡供需，為電網(wǎng)提供進一步服務。產(chǎn)生的熱量可以就地使用(可能與燃氣鍋爐聯(lián)合)和/或通過區(qū)域供熱基礎設施供應給附近的其他家庭。小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也可以通過使用吸收式制冷機來提供冷能，吸收式制冷機利用熱能作為其能源(即冷熱電三聯(lián)供(CCHP))。通過這種方式，來自不同的行業(yè)(包括多戶建筑、商業(yè)和工業(yè)應用)的終端用戶成為了合作伙伴，共同為更加綠色和可持續(xù)的能源供應分擔責任。小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也是一種可控的分布式發(fā)電(Distributed Generation，DG)解決方案，通過使消費者能夠自己生產(chǎn)電和熱，控制其能源消費(即成為能源市場的積極參與者)，從而賦予消費者權力。此外，由于碳捕捉和儲存(CCS)脫碳目標解決方案的可行性仍存在疑問，因此小型熱電聯(lián)產(chǎn)項目可以在這方面發(fā)揮主導作用。

小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以基于幾種類型技術，包括發(fā)動機(斯特林發(fā)動機和內(nèi)燃機)，燃氣輪機和蒸汽輪機以及燃料電池。小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為能源用戶以及更廣泛的能源系統(tǒng)帶來重要利益，符合歐盟實現(xiàn)其能源和氣候目標的要求：

·為終端用戶節(jié)省總能源成本(節(jié)省電能和熱能的函數(shù))；

·提高燃料使用效率(更好的燃料利用率)(至少25%)；

·燃油靈活性高；

·減排（高達33%）；

·供電的獨立性和安全性；

·改善建筑的能效；

·支撐電網(wǎng)，幫助間歇性可再生能源融合。

基于熱電聯(lián)產(chǎn)的小型燃氣輪機

熱電聯(lián)產(chǎn)應用中使用的小型燃氣輪機（MGT）已被證明是一種可行的分布式熱電聯(lián)產(chǎn)技術解決方案，特別是由于其尺寸和體積、高效率、維護成本、可靠性、操作靈活性、可控性、噪音和振動，以及污染物排放和環(huán)境影響。由于換熱器集成在小型燃氣輪機技術解決方案中，通常不構(gòu)成小型燃氣輪機冷卻系統(tǒng)的一部分，因此該裝置對于較高的水溫非常靈活。

基于熱電聯(lián)產(chǎn)的小型燃氣輪機燃用天然氣發(fā)電和供熱，總的能源利用率達到80～90%（換熱器的電效率超過30%）。

支撐電網(wǎng)的穩(wěn)定性，并與間歇性的可再生能源融合

小型熱電聯(lián)產(chǎn)可在支撐可再生能源和應對新型電力系統(tǒng)挑戰(zhàn)方面發(fā)揮重要作用。在歐洲，該技術能夠在系統(tǒng)層面支撐可再生能源，并作為一種需求響應形式實現(xiàn)多種效益，使家庭和中小企業(yè)能夠改變他們的電力生產(chǎn)和需求，以適應電網(wǎng)條件。還有證據(jù)表明，小型熱電聯(lián)產(chǎn)技術可以連接在一起，作為虛擬電廠的一部分進行遠程控制，支持電網(wǎng)，進一步減少電網(wǎng)和基礎設施的投資。

小型熱電聯(lián)產(chǎn)項目的經(jīng)濟可行性，首先取決于效率和設備的大小是否適合該建筑。在這種應用場景下，有必要根據(jù)熱電比來考慮能耗需求的時間分布。能源消耗的一個極其重要的特征是，不僅可以用它們的平均量來表示，還可以用它們在參考時間段(日、周等)中被需求的不規(guī)則程度來表示。事實上，能源消費的強烈不規(guī)則性會導致能源成本上升，從而更加難以查明能源浪費的原因。小型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在熱電比方面非常靈活，因此更能適應不同用戶的需求。

與其他技術相比，小型燃氣輪機的總的能源利用率較高，原因是利用余熱進行熱電聯(lián)產(chǎn);此外，燃氣輪機結(jié)構(gòu)緊湊、功重比高，適用于安裝在建筑和商業(yè)綜合體。

溫室氣體排放量

總體而言，與傳統(tǒng)鍋爐相比，小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具有減少二氧化碳排放和減少一次能源消耗的潛力。根據(jù)不同的情況，小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)每年可節(jié)省約240～300PJ(1PJ=31.6×106m³天然氣)一次能源(約占歐盟27國2010年總能源使用量的0.5～0.6%)。在此基礎上，使用小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)代替燃氣鍋爐可減少溫室氣體排放13～14萬噸二氧化碳當量/年，這相當于2010年歐盟27國溫室氣體總排放量的0.3%左右。根據(jù)所使用的技術，小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)電效率從20%(朗肯循環(huán)和斯特林發(fā)動機)到60%(固體氧化物燃料電池)不等。熱效率方面，不同類型的技術可以達到40%～80%。

Delta-ee最近的一項研究表明，建筑二氧化碳排放量占歐盟的36%。小型燃氣輪機可燃用清潔燃料，如天然氣，以及燃燒室特性，使得其污染物排放量達到很低的數(shù)值。與其他同類技術相比，在小型燃氣輪機燃燒室中，燃料中的化學能轉(zhuǎn)化成熱能控制得更為嚴格；通過燃燒室的設計優(yōu)化，小型燃氣輪機NOx生成和排放量比其他內(nèi)燃機低一個數(shù)量級。通過貧預混技術降低了燃燒室內(nèi)火焰溫度，抑制了NOx的生成，而過量的空氣反而限制了未燃燒的CO。目前，小型燃氣輪機本質(zhì)上是清潔的，不需對廢氣進行特殊減排處理。