【正文】 教訓(xùn)。陜京管線建設(shè)，由于經(jīng)驗不足，未能很好地協(xié)調(diào)上游勘探開發(fā)、中游管道建設(shè)和下游合理利用的關(guān)系，造成天然氣使用方式的嚴(yán)重不合理，主要用在使用燃?xì)忮仩t冬季采暖，導(dǎo)致冬夏季峰谷差高達(dá)7倍，夏季容量不能利用。不合理的用氣方式進(jìn)一步導(dǎo)致氣價的不合理，高昂的氣價又使合理的用氣項目無法實施，陷入難以自拔的惡性循環(huán)，造成用戶、熱力企業(yè)、熱氣公司、集輸氣公司和陜甘寧氣田全線虧損。在天然氣利用中，到底何種方式最為合理？應(yīng)該遵循什么樣的原則？這是非常值得探討的問題。根據(jù)現(xiàn)代能源觀念，應(yīng)盡可能提高廣義“火用”的利用效率，它不僅包含物理概念上的火用 的利用效率，同時也要提高包括社會“火用”和環(huán)境“火用”等廣義火用的利用效率。要達(dá)到這一步，需要我們打破行業(yè)壁壘，在電力、熱力、制冷、環(huán)境和社會效益之間尋求優(yōu)化整合，樹立全壽命周期的成本代價意識，在投資單位成本、功能綜合成本、運(yùn)行使用成本、環(huán)境治理代價和壽命后成本中進(jìn)行優(yōu)化整合。二、小型、微型分布式的熱電聯(lián)產(chǎn)在工程中的應(yīng)用分析（一）效益規(guī)模的新理念 “規(guī)模效益”是我們在工業(yè)化中長久以來遵循的一個基本原則，在工業(yè)時代中，社會分工的細(xì)化，異化出了以產(chǎn)品劃分行業(yè)的觀念和制度，計劃經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步強(qiáng)化了這種分工方式。在一個個相對獨立的行業(yè)中，為了提高效率，實現(xiàn)單一產(chǎn)品的優(yōu)化，只有追求不斷地擴(kuò)大提高生產(chǎn)規(guī)模，為實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和銷售，企業(yè)將不得不追求市場壟斷。而壟斷又必然滋生腐敗，遏止新技術(shù)和合理工藝的發(fā)展，這是生存法則決定的。管道天然氣的利用技術(shù)有著與以往能源利用方式諸多不同的特點，除了環(huán)境污染小、資源利用效率高的特點外，輸送的高效率和無損耗，能量轉(zhuǎn)換方式的靈活和多元化，以及持續(xù)利用和成本的關(guān)系等，使我們在利用管道天然氣資源中不得不改變傳統(tǒng)能源利用的概念。必須樹立全新的應(yīng)用理念，從“規(guī)模效益”轉(zhuǎn)向“效益規(guī)?！?。什么是“效益規(guī)?！?？根據(jù)實際的各種能源產(chǎn)品的綜合需求，以及一次能源的供應(yīng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境容量空間和資金承受能力來確定一個適度的綜合性的生產(chǎn)規(guī)模。在單一產(chǎn)品下優(yōu)化必然是越大越好，而多元化的優(yōu)化整合往往是適量最好。舉一個例子，將天然氣轉(zhuǎn)換成為人們應(yīng)用的實際能量。我們以制冷來說明問題。電力制換冷的COP為3。將以下設(shè)施的所有產(chǎn)能換算為冷，由于小型、微型分布在用戶端的熱電冷設(shè)施沒有輸送和換能損耗，其有效能源利用效率和能量產(chǎn)出效率略好于大型電廠和熱電廠，更好于燃?xì)忮仩t、直燃機(jī)和鍋爐蒸汽溴化鋰機(jī)組。上述各種轉(zhuǎn)換方式中，大型設(shè)施用于變電站、輸電線路和供熱管網(wǎng)、換熱站的投資巨大，在全系統(tǒng)造價上大大高于分布在用戶端的熱電冷設(shè)施。此外，中間環(huán)節(jié)損失巨大，管理層面的增加，中間環(huán)節(jié)增值稅等因素，使大型能源設(shè)施的供能成本高于小型、微型分布能源設(shè)施，這是一個需要認(rèn)識明確的問題，否則必將陷入極度的被動。能源用戶為了競爭和生存，必將竭盡全力沖破阻力，選擇一種對其最為有效的方式，這是不以人們意志為轉(zhuǎn)移的趨勢。市場這只無型的手將會建立一個全新的能源系統(tǒng)第二代能源系統(tǒng)。（二）小型、微型分布式的熱電聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)勢第二代能源系統(tǒng)具有一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，是其他能源設(shè)施無法比擬的。 建設(shè)周期短：企業(yè)可以根據(jù)自己的需求及時安排自己量體裁衣的能源工程，微型熱電聯(lián)產(chǎn)可以在幾周或幾天內(nèi)實現(xiàn)，小型熱電聯(lián)產(chǎn)項目可以在幾個月內(nèi)完成，隨要隨建。不會向大型項目一樣出現(xiàn)市場脫節(jié)與不同步問題，并可以根據(jù)需求的發(fā)展隨時增加和擴(kuò)建； 節(jié)約投資：實現(xiàn)能源就地轉(zhuǎn)換、就地供應(yīng)，大大減少輸電、變電、熱力管網(wǎng)、換熱站的投資，就小型、微型熱電裝置自身的單位千瓦造價和單位供能造價也不比大型熱電廠高，用戶無須承擔(dān)不必要的投資負(fù)擔(dān)； 節(jié)約資源：小型、微型熱電裝置的能源轉(zhuǎn)換效率基本可以達(dá)到到性大型熱電裝置的效率，但由于是就地轉(zhuǎn)換、就地供應(yīng)，沒有中間環(huán)節(jié)的損耗，其用戶端能源利用效率大大提高，實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能； 環(huán)保效果好：天然氣本身就是環(huán)保燃料，但使用小型燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)馔馊紮C(jī)和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)的污染排放更低于其他利用形式，好于燃?xì)忮仩t、直燃機(jī)等方式。利用端效率高本身就可以減少排放二氧化碳25%，而少量二氧化碳可以實現(xiàn)資源利用，真正達(dá)到零排放使用小型、微型分布熱電裝置的各種能量價格基本為用戶價格，沒有中間環(huán)節(jié)的損耗、浪費(fèi)、利潤和增值稅，用戶可以大量節(jié)約能源支出，有利于降低成本，增加用戶的競爭能力。（三）技術(shù)的可行性分析目前在利用天然氣中，小型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)技術(shù)已經(jīng)極為成熟，甚至比大型燃?xì)廨啓C(jī)還要成熟可靠。微型燃?xì)廨啓C(jī)和外燃機(jī)正在全速進(jìn)入市場，而且采取了使用較為傳統(tǒng)的技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的解決方案，可靠性已不是問題。燃料電池技術(shù)發(fā)展不斷加速，預(yù)計在2005年將可提供多種成熟產(chǎn)品，最遲2010年將進(jìn)入全面市場應(yīng)用階段。一、小型燃?xì)廨啓C(jī)：主要是15MW400kW的采用渦流式技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)，標(biāo)志性產(chǎn)品是美國索拉（Solar）公司星座系列和加拿大普拉特惠特尼（Pamp。W）公司的ST系列，前者為專門為地面應(yīng)用設(shè)計的工業(yè)型燃機(jī)，后者為小型航空渦輪發(fā)動機(jī)的地面改型產(chǎn)品，或稱為：輕型燃?xì)廨啓C(jī)。工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的特點是堅固可靠，應(yīng)用極為廣泛?？梢宰鳛楣潭娫椿蛞苿与娫?，可用于熱電聯(lián)產(chǎn)，也可與余熱溴化鋰機(jī)組組成熱電冷聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，還可以直接提供工業(yè)動力或組合成動力熱力聯(lián)合循環(huán)，以及應(yīng)用于交通動力設(shè)備等等。企業(yè)可以根據(jù)自己的用途和需求容量隨意配置，有無廠房無所謂，電壓等級隨意選，起停調(diào)節(jié)和燃料切換全部可以自動控制，基本上是一個“傻瓜機(jī)”的設(shè)計，現(xiàn)場可以無人職守。小型燃?xì)廨啓C(jī)極為適合于工業(yè)和大型建筑的自備熱電設(shè)施，可作為工廠的熱電設(shè)施，當(dāng)用電大用熱少時，可以采用燃?xì)廨啓C(jī)背壓機(jī)同軸聯(lián)合循環(huán)；當(dāng)用電小用熱大時，可以采用余熱鍋爐補(bǔ)燃技術(shù)，能夠適應(yīng)各種需求變化。小型燃機(jī)可以適應(yīng)天然氣、液化石油氣、煤制氣、柴油等多種燃料，并可隨時自動切換，確保能源供應(yīng)安全。大修周期在34萬小時，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。調(diào)峰能力強(qiáng)，一般都可以在30%的工況下穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，機(jī)組能夠自動跟蹤頻率，實現(xiàn)電網(wǎng)和自備電源的混合運(yùn)行，燃機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分，電力品質(zhì)好于電網(wǎng)電力。輕型燃?xì)廨啓C(jī)主要是航空發(fā)動機(jī)地面改型，特點是小巧輕便、啟停快、技術(shù)先進(jìn)、自動化程度更高。有采用渦流技術(shù)（ST6）也有采用軸流技術(shù)（ST5）。一臺800kW級ST6燃?xì)廨啓C(jī)的重量僅僅104kg，長度1346mm，一套395kW帶有回?zé)嵫h(huán)的ST5燃機(jī)的總重也只有816kg。輕型燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)也已經(jīng)非常完善，大修壽命周期也在30000小時以上，每次大修后可以恢復(fù)到原先的出力水平?？捎糜诎l(fā)電和直接動力，余熱能夠利用于熱電聯(lián)產(chǎn)和與溴化鋰制冷機(jī)組熱電冷聯(lián)產(chǎn)。輕型燃?xì)廨啓C(jī)還具有一個非常有用的特性就是過載頂峰能力，在瞬間出力能夠迅速增加1020%，適應(yīng)小型電網(wǎng)的負(fù)荷變化。小型燃?xì)廨啓C(jī)正在進(jìn)行三大技術(shù)革命，第一是回?zé)峒夹g(shù)，將空氣作為載體，利用燃燒后的煙氣回收能量，提高效率。索拉公司的水星60機(jī)組采用這一技術(shù)，發(fā)電效率已經(jīng)超過39%；普惠ST5機(jī)組采用回?zé)崞骱螅?，%。第二是永磁發(fā)電機(jī)大功率晶體可控變頻技術(shù)，由于小型燃?xì)廨啓C(jī)的軸轉(zhuǎn)速極快，每分鐘超過1萬轉(zhuǎn)，ST6L721機(jī)組的轉(zhuǎn)速達(dá)到33000轉(zhuǎn)。使用變速齒輪箱功率損耗大，故障率高。如果采用永磁發(fā)電機(jī)，不需要勵磁，發(fā)電效率可高達(dá)95%?？煽刈冾l技術(shù)可以保障并網(wǎng)的安全可靠，提高自動化控制能力，降低生產(chǎn)成本。各國都在積極開發(fā)，目前德國、日本已經(jīng)可以制造400kW等級機(jī)組的永磁發(fā)電機(jī)大功率晶體可控變頻系統(tǒng)。第三是直接與余熱溴化鋰空調(diào)聯(lián)合循環(huán)，將燃?xì)廨啓C(jī)煙氣直接排入余熱溴化鋰空調(diào)機(jī)制冷供熱，省略了鍋爐、化學(xué)水系統(tǒng)等設(shè)備，大大方便了用戶。索拉與遠(yuǎn)大公司合作在美國能源部的一個項目中中標(biāo)，將建設(shè)一套5000kW的燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷三聯(lián)供示范系統(tǒng)，美國能源專家將這一項目稱之為：能源領(lǐng)域的一次革命。二、微型燃?xì)廨啓C(jī)：這里主要是指25300kW采用軸流技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)，標(biāo)志性廠家主要是英國寶曼（Bowman）公司TG系列微燃機(jī)和美國卡伯斯通（Capstone）公司的產(chǎn)品等。基本原理是通過一個精密鑄造的葉輪和永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，葉輪一側(cè)為壓縮機(jī)，另一側(cè)為燃燒室和動力葉片，來帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。轉(zhuǎn)子的速度為每分鐘156萬轉(zhuǎn)，為了減少阻力，轉(zhuǎn)子是浮在空氣軸襯上運(yùn)行。微燃機(jī)是一種典型的用戶能源系統(tǒng)，可以為樓宇和小型工廠項目提供現(xiàn)場電力、熱力、制冷能源，燃料使用天然氣、煤制氣、LPG和柴油。微燃機(jī)是一種現(xiàn)場能源系統(tǒng)，采用了無人職守的智能化自動控制技術(shù)，晶體變頻控制技術(shù)，可以自動跟蹤頻率調(diào)節(jié)，保證了安全運(yùn)行?；?zé)崞鳛檫x裝設(shè)備，回?zé)嵫h(huán)發(fā)電效率為2528%，但排煙溫度降低到300℃以下，熱電綜合效率75%左右。不使用回?zé)崞靼l(fā)電效率1416%左右，排煙溫度降低到600℃以上，熱電綜合效率85%。寶曼公司一項特殊設(shè)計，將回?zé)崞髟黾恿俗詣诱{(diào)節(jié)功能，控制空氣回?zé)峤粨Q量，以適應(yīng)熱量需求的變化，解決了用戶的調(diào)節(jié)問題。微燃機(jī)在小型燃?xì)忮仩t、直燃機(jī)中可以代替燃燒器，也可以直接用于工業(yè)爐窯、烘干、加熱、給水加溫等工藝流程中?？梢詥为氝\(yùn)行，也可多臺聯(lián)合運(yùn)行。與遠(yuǎn)大余熱溴化鋰空調(diào)聯(lián)合循環(huán)的微燃機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)在美國投入運(yùn)行，非常使用與樓宇熱電冷項目。 三、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)：指以天然氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)，已經(jīng)具有十分悠久的歷史，第一臺卡特彼勒燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)制造于1941年。目前世界上很多廠家，可以提供幾十千瓦到幾千千瓦的各種設(shè)備，美國卡特彼勒公司的產(chǎn)品依然是標(biāo)志性產(chǎn)品。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)將燃料與空氣注入氣缸混合壓縮，點火引發(fā)其爆燃做功，推動活塞運(yùn)行，通過氣缸連桿和曲軸，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃燒后的煙氣溫度達(dá)到500℃以上、汽缸套冷卻水可以達(dá)到110℃，在加上空氣壓縮機(jī)和潤滑油冷卻水中的熱量，可以回收用于熱電聯(lián)產(chǎn)。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的優(yōu)點是發(fā)電效率較高，設(shè)備投資較低，缺點是余熱回收復(fù)雜，余熱品質(zhì)較低。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與余熱溴化鋰空調(diào)聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行的技術(shù)方案已經(jīng)解決，新希望集團(tuán)在成都其酒店內(nèi)將一臺內(nèi)燃機(jī)與余熱溴化鋰空調(diào)連接，直接回收余熱制冷。目前卡特正在與遠(yuǎn)大合作配套，準(zhǔn)備向有關(guān)項目提供全套系統(tǒng)。四、燃?xì)馔馊紮C(jī)：這是古老的斯特林發(fā)動機(jī)的新技術(shù)革新版本，在微型熱電聯(lián)產(chǎn)和工業(yè)余熱利用中具有極大的潛力。它的基本結(jié)構(gòu)為一個熱腔和一個冷腔，冷腔內(nèi)的介質(zhì)為氫，當(dāng)熱腔加溫使氫流動推動冷腔中的活塞運(yùn)行帶動一個輪盤旋轉(zhuǎn)，氫在冷腔中被冷卻后流回?zé)崆辉傺h(huán)。標(biāo)志性產(chǎn)品是美國STM動力公司的產(chǎn)品，目前能夠提供25kW機(jī)組，正在發(fā)展25kW和200kW機(jī)組。外燃機(jī)是一種應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)，只要熱腔溫度達(dá)到700℃就可以發(fā)電，可利用一切可以燃燒的燃料，甚至植物熱解氣體和木材，還可利用太陽能，海拔高度對其基本沒有影響。外燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)只能提供電力和熱水，但作為樓宇供應(yīng)熱水的設(shè)備非常經(jīng)濟(jì)，一臺25kW外燃機(jī)每小時可以供應(yīng)近1噸 55℃熱水，每天22噸約滿足450人的生活熱水。能源企業(yè)要積極應(yīng)對新技術(shù)革命的挑戰(zhàn)無論我們是否喜歡它，無論我們能否適應(yīng)它，小型分布式多功能的能源系統(tǒng)“第二代能源系統(tǒng)”將會在今后幾年中迅速進(jìn)入市場，這將是一個多米諾骨牌的效應(yīng)。一旦你費(fèi)盡財力物力，花了幾年的時間，將原來的熱電廠改造成一個大型燃機(jī)熱電廠時，忽然發(fā)現(xiàn)你已經(jīng)無熱可供，并因此而不能發(fā)電，這將是一個什么樣的后果。我們在西氣東輸?shù)呐涮赘脑旃こ讨斜仨毘浞挚紤]這一因素，只有從容應(yīng)對才能確保立于不敗之地。三、相關(guān)熱電企業(yè)需要進(jìn)行改造調(diào)整第一、在改造中一定要堅持“適度規(guī)模”，切不可一味求大，盡力在最低的代價內(nèi)完成改造，不要盲目擴(kuò)大規(guī)模，在現(xiàn)有的輸變電容量和供熱條件下指定改造選型發(fā)方案。第二、抓住機(jī)遇，及時從生產(chǎn)型向服務(wù)型轉(zhuǎn)化。熱電企業(yè)必須從純生產(chǎn)型和只能提供熱力和電力的單一產(chǎn)品型企業(yè)，逐步有計劃地向運(yùn)行維修服務(wù)性企業(yè)過度，將自己的生產(chǎn)環(huán)節(jié)融入用戶的工藝系統(tǒng)，發(fā)揮己之專長以知識型經(jīng)營代替產(chǎn)品型經(jīng)營，才能不斷擴(kuò)大市場占有率。“第二代能源系統(tǒng)”的建立將更加依賴于社會化的服務(wù)體系，誰先擁有占據(jù)這一領(lǐng)域誰將在未來能源行業(yè)中占據(jù)新的主動位置。用戶在選擇新型能源系統(tǒng)時，面臨著一個誰來設(shè)計配套？誰來建設(shè)安裝？誰來運(yùn)行管理？誰來維護(hù)檢修？這就是我們的商機(jī)，這就是我們的未來。如果我們不干，在社會上就會迅速出現(xiàn)大量的服務(wù)企業(yè)，占領(lǐng)這個市場。熱電企業(yè)如果參加競爭，將是最有優(yōu)勢的，比任何能源企業(yè)都更具競爭力。不過認(rèn)識不能及時轉(zhuǎn)變，所有的優(yōu)勢都等于零。目前，中國能源網(wǎng)正在與熱電專業(yè)委員會籌組一個策略聯(lián)盟，與設(shè)備商合作，指定一整套應(yīng)對方案，建立一個能夠面向未來市場的戰(zhàn)略同盟，逐步在各地有條件的地區(qū)發(fā)展“第二代能源系統(tǒng)”。利用一切可以利用的資源，以最大限度地提高能源利用效率，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢和智能化控制系統(tǒng)，建設(shè)一個銷售、設(shè)計、建設(shè)安裝、運(yùn)行管理、檢修維護(hù)、投融資系統(tǒng)，實行標(biāo)準(zhǔn)化特許經(jīng)營，為中國能源事業(yè)和環(huán)境工作的持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)，我們非常歡迎大家的加盟。第三、利用天然氣時代的到來，積極創(chuàng)新，開發(fā)創(chuàng)造熱電市場。天然氣資源和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)為我們提供了一個創(chuàng)造機(jī)遇的可能，因為小型、微性燃?xì)廨啓C(jī)可以用于各種民用、工業(yè)項目，甚至農(nóng)業(yè)項目。例如：樓宇熱電冷：將燃機(jī)與溴化鋰空調(diào)聯(lián)合循環(huán)，對樓宇（商場、學(xué)校、辦公室、醫(yī)院等）供電、供熱、供冷、供衛(wèi)生熱水；燃機(jī)余熱直接利用：將燃機(jī)的高溫?zé)煔庵苯佑糜谔沾伞⑹喟?、造紙等產(chǎn)品的烘干；直接利用微燃機(jī)參與工藝流程：在食品加工、醫(yī)藥、精細(xì)化工等生產(chǎn)工藝中，利用燃機(jī)余熱和電力就近參加工藝流程；為工廠化農(nóng)業(yè)提供能量：植物需要二氧化碳、有足夠的二氧化碳和少量肥料，植物就可以茂盛生長，小型、微型燃機(jī)可以將利用后煙氣中的低溫?zé)崃?、水蒸汽、少量氮氧化物和二氧化碳資源注入大棚，支持無害蔬菜、水果和花卉等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)；交通領(lǐng)域的服務(wù)：小、微燃機(jī)和外燃機(jī)可以用于船舶、汽車動力。50kW的燃機(jī)可以驅(qū)動一輛11米長的壓縮天然氣蓄電池混合動力旅游巴士，排放達(dá)到歐洲5號標(biāo)準(zhǔn)。2臺80千瓦的電驅(qū)動動力系統(tǒng)，可以推動一條相當(dāng)噸位的內(nèi)河游艇，余熱還可以制冷采暖，以及生產(chǎn)潔凈水等，這些系統(tǒng)都將需要服務(wù)的支持。分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)是世界能源發(fā)展的趨勢，對與能源行業(yè)的從業(yè)人員，你可以不喜歡它，但你將無法回避它。天然氣利用和動力技術(shù)的微型化給我們帶來一次新的挑