英國的區(qū)域供熱及熱電聯(lián)產

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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關供熱。另一個是倫敦的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年關閉)的廢熱向一個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。另外一個市營的燃煤區(qū)域供熱方案于1965年在伯明翰實施。該方案建立了中央鍋爐房和循環(huán)熱水系統(tǒng)。1968年，當時的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，由此而產生了目前仍在運行的垃圾焚燒熱電聯(lián)產區(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)產系統(tǒng)。

　　1975年，一個有政治色彩的擁護熱電聯(lián)產的所謂“壓力集團”成立，這是1973年由于中東戰(zhàn)爭導致礦物燃料價格上漲的結果。由此而產生的政府熱電聯(lián)產集團在Marshall報告中指出，由于石油和天然氣變成稀有燃料，因此熱電聯(lián)產，區(qū)域供熱對英國是重要的，盡管當時 (1979年)它的凈電、熱成本并不經濟。還建議建立熱電聯(lián)產，區(qū)域供熱示范方案和國家供熱局，可是這兩個建議被當時的能源部相繼否決了。

針對，Marshall報告，當時的能源部指定W．S Atkins和partners(一個咨詢企業(yè))評價在有潛力的地區(qū)發(fā)展熱電聯(lián)產、區(qū)域供熱的可行性。1980年，Belfast，GLasgow，Liver—pool，倫敦，sheffield和Tyneside等幾個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來。1982年，完成了財務可行性報告，該報告建議可以對Belfast，Edinburgh和倫敦三城市發(fā)展熱電聯(lián)產提供資金，因為這些城市的熱電聯(lián)產方案可獲得最高的投資收益率。

　　政府對Atkins報告的反應推遲到1984年，能源部邀請國營和私營的當?shù)刎攬F前來投標，在9個城市中挑出三個繼續(xù)進行熱電聯(lián)產研究，結果是在1985年，能源部挑選了三個城市，即北愛爾蘭的Belfast，蘇格蘭的Edinburgh和英格蘭的Leicester進行資助，費用總額為75萬英磅。這是先導城市方案。被淘汰的城市中，sheffield，London和Newcasle繼續(xù)進行研究，和私人聯(lián)保，沒有政府資助，所以英國共有六個城市嘗試熱電聯(lián)產、區(qū)域供熱方案。

　　英國第一次關于熱電聯(lián)產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為其用戶所用。(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)給自己或為其用戶輸電。該法規(guī)最有力的一點是政府允許前中央電力局投資熱電站，同時允許其像發(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熱電站也很勉強，即便是在前述幾個先導城市，測算出的財務回收率可以達到中央電力局的一般標準。

　　到目前為止，前述三個政府資助的先導城市和另外三個私人資助的熱電聯(lián)產、區(qū)域供熱的發(fā)展情況令人失望。盡管Belfast市政會熱衷于熱電聯(lián)產、區(qū)域供熱，但由于北愛爾蘭電力負荷的限制，使得其不適于發(fā)展。所有熱電聯(lián)產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)會成立了一個國際財團以調研他們推薦的熱電聯(lián)產、區(qū)域供熱系統(tǒng)的財務可行性。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。作為先導城市，Leiceste一直努力建立一個可供全市用熱的熱電聯(lián)產、區(qū)域供熱系統(tǒng)。1987年，計劃在一個中央電力局所屬的燃氣輪機電站建立聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產系統(tǒng)，熱網(wǎng)將穿越大部分市區(qū)。該熱電廠計劃1991年竣工投產，但后來由于缺乏資金而推遲了。1988年4月，Sheffield市建立了一個區(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，熱負荷57MW。

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

　　這種局面鼓勵電力生產和供應者進行自由的市場競爭，而且從理論上講給予了新的私人電力生產者和熱電聯(lián)產生產者以公平的競爭條件。在參加電力供應的商業(yè)活動之前，首先取得許可證，取得許可證后可以免稅。和熱電聯(lián)產有關的免稅項目包括：(i)發(fā)電容量不超過10MWe或超過10MWe，但只向一個用戶供電。(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建立了一個發(fā)電容量1725MWe的熱電站，向ICI'S Wilton工廠供應工藝用熱。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熱電站，主設備為兩臺燃氣輪機，發(fā)電容量為15MW，以后還計劃擴建。倫敦有限公司建立了一個新的基于熱電聯(lián)產的能源供應系統(tǒng)，將供應熱水、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)將敷設到有負荷潛力的地方。電站最終容量將達到90MWe。

　　倫敦南部的Deptford建設了一個英國最大的垃圾一能量轉換系統(tǒng)。所謂的東南倫敦熱電公司已經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、供熱同時最大。該熱電站每年消耗垃圾42萬噸，于1994年2月開始運行。

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

　　受shffield區(qū)域供熱系統(tǒng)成功的鼓舞，sheffield熱電公司準備擴大供熱，增加兩個新用戶，熱負荷18.5MW。另外還計劃建一個燃氣聯(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年擴建了供汽設備。Edinburgh的Lothian地方院和Citigen已在Edinburgh市中心合資興建熱電聯(lián)產區(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式發(fā)動機來供電和供熱。第二階段則針對新城區(qū)，在1995年實現(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)產系統(tǒng)才具經濟上的吸引力。

　　小型熱電聯(lián)產最早用于娛樂中心、游泳池。目前仍主要應用于這些場所。除此之外，還應用于醫(yī)院、賓館、收容所、機場、學校和小型工業(yè)。一項市場調查表明，英國有潛力在4000個地點建立總容量320MW的小型熱電站。

容量在1—10MWe的系統(tǒng)稱為中型熱電聯(lián)產系統(tǒng)，這是比較理想的工業(yè)和商業(yè)用熱電聯(lián)產系統(tǒng)。在Cyanamid，采用往復式發(fā)動機供電3.5MWe，同時供應蒸汽。在醫(yī)院和小的工廠是適合于安裝燃氣輪機熱電聯(lián)產系統(tǒng)的，1992年3月，在cornwall安裝了由兩個燃氣輪機組成的熱電站。最近在曼切斯特機場建成了10MWe的熱電站，據(jù)預測運行成本每條可降低150萬英磅。倫敦一家醫(yī)院的熱電站安裝了兩臺1.5MWe汽輪機，汽機廢熱用于供給吸收式制冷機，空調加濕系統(tǒng)，機械通風系統(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節(jié)能托拉斯，旨在建立一個實驗熱電站，托拉斯負責資金問題。工程的建設費用中，有關天然氣部分由英國煤氣公司承擔。工程第一年費用為600萬英磅，預計以后幾年的費用將達幾千萬英磅。英國熱電聯(lián)產協(xié)會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)產發(fā)電量達到全國發(fā)電總量的25％。這意味著到2000年，熱電聯(lián)產的發(fā)電量要從現(xiàn)在的2000MW發(fā)展到4000MW。而英國熱電聯(lián)產協(xié)會的目標則更高，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)