熱電冷聯(lián)供應(yīng)用于住宅的經(jīng)濟(jì)性分析

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摘要：分析了熱電冷聯(lián)產(chǎn)（CCHP）應(yīng)用于住宅的可行性與經(jīng)濟(jì)性，并與其他空調(diào)方式進(jìn)行了對(duì)比體現(xiàn)出熱電冷聯(lián)供的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

　　關(guān)鍵詞：熱電冷聯(lián)供 可行性 經(jīng)濟(jì)性

　　前言

　　熱電冷聯(lián)產(chǎn)（Cogeneration Cooling Heating and Power）是一種建立在能量的梯級(jí)利用概念基礎(chǔ)上，將制冷、供熱（采暖和供熱水）及發(fā)電過(guò)程一體化的多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)。作為一種新型的能源生產(chǎn)、供應(yīng)系統(tǒng)以其能源利用效率高的特點(diǎn)在西方國(guó)家得到了普遍的應(yīng)用。目前我國(guó)結(jié)合城市集中供熱的優(yōu)勢(shì)和成功經(jīng)驗(yàn)也開(kāi)始逐步推廣此項(xiàng)技術(shù)，最早于1992年在山東淄博展開(kāi)了住宅項(xiàng)目的試點(diǎn)，經(jīng)過(guò)十多年的運(yùn)行展示了其良好的經(jīng)濟(jì)效益和綜合環(huán)境效益。本文將以山東濟(jì)南一實(shí)際運(yùn)行10年的熱電冷聯(lián)供住宅小區(qū)為例，結(jié)合用戶(hù)側(cè)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行深入細(xì)致的分析。

　　1、初投資比較

　　研究用戶(hù)側(cè)的初投資因投資范圍選取不同會(huì)產(chǎn)生較大的差異，這里所研究的用戶(hù)側(cè)投資僅限于整個(gè)小區(qū)圍墻內(nèi)，用戶(hù)使用權(quán)限以外的土地、設(shè)備等費(fèi)用一律不予考慮。該小區(qū)建筑面積57，000平方米，空調(diào)面積46，000平方米，設(shè)計(jì)空調(diào)負(fù)荷5，100kW，于1993年正式投入使用.由于空調(diào)主要用能形式主要分為四種—電力、燃?xì)?、蒸汽和地?zé)?，但是系統(tǒng)形式很多，所以為了盡可能的比對(duì)各種系統(tǒng)的投資情況，這里盡可能多的列舉了各種不同用能途徑的系統(tǒng)形式而不涉及具體的方案實(shí)施情況。以期針對(duì)不同的用能方式對(duì)他們的投資成本、運(yùn)營(yíng)成本與收益、內(nèi)部收益率和投資回收周期等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作全面的比較。表中除熱電冷聯(lián)產(chǎn)以外其他系統(tǒng)形式的投資和運(yùn)行費(fèi)用是根據(jù)采用這種形式的住宅實(shí)際投資和運(yùn)行費(fèi)用按照單位面積投資與運(yùn)行費(fèi)用折算過(guò)來(lái)的。

　　從上面的初投資分析可以看出，熱電冷聯(lián)供方式的初投資并不是最低的，這也比較符合人們普遍的觀念。人們一般認(rèn)為采用電制冷的投資是空調(diào)系統(tǒng)投資最少的，從上面的表中也不難驗(yàn)證他們的觀點(diǎn)。一般熱電冷聯(lián)供要比電制冷方式的投資高出10%—15%，而直燃機(jī)方式一般要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他空調(diào)方式的初投資，但是如果系統(tǒng)采用的是雙效直燃機(jī)則還可以供應(yīng)生活熱水（熱電冷聯(lián)供亦可），這是電制冷方式所做不到的。直燃機(jī)空調(diào)方式投資高的主要原因是燃?xì)庠鋈葙M(fèi)的收取，鑒于部分城市已經(jīng)取消電力增容費(fèi)，天然氣增容費(fèi)的取消也是大勢(shì)所趨。如果取消燃?xì)庠鋈葙M(fèi)燃?xì)饪照{(diào)的價(jià)格將會(huì)和電制冷空調(diào)的價(jià)格比較接近，所以這種系統(tǒng)的投資在未來(lái)會(huì)逐步降下來(lái)。熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的制冷設(shè)備初投資比集中電動(dòng)制冷系統(tǒng)要高，這種投資上的差異主要體現(xiàn)在制冷機(jī)的價(jià)格差異上，同時(shí)這也是不利于此項(xiàng)技術(shù)推廣的原因之一。戶(hù)式空調(diào)的價(jià)格與熱電冷聯(lián)供存在較大的差異，這里面除了成本和技術(shù)上的差距以外，人為炒作的因素亦占很大的比例。因?yàn)楝F(xiàn)在戶(hù)式分散空調(diào)的生產(chǎn)企業(yè)多、使用群體多、加上有利可圖，所以不但空調(diào)的技術(shù)成熟而且價(jià)格也要比各種集中式空調(diào)低很多?？偨Y(jié)住宅空調(diào)的投資比較可以得出，戶(hù)式分散空調(diào)的價(jià)格最低、集中電制冷其次、熱電冷聯(lián)供稍差、直燃機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格最高。

　　從用能的角度整體來(lái)看，在用戶(hù)端應(yīng)用一次能源的空調(diào)系統(tǒng)一般投資比較高，而應(yīng)用二次能源的空調(diào)系統(tǒng)投資比較經(jīng)濟(jì)。雖然熱電冷聯(lián)供亦使用二次能源，但是從大角度來(lái)說(shuō)，它使用的是一次能源的附屬產(chǎn)品或廢品—蒸汽，所以又算不上是完全意義上的二次能源。從使用角度來(lái)說(shuō)，使用一次能源的空調(diào)從能源供應(yīng)上來(lái)說(shuō)更為穩(wěn)定。其投資額的增加主要是來(lái)源于能源形式的初步轉(zhuǎn)換，比如使用燃?xì)庀纫黾渝仩t產(chǎn)生熱水或蒸汽才能供應(yīng)給空調(diào)。而使用二次能源的空調(diào)其能源使用投資降低主要是隨著社會(huì)的發(fā)展公用事業(yè)的完善而帶來(lái)的利益。比如說(shuō)電制冷形式如果冬季采用了城市集中供暖，就等于從熱電冷聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目中得到了實(shí)惠而不需要另外添置集中鍋爐房，如果添置集中鍋爐房就需要增加冬季供暖的投資，初投資額將會(huì)超過(guò)熱電冷聯(lián)產(chǎn)。另外，因?yàn)樗⊥顿Y主體的范圍不同而造成電制冷系統(tǒng)投資上的優(yōu)勢(shì)明顯。如果擴(kuò)大投資主體考慮到新增或擴(kuò)容電廠而增加的費(fèi)用而不計(jì)入電網(wǎng)與熱網(wǎng)的投資，根據(jù)現(xiàn)行電廠的建設(shè)費(fèi)用，其投資將會(huì)大于熱電 冷聯(lián)產(chǎn)和直燃機(jī)系統(tǒng)。而區(qū)域熱電冷聯(lián)產(chǎn)是建立在充分利用電廠熱、電的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，做到了熱與電的雙重利用除了很少一部分管線(xiàn)投資外空調(diào)系統(tǒng)用電只占電廠建設(shè)費(fèi)的很小一部分幾乎是可以忽略的。所以站在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高度上來(lái)說(shuō)，熱電冷聯(lián)產(chǎn)是要比其他空調(diào)方式經(jīng)濟(jì)的。

　　2、運(yùn)行費(fèi)用比較

　　對(duì)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)除了投資上的比較以外，運(yùn)行費(fèi)用的比較是另外一項(xiàng)衡量系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的重要內(nèi)容。下面分別對(duì)所取實(shí)例的年運(yùn)行能耗、運(yùn)行費(fèi)進(jìn)行比較。其中各系統(tǒng)的運(yùn)行成本可近似視為初投資的折舊與運(yùn)行費(fèi)用之和。但是，戶(hù)式分散空調(diào)制冷方式或者家用中央空調(diào)的折舊率與其他系統(tǒng)有顯著區(qū)別，夏季供冷部分的投資要按照年均折舊法每年折舊費(fèi)以7%來(lái)計(jì)（根據(jù)中國(guó)家電行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)家用空調(diào)器的平均使用年限為10—15年），其他系統(tǒng)的折舊率按5%計(jì)算。同樣，其他系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)也是根據(jù)相似的住宅運(yùn)行數(shù)據(jù)折算后得到。

　　通過(guò)比較我們可以得出：

　?。?）從運(yùn)行費(fèi)用來(lái)說(shuō)，戶(hù)式分散空調(diào)是最不劃算的。除了折舊成本高的原因以外，因?yàn)榉稚㈦娭评涞腃OP低，同樣冷量下電力的消耗幾乎是集中電制冷的2倍，所以運(yùn)行費(fèi)用高自然是不可避免的。因?yàn)楦鞣N系統(tǒng)都是采用集中供暖，所以他們運(yùn)行費(fèi)用的差距主要是夏季制冷而引起的。所以，上面比較的結(jié)果也可以說(shuō)是整個(gè)夏季運(yùn)行的比較結(jié)果。

　?。?）新興的水源熱泵形式其空調(diào)費(fèi)用較高，主要體現(xiàn)在冬季加裝了鍋爐輔助采暖，這樣不但折舊費(fèi)用上升而且冬季的運(yùn)行費(fèi)用也不劃算。反而還不如集中電制冷的經(jīng)濟(jì)性好更不如熱電冷聯(lián)供的經(jīng)濟(jì)性。另外一點(diǎn)值得注意的是，由于水源熱泵的冷卻水來(lái)自于地下，夏季供冷主要能耗應(yīng)該在泵送上面。但是由于地下水流量的加大（與負(fù)荷容量有很大關(guān)系），反而不能體現(xiàn)出水源熱泵的優(yōu)勢(shì)所在。加上濟(jì)南市已經(jīng)明令禁止私人或企業(yè)擅自開(kāi)采地下水資源，所以這種形式今后的發(fā)展不為看好。

　?。?）從整體來(lái)說(shuō)，還是傳統(tǒng)的集中電制冷、直燃機(jī)和熱電冷聯(lián)供形式較好。但是因?yàn)槌跬顿Y的偏高導(dǎo)致直燃機(jī)的折舊費(fèi)用大大高于集中電制冷，雖然直燃機(jī)的運(yùn)行成本低于集中電制冷，但是整個(gè)運(yùn)行費(fèi)用比較下來(lái)還是集中電制冷更劃算一些。

　?。?）熱電冷聯(lián)產(chǎn)方式都是最為經(jīng)濟(jì)的，總結(jié)其中原因主要是熱電冷聯(lián)產(chǎn)雖然取用的能源品位低，但是能源的價(jià)格亦低。如果折算熱價(jià)的話(huà)，熱產(chǎn)品的價(jià)格僅為0.10元/kW.h（熱），而電的價(jià)格為0.64元/ kW.h，這樣生產(chǎn)同樣單位冷量的成本上，熱電冷聯(lián)供具有很大的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槊恳环N空調(diào)方式的運(yùn)行費(fèi)用對(duì)能源價(jià)格比較敏感，所以熱電冷聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性較好。

　　3、整體經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

　　3.1 經(jīng)濟(jì)性的橫向?qū)Ρ?/p>

　　下面對(duì)先對(duì)所取實(shí)例中各種系統(tǒng)整體的橫向經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，引用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)中費(fèi)用—效果分析（Cost—Effectiveness Analysis）的理論。因?yàn)楸纠_(dá)到的效果相同，即為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)、優(yōu)價(jià)的空調(diào)效果，所以這里可以利用此理論對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行比較。根據(jù)公式：對(duì)各種系統(tǒng)投資與消耗的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比。將各種系統(tǒng)按照降序排列，按照次序給定分值，總分最小的系統(tǒng)就是投資與效益較佳的系統(tǒng)，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表3.

　　從橫向?qū)Ρ鹊慕Y(jié)果看出，從用戶(hù)角度來(lái)說(shuō)熱電冷聯(lián)產(chǎn)和集中電制冷加集中供暖形式為最佳。直燃機(jī)和水源熱泵形式都比較差應(yīng)該盡量避免使用。

　　3.2 經(jīng)濟(jì)性的縱向?qū)Ρ?/p>

　　要對(duì)各系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比，就要按照工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)各種系統(tǒng)的內(nèi)部收益率、投資回收周期和投資效果系數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。對(duì)于民用建筑采暖按照濟(jì)南市物價(jià)局的規(guī)定為19.5元/m²，供冷價(jià)格按照35.5元/ m²計(jì)算。由于集中空調(diào)方式過(guò)度季仍在運(yùn)行多數(shù)屬于免費(fèi)供冷（暖），所以過(guò)度季的空調(diào)價(jià)格不計(jì)入全年，全年的空調(diào)價(jià)格應(yīng)為55元/m².該小區(qū)全年的空調(diào)銷(xiāo)售收入應(yīng)為275萬(wàn)元。

　　通過(guò)上面的分析可以看出：

　　1）雖然熱電冷聯(lián)產(chǎn)的投資比集中制冷高97.7萬(wàn)元，但是每年熱電冷聯(lián)產(chǎn)的運(yùn)行要比集中電制冷節(jié)省24.68萬(wàn)元，只要4年時(shí)間就可以完全收回因?yàn)椴捎脽犭娎渎?lián)產(chǎn)而多追加的投資。而且熱電冷聯(lián)產(chǎn)的投資回收周期要比集中電制冷早15年。

　　2）直燃機(jī)系統(tǒng)雖然方案可行，但是初投資太大、經(jīng)濟(jì)效益不佳，造成項(xiàng)目可行但是經(jīng)濟(jì)效益差，回收的周期超過(guò)系統(tǒng)的使用年限。

　　3）從用戶(hù)的角度考慮，雖然戶(hù)式空調(diào)降低了投資的成本，但是與集中供冷（暖）相比這種系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用高，完全是處于被動(dòng)消耗狀態(tài)根本達(dá)不到最低收益標(biāo)準(zhǔn)，所以無(wú)論是戶(hù)式分散空調(diào)還是戶(hù)式集中空調(diào)系統(tǒng)雖然方案可行但應(yīng)該說(shuō)是最不經(jīng)濟(jì)。

　　4、結(jié)論

　　首先，從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)來(lái)看，熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)雖然投資較大，但是運(yùn)行費(fèi)用要比其他系統(tǒng)低。所以，熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用于住宅建筑是完全可行而且經(jīng)濟(jì)的。其次，在電力緊張的地區(qū)推廣三聯(lián)供技術(shù)不但可以有效緩解電力供求矛盾，而且能夠提高熱電廠夏季用熱負(fù)荷和電廠利用效率，為貫徹“以熱定電”的方針提供有力的支持。最后，熱電冷三聯(lián)供的實(shí)施對(duì)于提高整個(gè)熱電系統(tǒng)的能源利用效率，降低發(fā)電煤耗減少?gòu)U熱排放所帶來(lái)的熱環(huán)境污染，有著更積極的作用。