“能源作坊”的节能秘诀

　　上海首座节能示范楼究竟如何“节能”？

　　撰稿·翁一武

　　2003年，上海市设立了“天然气分布式供能系统研究与示范项目”，上海市科委组织专家对全市参与竞标的8家 科研院校进行公开答辩，上海交大竞得了这一项目。笔者也因此有幸参与了上海首座节能示范楼的设计工作。

　　当时，“西气东输”工程初步建成，每年输入上海的天然气量达30亿立方。天然气的使用不能简单地采用“以气代 煤”，这样既不能解决气价过高的尴尬，又将使大量天然气失去市场。如何合理、有效地使用天然气这一清洁能源，成为摆在 上海面前的一个课题。同时，随着上海人生活水平的不断提高，上海用电模式已与纽约、东京、香港等国际大都市相似，最高 用电负荷与最低负荷的差距不断拉大，正常情况下差距可达500多万千瓦，巨大的用电峰谷差对电力供应产生巨大压力。在 这样的背景下，采用天然气分布式供能系统的节能示范楼的价值就愈发明显了。

　　作为上海首座节能示范楼，上海交大软件大楼采用了“分布式冷热电联产系统”，突破了多项关键技术。4000平 方米的软件大楼中，其能源全来自楼旁的一幢两层楼高的机房。机房连接民用天然气管道，机组“吃”进天然气，两台燃气轮 机一边使出“气功”发出60千瓦的电能，一边把发电时排出的烟气循环回收，用于制冷或制热，剩下的低温烟气再利用，加 热生活用水。最后，电、冷热气、热水全从机房传入大楼，楼宇就能“吃”上生活能源“套餐”。这一系统堪比一个小型的民 用“能源作坊”，在冬夏两季电力高峰时，不受电网缺电影响，靠“西气东输”送来的充足天然气就能让人安度一个“凉夏” 和“暖冬”。

　　经过初步的示范运行，分布式供能效率高、环境友好等优越性已得到了证实。由于循环利用了废气、废热，软件大楼 的分布式供能系统的能量利用率达到80％以上，而普通的天然气发电厂的发电效率仅为30％-47％。整幢大楼使用该系 统供能，每年可节省12万元。大楼内空调供热可达200千瓦，供冷达230千瓦，生活热水可达60-90℃。同时，系 统的噪音也很小，大楼关起门来，室外噪音小于57分贝。

　　所谓分布式供能，是相对于传统的集中式供电方式而言的。它利用先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发 电，经过能源的梯级利用，能源利用效率从常规发电系统的40％左右提高到80％左右，大量节省了一次能源。

　　天然气三联供系统的另一优势，就是可作为传统电力系统的补充调峰。在用电高峰时，能使电力负荷平均化。夏季城 市大量使用空调时，电力负荷会在一段时间内出现负荷高峰，同时夏季也是用气的低谷时期，有富余的供气能力。通过利用天 然气冷热电联供可在满足高峰用电的同时，还能利用排放余热来制冷，并减少电力调峰装置投资和运行费用，用电负荷得以改 善，更充分地发挥天然气基础设施的功能。

　　分布式供能系统的社会经济效益，还体现在改善单一大电网供电的能源结构、提高用电的安全性上。目前，全世界90 ％的电力负荷都由集中单一的大电网供电，这种供电模式存在很大的不安全隐患。大电网中任何局部的故障都会影响到整个电 网，严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃。今年年初的大雪灾已经充分说明分布式供能的重要性。受灾严重的贵州省贵 阳和江西省南昌，都是分别依靠两台12.5万千瓦机组的分布式电厂才确保了供电。

　　其实，分布式能源技术从上世纪70年代末期以后就开始发展起来。在西方发达国家，热电冷联产的应用十分普及， 发电机组的余热80％以上被有效利用。目前美国已有6000多座分布式能源站，仅大学校园就有200多个采用了分布式 能源站。美国能源部已经提出了小型冷热电联供规划。根据这项规划，到2010年，20％的新建商用、写字楼类建筑物将 使用小型冷热电联产；到2020年，这一比例则将提高到50％。在英国，分布式能源站有1000多座。比如英国女王的 白金汉宫、首相的唐宁街10号官邸，都采用了燃气轮机分布式能源站。(作者为上海交通大学机械与动力工程学院研究员， 本次征文投稿信箱：xmzkzw＠vip.sina.com)-