简介
热电联供就是同时供热和电。这看上去很简单，其实从许多方面来看，它确实如此。在发电的过程中必然产生热量。热电联供（cogen）就是找到了一种如何去利用这一副产品的方法。实际上，cogen或chp所需的技术与传统的发电系统中所用的技术十分相似。
cogen最大的优点是清洁。通过使用热量这一副产品，总效率可达80-90%，同时又能节省宝贵的能源。chp在优化使用天然气棗世界上最清洁的矿物燃料之一的同时，又降低了co2、so2和nox排放量。
图1 发电过程中的二氧化碳排放量
历史回顾
在过去的50年中，电力消费迅速膨胀，电已成为现代社会中最基本的需要，而这也使得人们需要建造更大、更多的发电厂。在西方社会，规模经济及可靠性已成为发展电力设施最关键的因素，然而直到最近，它的负面影响棗总效率低，有污染和占地面积还被认为是理所当然的。
七、八十年代的石油危机后，就象其他国家一样，荷兰着手寻找一种能满足能源需要的新方法。chp应用于工业和住宅小区供热是降低成本方法之一。但是直到最近，保护环境才成为促进cogen发展的主要因素。
在cogen发展的早期阶段，转变能源供应者和消费者的观念非常必要。与以往不同的是大型发电厂通常建立在远离城市的边远地区，而小型的电力设备则需就地安装。如小区供热，设施安装离城市越近越好，且站点规模不再以电力供应为主导，而以热量需求为主；不再以发电效率高低为标准，而以总效率来衡量。但更重要的是能源供应者不应把cogen作为一种威胁，应把它视为提高服务质量的机会。
荷兰政府为推广chp采取了很多措施。1988年发起了“推广cogen活动”。其中最重要的几点包括投资担保，燃气税优惠（尤其为吸引一些小型的chp用户）和成立促进chp发展机构“projektbureau warmte/kracht”
同时电力部门结构也发生了改变。虽然cogen并不是促使能源结构调整的唯一原因，但毫无疑问结构调整促进了chp的发展。新的电力条例赋予cogen一个特殊的地位。公用事业机构必须接受由chp产出的电力。向公共电网供电征收最低税额，同时将电力生产和输配区分开来，为引进新的思想和方法提供了条件。
环境
cogen同时也是荷兰co2排放和能源保护政策中相当重要的一部分。荷兰政府对能源保护和降低co2排放采取了积极的政策。这些政策建立在用户的积极配合和自愿的基础上，目标提高效率。正如期望的那样，由于chp是减少co2排放的最有效的方法，许多终端用户都转为使用cogen，在政府和企业之间签订的长期能源保护协议中，chp被认为是唯一的最重要的能达到要求的方法。十年后，园艺领域内chp的应用将增加1000mwe。
由能源输配部门起草的工作计划最好的证明了人们开始接受荷兰政府有关能源效率的倡议。这份计划的独特之处在于，它不仅体现了电力公司开始意识到他们有责任提供干净高效的能源以保护环境，而且也指出cogen是实现预定目标的唯一方法。在减少co2排放的计划中，chp占40%。
电力公司
对输配公司而言，cogen代表的不仅是环境监测和提供一种廉价的电源，同时也成为开拓市场的一项重要手段。通过参与chp项目，电力公司可以与他们最重要的客户建立长期良好的关系，将来一旦能源市场更自由化，这些战略性因素将变得十分重要。
在荷兰，电力公司与他们的chp最终用户之间的合作分工分二种形式：对一些小型的、只有几个mwe的chp项目，公用事业部门承担大部分风险，他们进行chp设备投资并负责维护运行，向用户提供热力，有时供应部分廉价电源。电力公司在承担风险的同时，也获取了大部分利润。对大型的chp项目而言，尤其是应用于工业的chp项目，电力公司和用户平等合作，风险和利润共享。通常他们共建一个合资企业来共同管理chp设备。根据荷兰的法律，这种企业的金融行为可不列入企业资产负债表，因此对许多公司相当有利。
近年来，各家输配机构在chp领域相当活跃，完成了众多的项目。发电厂也完成了一些大型的chp项目，如小区供热和一些大型企业供热项目。用户和供电公司之间的合作也提供了更多的机会向公共电网输送赢余电力。当然由于chp项目开始供应电力，因而要对其征收最低出口税，但对公用事业单位而言，当电价上升时，他们可控制发电并在用电高峰时，使用chp设备供电。如果赢余电力以合理价格供应公共电网，筹建一个更大型的chp站点也就有了可能。当地的电力消耗量已无法限制chp的容量，而且通过chp，更多的热量可以产出。
cogen 的经济指标
很明显热电联供的高效带来了许多经济优势。确实，chp产生的热能的价值是一项很重要的经济指标。如图2所示，由热能带来的额外收入降低了发电的成本。
图2 cogen 生产成本（荷兰每kwh价格计算）
单从发电角度来看，与电效率55%的联合循环装置相比，大多数chp方案显出不足。相对于热电联产的规模经济，它的投资较高，操作与维护成本也相当高。对一些相对较小的chp项目而言，燃气费用也较高。然而，所有这些不利的因素都可以从供热的利润中得到补偿。为一些小型用户供热的chp公司因用户要为取暖支付更多的燃气费，使热能收入变得相当重要。
正如所示,工业用cogen相当吸引人,总效高和运行周期长,能可观地提高项目的经济效益.
chp在荷兰的发展
荷兰的chp发展迅速，只有十年时间，cogen的电容量已增加了一倍，从1987年的2700mwe发展到现在的6000mwe，而且还会继续发展，到2000年将达到8000mwe，下个世纪，chp将成为荷兰最重要的电力来源。
1987年，荷兰的cogen容量为2700mwe。这个数字包括小区供热需1000mwe，大部分工业用燃气轮机容量为1600mwe。燃气发动机装置chp占100mwe。近年来，用于chp的燃气发动机应用发展迅速，现已超过1000mwe，它们被广泛应用于苗圃、医院、宾馆和游泳池，以及一些小型的地区供热项目中。在1988年至1996年中，工业用chp翻了一番，而且还有许多项目正在实施中。长期项目的研制时间暗示着小区供热的发展已滞后，但在不久的将来，随着某些大规模供热项目的开始，2000年时的小区供热量将达到2500mwe。
cogen的应用
cogen可以应用于任何一种热量需求大的情况。在荷兰，可供商用的chp能提供几千瓦至几亿瓦的电力，新的chp技术在荷兰国内和其他国家还在不断发展。燃料电池、更小更洁净的燃气轮机，更洁净的燃气发动机和微型cogen装置（单户供热）等技术都验证了cogen具有广阔的发展前景。
在荷兰，chp装置到处可见，大约有2000多台燃气发动机在苗圃、医院、小区供热、游泳池等地使用。几百套用燃气轮机的装置应用于小区供热和工业，功率从几百万瓦至几亿瓦，型号由所需热量和能力决定。
| 型 号 | 热 | 电 | 应用领域 |
| 燃气发动机 | 〈1200c | 5-1500kwe | 园艺、小区供热、医院等 |
| 燃气轮机 | 蒸汽或加工需热 | 2-100 kwe | （加工）工业 |
| 蒸汽/燃气轮机 | 蒸汽〈1000c | 15 mwe和更大些
25 mwe和更大些 | 工业
小区供热 |
荷兰cogen成功的关键因素之一是chp成套系统。由于成本低和质量高，小型chp装置得到了广泛地应用。生产厂商和电力公司通过计算机远程监控系统以减少维护费用和提高效率，同时根据客户需求制定不同的施工方案。每个chp项目都是“度身定作”以满足客户需求，实现chp设备和某一现存系统的整合便是一个明证。
如下述应用实例所示，精确地设计是保证cogen项目成功的关键。cogen的含义是使用热棗一种被认为是发电过程中产生的人们并不需要的副产品。当然这需要通过不同的方法去生产和消费这种能源。荷兰不仅提供cogen设备，同时还提供必需的知识和经验以保证cogen的成功运行。
医院
masstricht是荷兰南部的一个小镇，在它的大学医院中有各种各样的chp应用。医院需要大量形式多样的能源，如热能、电能、制冷和蒸汽，同时因为关系到人的生命安全，所以可靠的供应非常必要。
医院内共安装三台650千瓦的燃气机可以满足所有需求，发动机提供大部分用电需求，同时产生的热量有三种不同应用方式：排出的气体用于产生蒸汽，剩余热量用于采暖和供应热水；在夏天，这些热源通过吸收式冷却器制冷。这三种不同的方式是将“废物”加以优化利用后“变宝”。
对医院来说，另外一个重要的优点是高可靠性。通过一套与公共电网联接的备用设备，chp以周到完美的设计为客户提供了廉价可靠的服务。
这套设备从1991年开始投入使用，证明了对许多国家而言最先进的技术，在荷兰已应用了很长时间。
园艺方面
荷兰是一个重要的花卉和蔬菜出口国，历史悠久的花卉种植工艺使荷兰的暖房在世界上独一无二。荷兰的园丁通过建造暖房和用cogen提供园艺所需的能量来克服气候产生的不利因素。
园艺方面使用了大量的由燃气发动机驱动的chp装置。暖房需要大量的热量，为促进花卉的生长，许多cogen装置生产用于光合作用照明的电。近来，园丁们甚至开始在暖房中使用chp装置的排放气，在暖房的封闭空间里多余的co2被加以利用，通过植物本身的光合作用促进它的生长。当然，光合作用的过程已如同基督造物一样古老了，但重要的是荷兰的园丁们意识到可以通过净化chp设备排放的废气，得到廉价的纯co2。废气需被严格清洁以确保彻底清除影响植物生长的危险成分。借助催化清洁剂，许多园丁不仅可以使用cogen提供热力和电力，同时还有co2。因发电而产生的废物又有了利用价值。
cogen应用于园艺，一个最有说服力的例子是roca3。这套250mwe联合循环设备安装在许多暖房附近，主要用途是给这些暖房供热，另一个便是提供co2。由于园丁对使用排放气都很感兴趣，相关电力公司决定满足他们的需求，当然为此还要采取许多重要措施。
除了10公里长的加热管网外，还铺设了输送排放气的管道。由于这是第一次用联合循环设备的排放气，许多问题进行了充分考虑，包括添加的co2发生炉，用以保证气体的清洁和足够的co2含量；排放气的处理装置以及把气体输送到暖房。
1996 roca3投入使用，并取得了巨大成功，对荷兰园丁而言，他们从廉价的热力和co2中赢得利润。对荷兰电力用户而言，他们同样享受到了由电网提供的廉价电源带来的好处。
工业
工业上需要大量、高效的设备持续运行，这对chp来说很有吸引力。荷兰许多企业使用cogen，尤其是化学和石油化工业及钢铁、造纸、食品业，所有这些企业都需要大量热源，因而，cogen得以广泛应用于这些领域中。通常，这些企业对蒸汽和热的需求都大于电力需求。chp项目满足了供热需求又产生了赢余的电力。
电力公司对这些项目感兴趣的原因之一是其所产生的赢余的电力资源。通过组建合资企业，使企业和电力公司都能充分享受cogen带来的优势。对厂家而言，这些合资企业为赢余电力的销售提供了出路并保证了价格。因此，它们的合同中通常都包含有关用于chp的天然气及电力的高峰和低谷内容方面的条款。
但对这些合资企业而言，最重要的是通过这样一种方法，他们可进行资产负债外的融资。投资成本相对较高，许多企业不愿将资金投入到非核心生意中去，是cogen发展的一个障碍。这种合资企业经营方向单一，利用投资供热和电。它们接受投资，热电又是“外包”的，只要和能源供应商签定长期合同，银行就乐意提供贷款。
荷兰有许多这样的合资企业。事实上，是近年来快速发展的工业用chp促成了这些企业。其中较引人注目的例子便是eurogen工程，它设在鹿特丹港口区，是较为复杂的合资企业中的一个。它由地区电力公司、一家公用事业公司和二个工业企业联合组建而成。装机容量为88mwe的设备为二个工厂提供蒸汽，为所有合作方提供电力。
这不仅对法律和财务运作是一个挑战，项目的技术问题也相当复杂。二个工业公司需要不同质量的蒸汽（不同的温度和压力）。在工厂设计中采用了二套相同、完全重复的设备。每套都配备有42mwe的燃气轮机和高压的热回收蒸汽发生器，可取得几种压力的蒸汽。两套装置均可驱动4.6mwe的蒸汽轮机。对这个项目而言，灵活性和可靠性是关键因素。如果燃气轮机关闭，hrsg（高压的热回收蒸汽发生器）将切换成用新鲜空气运行，以确保蒸汽的不间断供应。原有蒸汽锅炉也会自动与整套设备相连以作备用，同时对连接企业和chp设备的2公里管道给予特别的关注。
这个项目证明，当把热力供应作为项目的起始点时，电力的产出可以实现最优化。虽然传统的独立的发电和供应蒸汽是最简单的办法，但荷兰这些合资企业最大的成功点在于企业和能源供应商愿意合作并希望寻求更好的、更复杂的解决方法。eurogen项目证明他们的努力获得了成功。作为这一成功的体现，最近他们决定扩大项目，增加一台45mwe设备，以满足相关企业的发展需要。
小区供热
小区供热通常与大型发电站联系在一起。热量由此通过延伸的管道进行输配。在大多数欧洲国家，如荷兰，可发现许多在建或已投入运行的传统小区供热应用。大型小区供热的优点十分明显：大型工厂、效率高、能耗低和高度灵活性，主要的缺点是热量的输配需要大笔投资，这些大型工厂需要配备长距离管网。
这种投资对许多新发展的地区尤其是个难题，而且随着能源市场的日益自由化，这个问题将显得更为突出。在许多场所，荷兰电力公司都将局部供热作为一种替代的方法，采用由燃气机和局部供热管网组成的一种小型、价格相对便宜的设备。随着建筑群的发展，局部供热的范围也逐步扩大，慢慢地这些小型设备尽可能地被安设在家庭或建筑物的附近，渐而满足总体热量需求。
这种方式的好处十分明显。项目初期不再需要巨大投资，它被随工程进展而注入的小笔投资所代替。因为一个小区的完全建成一般至少需用十年时间，所以财务优势值得考虑，同时灵活性也得到加强，因项目计划改变而引起的风险得以降低。将来大型设备仍可代替目前的小规模供热系统，这与一开始就建筑大型的小区供热系统结果相同，但达到此目的的途径不同。
局部供热应用的一个较好的例子是在阿纳姆，二套功率各300kwe的燃气机为划成6块区域的近700户家庭供热。chp设施被安装在建筑群中，与用户之间的距离最短。对居民和物业管理来说，其优点是：花费降低，供应得到保证，且无需维护锅炉和其他设备的专业人员。
由于热电联产的锅炉位于街区之间，所以应采取特殊的措施以尽量减少给居民带来的不便，包括环保措施以减少废气排放和降低噪音，另外，由建筑师专门设计的锅炉房美观漂亮，虽然这令人觉得对一个简单的能源设备而言，做得有些过分，但实际上锅炉的设计是电力公司和物业公司合作的核心。电力公司不仅给用户供热，同时也要对居民的小区环境满意负责，这就不仅仅是保证一个舒适的温度。当然，这些措施要增加支出，但由于物业公司愿意支付这些花费（它能避免因将来更换锅炉而引起的投资），所以说，从整体来看，这个项目是成功的棗经济效益好，符合环保和客户满意。
发展前景
在cogen的应用方面，荷兰领先于欧洲诸国。荷兰近40%的电力由chp供应，与欧洲平均10%的比例相比，这个比例相当高。在不久的将来，荷兰将有50%以上的电力由cogen供应，与欧洲其它国家的差距会越来越大。在荷兰，chp的应用随处可见，几乎涉及各个领域，不象其他国家，仅限于小区供热或工业。电力公司的参与是chp得以广泛应用的一个关键因素。总体而言，荷兰电力公司对采用cogen反应积极，而对大部分企业而言，这也是电力的一个重要来源。
chp的快速发展产生了一个问题：发电量过剩。当其他国家正在寻找促进chp发展的方法，荷兰人却感到他们已拥有太多！chp对现有发电厂构成了威胁，后者在过去几年中丧失了相当一部分市场份额，现在能源领域正在实行重组，期望通过能源市场的自由化来解决这个问题还需很长一段时间。
市场的自由化将把chp带入一个新时代。电力公司及其客户，尤其是在工业界两者间的关系将迅速改变。新的参与者将进入市场，热电联供需随外部条件的变化而相应改变。未来虽尚难确定，但荷兰所有参与者都有一个共识，在可预见的未来，任何新的电能都将由chp供应。
戴华 （上海市天然气输配公司）
