熱電冷聯(lián)供應用于住宅的經(jīng)濟性分析

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摘要：分析了熱電冷聯(lián)產(chǎn)（CCHP）應用于住宅的可行性與經(jīng)濟性，并與其他空調(diào)方式進行了對比體現(xiàn)出熱電冷聯(lián)供的經(jīng)濟優(yōu)勢。

　　關鍵詞：熱電冷聯(lián)供 可行性 經(jīng)濟性

　　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利用概念基礎上，將制冷、供熱（采暖和供熱水）及發(fā)電過程一體化的多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)。作為一種新型的能源生產(chǎn)、供應系統(tǒng)以其能源利用效率高的特點在西方國家得到了普遍的應用。目前我國結合城市集中供熱的優(yōu)勢和成功經(jīng)驗也開始逐步推廣此項技術，最早于1992年在山東淄博展開了住宅項目的試點，經(jīng)過十多年的運行展示了其良好的經(jīng)濟效益和綜合環(huán)境效益。本文將以山東濟南一實際運行10年的熱電冷聯(lián)供住宅小區(qū)為例，結合用戶側的實際運行數(shù)據(jù)對其經(jīng)濟性進行深入細致的分析。

　　1、初投資比較

　　研究用戶側的初投資因投資范圍選取不同會產(chǎn)生較大的差異，這里所研究的用戶側投資僅限于整個小區(qū)圍墻內(nèi)，用戶使用權限以外的土地、設備等費用一律不予考慮。該小區(qū)建筑面積57，000平方米，空調(diào)面積46，000平方米，設計空調(diào)負荷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、燃氣、蒸汽和地熱，但是系統(tǒng)形式很多，所以為了盡可能的比對各種系統(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施情況。以期針對不同的用能方式對他們的投資成本、運營成本與收益、內(nèi)部收益率和投資回收周期等經(jīng)濟性指標作全面的比較。表中除熱電冷聯(lián)產(chǎn)以外其他系統(tǒng)形式的投資和運行費用是根據(jù)采用這種形式的住宅實際投資和運行費用按照單位面積投資與運行費用折算過來的。

　　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證他們的觀點。一般熱電冷聯(lián)供要比電制冷方式的投資高出10%—15%，而直燃機方式一般要遠遠超過其他空調(diào)方式的初投資，但是如果系統(tǒng)采用的是雙效直燃機則還可以供應生活熱水（熱電冷聯(lián)供亦可），這是電制冷方式所做不到的。直燃機空調(diào)方式投資高的主要原因是燃氣增容費的收取，鑒于部分城市已經(jīng)取消電力增容費，天然氣增容費的取消也是大勢所趨。如果取消燃氣增容費燃氣空調(diào)的價格將會和電制冷空調(diào)的價格比較接近，所以這種系統(tǒng)的投資在未來會逐步降下來。熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的制冷設備初投資比集中電動制冷系統(tǒng)要高，這種投資上的差異主要體現(xiàn)在制冷機的價格差異上，同時這也是不利于此項技術推廣的原因之一。戶式空調(diào)的價格與熱電冷聯(lián)供存在較大的差異，這里面除了成本和技術上的差距以外，人為炒作的因素亦占很大的比例。因為現(xiàn)在戶式分散空調(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)的技術成熟而且價格也要比各種集中式空調(diào)低很多。總結住宅空調(diào)的投資比較可以得出，戶式分散空調(diào)的價格最低、集中電制冷其次、熱電冷聯(lián)供稍差、直燃機系統(tǒng)的價格最高。

　　從用能的角度整體來看，在用戶端應用一次能源的空調(diào)系統(tǒng)一般投資比較高，而應用二次能源的空調(diào)系統(tǒng)投資比較經(jīng)濟。雖然熱電冷聯(lián)供亦使用二次能源，但是從大角度來說，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。從使用角度來說，使用一次能源的空調(diào)從能源供應上來說更為穩(wěn)定。其投資額的增加主要是來源于能源形式的初步轉(zhuǎn)換，比如使用燃氣先要增加鍋爐產(chǎn)生熱水或蒸汽才能供應給空調(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的發(fā)展公用事業(yè)的完善而帶來的利益。比如說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)項目中得到了實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，初投資額將會超過熱電冷聯(lián)產(chǎn)。另外，因為所取投資主體的范圍不同而造成電制冷系統(tǒng)投資上的優(yōu)勢明顯。如果擴大投資主體考慮到新增或擴容電廠而增加的費用而不計入電網(wǎng)與熱網(wǎng)的投資，根據(jù)現(xiàn)行電廠的建設費用，其投資將會大于熱電 冷聯(lián)產(chǎn)和直燃機系統(tǒng)。而區(qū)域熱電冷聯(lián)產(chǎn)是建立在充分利用電廠熱、電的基礎上建立起來的，做到了熱與電的雙重利用除了很少一部分管線投資外空調(diào)系統(tǒng)用電只占電廠建設費的很小一部分幾乎是可以忽略的。所以站在整個國民經(jīng)濟發(fā)展的高度上來說，熱電冷聯(lián)產(chǎn)是要比其他空調(diào)方式經(jīng)濟的。

　　2、運行費用比較

　　對系統(tǒng)的評價除了投資上的比較以外，運行費用的比較是另外一項衡量系統(tǒng)經(jīng)濟性的重要內(nèi)容。下面分別對所取實例的年運行能耗、運行費進行比較。其中各系統(tǒng)的運行成本可近似視為初投資的折舊與運行費用之和。但是，戶式分散空調(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以7%來計（根據(jù)中國家電行業(yè)協(xié)會標準家用空調(diào)器的平均使用年限為10—15年），其他系統(tǒng)的折舊率按5%計算。同樣，其他系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)也是根據(jù)相似的住宅運行數(shù)據(jù)折算后得到。

　　通過比較我們可以得出：

　?。?）從運行費用來說，戶式分散空調(diào)是最不劃算的。除了折舊成本高的原因以外，因為分散電制冷的COP低，同樣冷量下電力的消耗幾乎是集中電制冷的2倍，所以運行費用高自然是不可避免的。因為各種系統(tǒng)都是采用集中供暖，所以他們運行費用的差距主要是夏季制冷而引起的。所以，上面比較的結果也可以說是整個夏季運行的比較結果。

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

　?。?）從整體來說，還是傳統(tǒng)的集中電制冷、直燃機和熱電冷聯(lián)供形式較好。但是因為初投資的偏高導致直燃機的折舊費用大大高于集中電制冷，雖然直燃機的運行成本低于集中電制冷，但是整個運行費用比較下來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)濟的，總結其中原因主要是熱電冷聯(lián)產(chǎn)雖然取用的能源品位低，但是能源的價格亦低。如果折算熱價的話，熱產(chǎn)品的價格僅為0.10元/kW.h（熱），而電的價格為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。因為每一種空調(diào)方式的運行費用對能源價格比較敏感，所以熱電冷聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟性較好。

　　3、整體經(jīng)濟性評價

　　3.1 經(jīng)濟性的橫向?qū)Ρ?/p>

　　下面對先對所取實例中各種系統(tǒng)整體的橫向經(jīng)濟性進行分析，引用工程經(jīng)濟學中費用—效果分析（Cost—Effectiveness Analysis）的理論。因為本例所達到的效果相同，即為用戶提供優(yōu)質(zhì)、優(yōu)價的空調(diào)效果，所以這里可以利用此理論對不同的系統(tǒng)進行比較。根據(jù)公式：對各種系統(tǒng)投資與消耗的費用進行對比。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)，對比結果見表3.

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

　　3.2 經(jīng)濟性的縱向?qū)Ρ?/p>

　　要對各系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行對比，就要按照工程經(jīng)濟指標對各種系統(tǒng)的內(nèi)部收益率、投資回收周期和投資效果系數(shù)等評價指標進行分析。對于民用建筑采暖按照濟南市物價局的規(guī)定為19.5元/m²，供冷價格按照35.5元/ m²計算。由于集中空調(diào)方式過度季仍在運行多數(shù)屬于免費供冷（暖），所以過度季的空調(diào)價格不計入全年，全年的空調(diào)價格應為55元/m².該小區(qū)全年的空調(diào)銷售收入應為275萬元。

　　通過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97.7萬元，但是每年熱電冷聯(lián)產(chǎn)的運行要比集中電制冷節(jié)省24.68萬元，只要4年時間就可以完全收回因為采用熱電冷聯(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）直燃機系統(tǒng)雖然方案可行，但是初投資太大、經(jīng)濟效益不佳，造成項目可行但是經(jīng)濟效益差，回收的周期超過系統(tǒng)的使用年限。

　　3）從用戶的角度考慮，雖然戶式空調(diào)降低了投資的成本，但是與集中供冷（暖）相比這種系統(tǒng)的運行費用高，完全是處于被動消耗狀態(tài)根本達不到最低收益標準，所以無論是戶式分散空調(diào)還是戶式集中空調(diào)系統(tǒng)雖然方案可行但應該說是最不經(jīng)濟。

　　4、結論

　　首先，從整個經(jīng)濟效益評價來看，熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)雖然投資較大，但是運行費用要比其他系統(tǒng)低。所以，熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)應用于住宅建筑是完全可行而且經(jīng)濟的。其次，在電力緊張的地區(qū)推廣三聯(lián)供技術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)供的實施對于提高整個熱電系統(tǒng)的能源利用效率，降低發(fā)電煤耗減少廢熱排放所帶來的熱環(huán)境污染，有著更積極的作用。