中國商業建筑配套的冷熱電三聯供系統,為什么不掙錢?

冷熱電三聯供(CCHP)作為一種分布式供能技術，通過回收余熱用于供熱與制冷實現能源的梯級利用，可以同時提供冷、熱、電3種能量，將能源利用效率從普通火力發電的40%左右提升至70%～90%。

一、分布式能源的在國內外的應用與發展情況

國際上，對于分布式冷熱電三聯供系統早已得到廣泛的使用和認可。

美國為了增加分布式能源站的開發利用，為其設置了稅收減免和簡化審批等優惠政策。早在2002 年末，美國分布式能源站就接近 6000 座，到 2010 年，已有 20％的新建商用建筑、5％的現有商用建筑、25％的美國能源部熱電聯產項目使用分布式三聯供系統。未來規劃中，美國政府還將進一步推進“分布式能源系統”的發展規劃，并制定了明確的戰略目標：力爭 2020 年，50％的新建商用建筑、l5％的現有商用建筑，采用“分布式熱電聯產”模式（受新冠疫情的影響，最終這個目標是否實現不得而知）。

歐盟分布式能源平均占電力市場比例達 10％，德國、荷蘭和捷克已達 38％，其中丹麥更高達 53％。歐洲燃料類型多樣，但主要以天然氣為主，并正在與可再生能源發展緊密結合。形式上包括微型熱電冷聯供(MCHP)和工業熱電聯產(CHP)，燃料電池和熱泵等。據統計，歐盟 l997 年，分布式能源站已經多達 9000多臺。歐盟各國在該能源站的支持還表現在價格補貼、低利率優惠貸款和將環保所得稅作為投資款返還工商業等政策上。 

日本以天然氣為基礎的分布式冷熱電聯供項目發展最快，而且應用領域廣泛。其政府曾出臺多項優惠政策以致大力發展分布式能源，從立法、政府補助、建立示范工程、低利率融資以及給予建筑補助金等角度來促進能源開發及節能事業的發展。

二、我國三聯供項目運行的營利尷尬現狀

多項調研結果表明，近年來，在我國國內已投入運行的燃氣冷熱電三聯供系統試點運行效果均不太理想。

有關專家研究指出，我國已建成的數十個以冷熱電三聯供系統為主的天然氣分布式能源項目有半數因效益、技術等問題處于停運狀態；通過調研發現，上海黃浦區中心醫院、浦東國際機場、虹橋商務中心、北京燃氣集團調壓站、北京燃氣調度指揮大樓均由于設備容量配置過大，造成聯供機組運行效率低或經濟性較差，導致系統停置擱用或根本無法運行的情況。

現在，我國的三聯供項目的現狀是不開也虧，越開越虧。目前運營中的天然氣冷熱電三聯供項目基本上都處于虧損運營狀態，空置率高，負荷設計過大，經濟效益差等等問題。

三、三聯供項目效益不好的問題探究

1、根本的問題在于建筑對于這些能源需求的波動性與聯供系統供能的穩定性之間的矛盾。

有研究通過在辦公建筑、商場建筑、賓館飯店建筑、綜合建筑這4種公共建筑類型中，分別選取1棟實際運行的建筑作為典型建筑，以建筑能耗計量系統監測數據為基礎，通過分析上述4種不同類型、不同地區的建筑的能源需求，可以發現建筑對電力的需求全年相對較穩定，而供冷、供暖的需求隨著季節的變化出現了較大幅度的波動，在過渡季節有可能會出現既無供冷需求又無供暖需求的情況，這意味著建筑的冷熱需求與電力需求之比在全年有著大幅的變化，冷電比、熱電比的波動范圍在0～3之間。

而樓宇式冷熱電三聯供系統的不同能源供應比例的可調節性較差，通過煙氣、缸套水、中冷水回收的余熱總量與發電量的比例大致穩定在1∶1，否則只能通過浪費掉一部分余熱來減小熱電比，造成聯供系統的熱電效率下降。因此，聯供系統的穩定能源供應與建筑波動的能源需求相適應的情況下，必定造成二種結果：一種是熱電效率的下降；一種是供應能源的減少，也即需要輔助冷熱源、電源進行補充。這2種結果對應著運行管理人員在實際中選擇以電定熱還是以熱定電的運行模式。

通過更為深入的研究表明，只有賓館飯店建筑應用樓宇式冷熱電三聯供系統較常規分供系統存在較好的節能效果，而在辦公建筑、商場建筑、綜合建筑中節能效果均不明顯，甚至比分供系統更耗能。究其原因，是冷熱電三聯供系統只有在存在供熱需求時效率較分供系統更高，而這4類建筑中只有賓館飯店建筑全年存在時間較長且較穩定的熱需求(生活熱水)。對于缺少熱需求的建筑，樓宇式冷熱電三聯供技術的可應用性不佳。

2、規劃設計過程中的大馬拉小車問題。

目前我國的建筑工程的設計規范中，對建筑的冷熱電的負荷統計計算普遍偏高，加上設計人員的保守心態，傻大笨粗是常態，飽受垢病。所以，根據計算負荷來確定的機組與變壓器容量普遍存在在大馬拉小車的問題，華建院曾經做過一個機場的實際負荷分析，在電負荷這一塊，變電器負荷長期低于40%的Sn，冷熱負荷也同樣的存在這種情況。

對于建成環境下建筑，由于招商的問題，也導致了負荷過低而導致機組容量不匹配的問題。

區域型的三聯供機組，除了規劃目標達不成預期之外，招商引資與機組的建設時序至關重要，有些園區根據設計的機組投運后，大多都有機組的冗余的“大馬拉小車”現象，這樣導致的一次性投資及運維成本的上升，成為盈利的關鍵要素。

四、項目盈利的幾個邊際因素

三聯供項目以熱定電，根據冷熱的需求來選擇與優化供能系統，有幾個幾個關鍵因素將影響項目的盈利：

（1）穩定的冷熱需求與冷熱的銷售價格是項目盈利的核心因素；

（2）三聯供項目的接入電網及上網電價也很重要，目前電網并不歡迎分布式三聯供并網發電，標桿電價上網的優勢并不明顯，若按自發自用的一般工商業電價消納電能，計及這一部分利潤，項目的收益就很可觀了。

（3）天然氣的價格是非常關鍵的，在三聯供的系統效率與能源銷售價格固定的情況下，天然氣價是項目盈利的敏感性要素；

（4）不同的區域，對三聯供項目的補貼政策很重要。

三聯供，1Nm³天然氣可發3.8kWh的電能，或差不多同等熱量或冷量。若天然氣能按3元/Nm³價格，折合三聯供系統發電成本就約等于市電價格0.78元/kWh（上海市的一般工商業峰谷電價的加權平衡價格約在0.75元/kWh左右），剩余的余熱可以制冷或供熱，這就成了項目比較確定的利潤；按0.7元/kWh的冷熱價格，280元/噸蒸汽的價格，經濟效益是非常可觀的。

但是不能因為三聯供系統存在的這些問題，就否定了天然氣三聯供的適用場景，某些冷熱電負荷穩定的區域，比如醫院、機場、數據中心等等，采用分布式能源站形式，做好負荷-機組匹配和運行方式分析，是可以達到較高效率和效益的，在國內也有一些成功的案例，國外就更多了。

例如，日本三聯供系統是僅次于燃氣、電力的第三大公用事業，到2000年底已建冷熱電三聯供系統1413個，平均容量477kW，廣泛應用于醫院、辦公樓、賓館及其它一些綜合設施中，進行區域冷熱電供應，效率和效益都比較好。

三聯供系統依賴于穩定的冷熱供應流量，頻繁調節非常不利用三聯供機組的運行。這里存在一個生活習慣及對建筑環境的品質要求與精細度要求的問題。比如在美國，美國勞工部保證工人在工作環境中的溫度要求是室內低溫最低不能低于20℃，最高不能超過24℃，同時，他們對濕度也有要也敢要保持在20%~60%的區間內。這樣從根本上解決了能源需求的波動性與聯供系統供能的穩定性之間的矛盾，效益自然也就好了。

中國人，有隨手關空調的習慣，這樣或許表現得更為節儉一些...... 

（來源 智見能源）