终身成本:
热电联产系统

彼得•梅尔

建筑生活计划的Peter Mayer说
考虑成本和环境
合成热的红利
还有电力系统。

在热电联产(CHP)或热电联产(co-generation)系统中,可能作为发电副产品损失的热量被捕获用于空间和水加热。

当地供电的输电损耗比国家电网低,而国家电网的输电损耗为40%。4到10年的回收期是可能的。

热电联产也可以减少30-50%的二氧化碳排放量。

规范的选择


热电联产系统的部件都是基于原动机或驱动器。这些包括发电机、热回收系统、控制、电气和热分配、冷却、通风和烟道系统。外壳可以保护部件,减少噪音和振动。热电联产可采用吸收式冷水机,将多余的热量转化为冷水进行冷却。这就是所谓的“三代”。

有各种各样的热电联产装置用于不同的燃料和驾驶员。说明耐久性是困难的,因为没有具体的CHP标准。电机的相关标准如BS EN 60034-1关注电气性能。政府的热电联产系统质量保证标准注重能源效益和环保表现。

内燃机


基于往复式内燃机的热电联产系统使用改进的卡车或船用发动机,运行缓慢,寿命更长。应该考虑维护成本和停机时间。使用寿命是10-20年,发动机可以重建几次。

最常见的燃料选择是柴油或燃料油BS 2869。其他型号靠汽油运行。电能输出为50kW-5MW。

燃气轮机


燃气轮机是以航空发动机为基础的。为了使效率最大化,它们需要在满负荷情况下运行。较大的燃气轮机效率更高,通常用于工业或大型商业用途,输出功率超过1兆瓦。主要的维护项目是轴承和叶片。

燃气轮机往往由天然气或轻质油提供动力。使用工业过程或垃圾填埋产生的废气可增加环境效益。

然而,由于发动机具有较低的热值和有害成分,因此发动机的评级将会降低。小型热电联产系统可替代往复式内燃机。

热电联产的其他类型


蒸汽涡轮机燃烧各种各样的燃料,是热电联产系统的上层。它们可以产生从几兆瓦到超过100兆瓦的电力。

联合循环系统包括一个以上的原动机。这些往往是更大规模的热电联产系统,7MW或更多。

斯特林发动机是一种外燃往复式发动机。目标市场是国内,个人住宅的输出功率超过1千瓦。它们的预期使用寿命为10-15年。

终身成本问题


热电联产系统全年都需要热量。产生的热能是电能的两倍。

每日热水需求量大的楼宇,采用热电联产系统可取得成本效益。目前正在为个人家庭开发约1kW的微型热电联产系统,但现场试验表明,这种系统节省的碳量很低。
根据预期的能源需求,确定热电联产系统的正确大小是很重要的。估值过高的发动机不能达到预期的节约,而且必须转储或转移热能或以较低的容量运行。被低估的引擎错过了潜在的节约。为了达到成本效益,热电联产系统每年需要运行4,000至5,000小时。

热电联产系统可以将多余的电力卖给电网,尽管连接成本可能很高,收入可能很低。其他的采购安排可能为那些希望节省能源而又不需要高资本开支的机构提供更好的价值。

远程监测热电联产系统,可在出现严重问题前,根据情况进行维修。订定CHPQA为“优质”的CHP,可获得下列经济效益:
•燃料可以免征气候变化税
•提高资本免税额可能
•营业税豁免可能适用。

规范的选择

热电联合系统 资本成本
£/千瓦
60年的净现值
£/千瓦
预期寿命
(年)
微型chp往复式发动机燃气燃料,输出功率(<15kW) 3290年 19250年 5 - 6
包括节省成本 3290年 7580年
CHP往复式发动机燃气燃料,输出110kWe 890 12290年 10 - 20
包括节省成本 890 9110年
热电联产燃气轮机出力100kWe 900 11600年 10 - 15
包括节省成本 900 9040年


表记录


•所有瓦数都是电力,不包括发热

•3%的贴现率用于计算净现值。

•成本为平均数,包括:通过远程监控进行状态维护;二级锅炉名义使用寿命为20年;维护和保养。汽油和电力按现行价值计算(不考虑燃料膨胀)。热电联产系统一年运行5000小时。

•生命周期成本的节约是基于与燃气锅炉系统的热能和所有电力的比较。

这是基于恒定负载和输出的简化分析。基于项目具体信息的成本分析对于现实的最佳价值评估是必不可少的。

首次发表于建筑2007

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