英国的区域供热及热电联产

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1．历史的回顾

　　英国第一次尝试区域供热是1742年：作为律师和园艺家的Hugh Plat，用管道输送蒸汽为房间采暖。1745年，Wiliam Cook用同样的方法输送蒸汽给家庭采暖。他还试图用这种方法从一个热源向一组建筑供热。之后，在1791年，英格兰Halifax的Hogle获得了用管道输送蒸汽供建筑物采暖的专利。1816年，Jacob Perkins Marquisde和Chambonne在英格兰使用了以热水为输送热媒的系统。

　　在英国，热电联产用于工业始于1898年Clydebank的一家烫毛厂。最早成功的热电联产电厂之一于1911年安装于曼切斯特的Bloom街。该热电厂向周围的商店、办公室和工厂供应蒸汽。在1920年和1922年Durdee和Stirling分别开始区域供热。从那以后，英国在区域供热方面有一些小的发展，如白厅街的区域供热方案，向位于该街的英国政府机关供热。另一个是伦敦的Pimlico区域供热系统，该系统于1950年完成，用Battersea电让(该电站于 1983年关闭)的废热向一个11000人的居民区供热。1960年，利用Derbg附近的Spondon电站向临近的Courtaulds工厂供蒸汽。另外一个市营的燃煤区域供热方案于1965年在伯明翰实施。该方案建立了中央锅炉房和循环热水系统。1968年，当时的Notlingham公司为了使垃圾场能够长期使用，而采取焚烧的办法处理垃圾废料，由此而产生了目前仍在运行的垃圾焚烧热电联产区域供热系统，位于Notlingham的这一系统是英国目前最大的垃圾焚烧热电联产系统。

　　1975年，一个有政治色彩的拥护热电联产的所谓“压力集团”成立，这是1973年由于中东战争导致矿物燃料价格上涨的结果。由此而产生的政府热电联产集团在Marshall报告中指出，由于石油和天然气变成稀有燃料，因此热电联产，区域供热对英国是重要的，尽管当时 (1979年)它的净电、热成本并不经济。还建议建立热电联产，区域供热示范方案和国家供热局，可是这两个建议被当时的能源部相继否决了。

针对，Marshall报告，当时的能源部指定W．S Atkins和partners(一个咨询企业)评价在有潜力的地区发展热电联产、区域供热的可行性。1980年，Belfast，GLasgow，Liver—pool，伦敦，sheffield和Tyneside等几个城市被挑选为研究对象。1981年，Edinburgh，Leicestor和曼切斯特等城市也被包括进来。1982年，完成了财务可行性报告，该报告建议可以对Belfast，Edinburgh和伦敦三城市发展热电联产提供资金，因为这些城市的热电联产方案可获得最高的投资收益率。

　　政府对Atkins报告的反应推迟到1984年，能源部邀请国营和私营的当地财团前来投标，在9个城市中挑出三个继续进行热电联产研究，结果是在1985年，能源部挑选了三个城市，即北爱尔兰的Belfast，苏格兰的Edinburgh和英格兰的Leicester进行资助，费用总额为75万英磅。这是先导城市方案。被淘汰的城市中，sheffield，London和Newcasle继续进行研究，和私人联保，没有政府资助，所以英国共有六个城市尝试热电联产、区域供热方案。

　　英国第一次关于热电联产的法律上的支持体现在1983年的能源法中。该法允许私人发电者：(i)从地方电力局购电为自己所用或为其用户所用。(ii)将自己所发电力卖给地方电力局。(iii)用地方电力局的输配电网给自己或为其用户输电。该法规最有力的一点是政府允许前中央电力局投资热电站，同时允许其像发展全国电网和电力市场那样发展热的销售网。实际上这一法规仅帮助了工业和小规模的热电站投资者。地方电力局对这一法规没 有兴趣。而且前中央电力局对建设热电站也很勉强，即便是在前述几个先导城市，测算出的财务回收率可以达到中央电力局的一般标准。

　　到目前为止，前述三个政府资助的先导城市和另外三个私人资助的热电联产、区域供热的发展情况令人失望。尽管Belfast市政会热衷于热电联产、区域供热，但由于北爱尔兰电力负荷的限制，使得其不适于发展。所有热电联产面临的问题都是在得到收益之前的总投入太多。Edinburgh区域供热协会成立了一个国际财团以调研他们推荐的热电联产、区域供热系统的财务可行性。之后由于缺乏资金一切都停顿下来。不过，在Leicester城建立的区域供热系统正向几千栋住宅、公寓楼、公用建筑供热。作为先导城市，Leiceste一直努力建立一个可供全市用热的热电联产、区域供热系统。1987年，计划在一个中央电力局所属的燃气轮机电站建立联合循环热电联产系统，热网将穿越大部分市区。该热电厂计划1991年竣工投产，但后来由于缺乏资金而推迟了。1988年4月，Sheffield市建立了一个区域供热系统，以城市垃圾作为燃料。该系统包括17．5km的地下管道，热负荷57MW。

　　1989年的电力法导致了以下局面：(i)两个私营电力公司National Power和Powergen成立；(ii)核电公司成立(由于股市对核电缺乏认识和信任，该公司仍由政府控制)；(iii)成立了12个地区电力公司，他们负责向居民和工业用户供电。主要的电力生产者和地区电力公司通过电力市场进行电力交易。输电规则由国家电网公司制定。电力法规办公室负责规范重组的电力工业的活动。

　　这种局面鼓励电力生产和供应者进行自由的市场竞争，而且从理论上讲给予了新的私人电力生产者和热电联产生产者以公平的竞争条件。在参加电力供应的商业活动之前，首先取得许可证，取得许可证后可以免税。和热电联产有关的免税项目包括：(i)发电容量不超过10MWe或超过10MWe，但只向一个用户供电。(ii)对于自各电站，51％或更多的电力用于自身。

2．目前的状况及发展

　　电力私有化以后，Enron Corporation在Teesside建立了一个发电容量1725MWe的热电站，向ICI'S Wilton工厂供应工艺用热。该厂于93年4月发电和供热。该热电站是目前世界上最大的。

　　伦敦Tunnel炼油有限公司建成一个热电站，主设备为两台燃气轮机，发电容量为15MW，以后还计划扩建。伦敦有限公司建立了一个新的基于热电联产的能源供应系统，将供应热水、冷水和电力。该工程由British和Uciliom Holdings合资的citygen承建。第一阶段，电站将发电30MWe，热负荷大约也是30MW。第二阶段电站发电量增加到60MWe。输配系统将敷设到有负荷潜力的地方。电站最终容量将达到90MWe。

　　伦敦南部的Deptford建设了一个英国最大的垃圾一能量转换系统。所谓的东南伦敦热电公司已经和伦敦电力公司签属了32MWe的供电协议。这是近20年来建设的第一座以城市垃圾为燃料的热电站。该热电站受到政府的“无矿物燃料”政策(NFFO)的支持。不幸的是只有其发电部分可拿到NFFO津贴，因此该电站尽最大可能发电，而不是考虑发电、供热同时最大。该热电站每年消耗垃圾42万吨，于1994年2月开始运行。

　　英格兰的Leicester市政会打算在现有的区域供热系统需要改造更新时将其改造成热电联产的区域供热系统。

　　受shffield区域供热系统成功的鼓舞，sheffield热电公司准备扩大供热，增加两个新用户，热负荷18.5MW。另外还计划建一个燃气联合循环热电站，对外供热120MW，供电120MWe。该电站是目前欧洲的大型电站之一。

位于Gumbria,Calder Hall的核热电站已有35年的发电历史。英国核燃料公司于1991年扩建了供汽设备。Edinburgh的Lothian地方院和Citigen已在Edinburgh市中心合资兴建热电联产区域供热系统。第一阶段(从1994年起)针对旧城区，由可以燃烧两种燃料的往复式发动机来供电和供热。第二阶段则针对新城区，在1995年实现。

　　另外，英国有500处小型热电站(小于1MWe)，目前这种小热电每年的增长率很可观。容量为15MWe的系统在市场上随处可见，但只有容量大于40MWe的热电联产系统才具经济上的吸引力。

　　小型热电联产最早用于娱乐中心、游泳池。目前仍主要应用于这些场所。除此之外，还应用于医院、宾馆、收容所、机场、学校和小型工业。一项市场调查表明，英国有潜力在4000个地点建立总容量320MW的小型热电站。

容量在1—10MWe的系统称为中型热电联产系统，这是比较理想的工业和商业用热电联产系统。在Cyanamid，采用往复式发动机供电3.5MWe，同时供应蒸汽。在医院和小的工厂是适合于安装燃气轮机热电联产系统的，1992年3月，在cornwall安装了由两个燃气轮机组成的热电站。最近在曼切斯特机场建成了10MWe的热电站，据预测运行成本每条可降低150万英磅。伦敦一家医院的热电站安装了两台1.5MWe汽轮机，汽机废热用于供给吸收式制冷机，空调加湿系统，机械通风系统。

1992年11月，由环境部，英国煤气公司，以及11家地方电力公司共同成立了一个节能托拉斯，旨在建立一个实验热电站，托拉斯负责资金问题。工程的建设费用中，有关天然气部分由英国煤气公司承担。工程第一年费用为600万英磅，预计以后几年的费用将达几千万英磅。英国热电联产协会代表托拉斯管理该电站。

英国目前热电站发电容量为2000MWe，前能源大臣曾指出到2020年，英国热电联产发电量达到全国发电总量的25％。这意味着到2000年，热电联产的发电量要从现在的2000MW发展到4000MW。而英国热电联产协会的目标则更高，即从2000MW发展到6000MW。

参考资料

1．R．F．Babus’Haq&S.D.probet“combined Heat and-Power Market一Penetration in the UK： Problems and Opportunities”Applied Energy 48(1994)315—334

2．Michael Brown“Combined Heat and Power in the United Kingdom-coming in from cold”FRenwarme interantional-FWI,Jg,22(1993)