热与电 — 美国的方式

美国热电联产的现在和未来
CHP现在和未来
美国能源部先进制造办公室CHP部署

热电联产(CHP)是从一种单一燃料源生成电能和有用热能的有效方式。现在美国各地的许多发电现场都已安装CHP ,其他还有一些安装在管道内部. 其中包括华盛顿特区的国会山—— 一家CHP工厂为美国国会大厦、最高法院,以及参议院和众议院办公大楼提供服务。

美国能源部现正与业界合作,以实现奥巴马总统提出的美国到2020年CHP产量增加40 GW的目标,营造更清洁的环境,实现更大的能源独立性。

美国能源部先进制造办公室CHP部署代理主管,Katrina Pielli,向我们介绍了CHP在美国的现在和未来的最新情况。

 

 

 

 

 

 

 

照片: 美国能源部先进制造办公室CHP部署

使CHP在美国值得注意的特别因素是什么?

Katrina Pielli (DOE): CHP已经成为美国的重要资源之一。目前82 GW的CHP产能占到每年生产的总电量的12%以上。 CHP非常适合于某些市场领域: 比如医院、学院和大学,以及许多工业部门的应用,包括化工、造纸、炼油和行业。 它也有助于促进电网适应力,并有助于让关键基础设施(医院、紧急庇护所,以及其他类似设备)在如超级风暴桑迪等极端天气事件下运转如常。
 

 

美国广泛推行CHP是否仍然面临着各种挑战?

Katrina Pielli (DOE): 是的,来自市场之内和之外的阻碍都会影响CHP项目的经济效益,包括如未来燃料成本的不确定性、有关电网联网和备用率的公用事业法规、最终用户意识和经济决策等各种因素。

然而,近期的市场活动表明,国内天然气供应的更低成本、越来越多国家和当地政府的支持,以及电力和工业部门不断变化的市场条件,正在推动着CHP日渐发展。


CHP也有助于促进电网适应力,并有助于让关键基础设施在如超级风暴桑迪等极端天气事件下运转如常。

美国能源部先进制造办公室CHP部署 代理主管,Katrina Pielli。

CHP用于商业楼宇领域的现状如何?您预计会发生些什么?

Katrina Pielli (DOE): 在2006至2011年间,有超过350兆瓦(MW)的新CHP装置安装在大学和校园中,有近150兆瓦的新CHP装置安装在医院部门 在未来五年中,我们有望看到CHP更多地部署于商业部门 [根据我们的估计,可能将有65千兆瓦(GW)CHP技术应用于商业部门

 

德克萨斯医疗中心

广泛应用
如Katrina Pielli上面所述的,CHP已广泛存在于美国商业楼宇中。 美国的一些例子包括:

• 休斯敦德克萨斯 医疗中心: 这是全球最大的医疗机构集中地,拥有14所医院、21所学术机构、3所医学院和6个护士学校。 总共48兆瓦的CHP设备集成在校园之中,以80%的效率运行。 相比于传统系统,CHP系统帮助中心实现了每年 75,000 吨的碳减排和每年超过 305,000 吨的二氧化碳减排量。

照片: 德克萨斯医疗中心

• 纽约 康奈尔大学: 一座30兆瓦的CHP电厂为250多座校园建筑供电。 该工厂运行效率达77%,并提供大学全部所需电力的85%。 每年减少碳排放量 50,000 吨。

• 圣路易斯拉克尔德煤气公司大厦: 完全独立于电力配电网的4.3 兆瓦产能,为这座总面积为 500,000 平方英尺的31层楼办公楼供应暖气、热水、电能和冷负荷。

• 拉斯维加斯里约大酒店: 4.9 兆瓦CHP系统提供50%的全年电力需求和空间供暖用生活热水。 每年可实现 1,500,000 美元的能源节省,投资回收期为5年。


在未来五年中,我们有望看到CHP更多地部署于商业部门。 根据我们的估计,可能将有65千兆瓦(GW)CHP技术应用于商业部门。

美国能源部先进制造办公室CHP部署 代理主管,Katrina Pielli。

部门
CHP电厂可大致分为三个部门: 电力部门— 生产电力用于公开出售; 工业部门 — CHP设施通常用于向工厂提供电力和蒸汽; 商业部门 — CHP设施最经常的用途,是大学校园或建筑物的供电和供热和/或空调系统。

CHP正被用于或有可能被用于许多领域,包括:
• 工业和制造业务
• 军事基地
• 监狱
• 疗养院
• 污水处理设施
•多户型住宅和住宅社区。

欲了解关于CHP背后的技术及其在美国的未来的更多信息,点击上方的标签“未来技术 — 现在”。

未来的技术 — 现在

CHP设施采用了一系列技术,而如何选择最适合的技术,其实是一个规模问题。 美国能源部先进制造办公室CHP部署代理主管Katrina Pielli表示, 各种不同的CHP技术都可以根据情况加以运用。

在低于10兆瓦的应用中,使用活塞做功发电系统的往复式内燃机被广泛使用。 而更大的系统经常使用工业锅炉、简单循环蒸汽轮机和燃气轮机。

哪些技术最适用于商业部门?

Katrina Pielli (DOE): 无论商业还是工业部门,都使用各种最适合每个现场及其能源使用需求的CHP技术。 在商业部门中,人们经常使用往复式发动机。 CHP系统往往在中型和大型商业建筑中更具有经济效益,其中系统的平均规模大约为10兆瓦。 对于如30至250千瓦的较小需求,微型燃气轮机可能更适用。

其他技术
其他类型的CHP技术包括:

• 先进工业燃气轮机: 对于高达20兆瓦的应用,其中来自大气的空气被压缩、加热,然后膨胀的能量,加上由涡轮机产生的多余能量,超过了压缩机用于发电所消耗的能量。

• 先进往复式发动机系统(ARES): 0.5-5 兆瓦的由活塞做功发电系统

• 燃料电池: 通过电化学过程产生直流电,提供一个零排放解决方案;很像标准电池,但使用不断补充燃料电池的燃料供给。

未来的目标
Katrina Pielli表示,美国已经定下在2020年将其CHP产能提高50%的目标。一项从2012年起生效行政命令要求在82千兆瓦已安装的CHP产能外,到2020年时另增加40千兆瓦的CHP设备。

在您看来,CHP能否被看作北美可持续性提高的这个大趋势中的一部分?

Katrina Pielli (DOE): CHP被看作一种能效措施。 CHP应用的运转效率在65-75%之间,这相比热电单独提供时45%的全国平均水平是一个极大的提高。 国家政策制定者、工业企业和非政府组织认为,这相比独立供热和发电堪称更为高效的清洁能源解决方案。 效率的提高带来了如降低能源成本、降低温室气体排放等诸多好处。

节省百亿 美元
美国 能源部的估测数据表明,实现这一目标将为整个国家节省大约1千万亿英热单位的燃料。 这相当于美国所有能源使用量的近1%。 用金钱来衡量,这可以为能源使用者一年节省 百亿美元。 CO2 排放量也将每年降低150万吨(MMT),相当于超过25万辆汽车的减排量。

了解关于2012年报告目标的更多信息
 





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