區域小型熱電聯產機組，在歐洲火起來不是沒有原因的

前言：在歐洲，尤其是德國這種地方，漫長的冬季，供暖是必不可少的。但是中國北方大多數城市，一到冬天的供暖季，城市的空氣質量就實在不敢恭維，很多有錢人甚至紛紛飛到南方去，就是為了避免自己或者家人吸入太多PM2.5含量過高的空氣。但是在歐洲卻沒有這個問題，當然，歐洲的汙染的重工業確實也比較少。但歐洲，尤其德國，很多地區使用

關鍵詞：建築節能 熱電聯產 環保 燃料電池

一、什麼是熱電聯產

熱電聯產（combined heat and power，簡稱CHP），顧名思義，是利用熱機或發電設備（包括太陽能集熱發電設備）同時產生電力和可供使用的熱量。

在單獨的電力生產中，熱電廠將發電後剩餘的熱量，通常通過冷卻塔、煙道氣或通過其它方式釋放到自然環境中，這些能量作為廢熱被丟棄，造成了一定程度上能源的浪費。相反，在熱電聯產中，大型熱電廠或者小型區域熱電聯產機組的熱能則被投入到工業生產或居民供熱系統中使用，一方面，其顯著提高了燃料的有效利用率（最高可達90%），另一方面增強了城市基礎設施功能，具有十分可觀的經濟和社會效率。

熱電聯產的效率

二、熱電聯產的效率及經濟性

本系列主要以建築能源的關注點為主，因此本文主要關注較為小型的區域熱電聯產機組。這種機組的主要作用是為一個小區域的用戶供熱，與此同時發出電能供用戶使用或者饋入電網。

熱電聯產的效率可以通過機組產生的電能和熱能的總和除以所消耗的能量來得到。不同類型的熱電聯產機組，其效率也是不同的。

- 傳統機組

燃燒柴油或者天然氣的熱電聯產機組是小型機組裡面非常常見的類型。它的原理有點類似於汽車的內燃機，其內部主要是由發電機和換熱器構成。發電機用來發電，換熱器將發電時產生的熱能傳輸到建築內的供暖或者生活熱水系統中。這類機組（即基於奧托循環或柴油機發電原理的發動機）的熱電聯產設備的整體效率為80％至90％。如果僅考慮發電，則設備佔20％到25％。

- 使用斯特林機組的熱電聯產機組

使用斯特林發動機的熱電聯產機組其實是基於200年前就已經發明的技術。燃燒不在斯特林發動機中進行，而是在外部熱源中發生。例如，燃燒器加熱密封的斯特林發動機的氣缸，氣缸內部的氣體，其體積由於交替的加熱和冷卻階段而波動，併產生機械功。然後，發電機將其轉換為電能。同時，獲得釋放的熱能可以被用來向建築供應熱能。斯特林發動機的熱電聯產效率約為

- 燃料電池機組

燃料電池不是典型的熱電聯產機組使用的設備，但它仍然屬於熱電聯產的範疇。它基於氫和氧氣的電化學過程，也可以同時產生電和熱。使用燃料電池的效率約傳統熱電聯產系統的85％，然而，燃料電池有著相對普通熱電聯產機組非常高的發電比例，可以達到60％。因為即使在小型節能建築中，這也可以實現相對較高的發電出力，從而在電價較高的情況下實現更經濟的運行。

結論

整體來看，即使機組的技術多種多樣，但是熱電聯產仍然是效率非常高的一種技術。其最高的能量使用效率或者能量轉化效率可以達到90%，這與普遍不超過40%的傳統火電廠相比，是一個非常高的數字。而且目前區域熱電聯產機組很多都接入城市天然氣管網，燃燒天然氣發電供熱，能夠減少很多硫等物質的汙染，對城市的環境的改善，尤其對於北方的冬天普遍燃煤取暖的城市的環境來說，更為有幫助。

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