微型热电联产适用于家庭的热电联产盐雾试验机

微型热电联产----适用于家庭的热电联产

微型热电联产----适用于家庭的热电联产 2011年12月09日 来源： 　1 微型热电联产的机遇　　热电联产是一项成熟的技术，它能高效地使用能源从而减少用户的能源开支和对环境的排放量。热电联产的优点已得到广泛的认可，该技术也已被广泛使用，它的工作方式是利用发电过程中产生的热而不是将它排入大气，这使燃料的有用能大大地增加，热电联产电站与英国煤电站相比，燃料中有用能的比例从35%上升至85-90%。英国政府和欧洲委员会都已认识到热电联产的优势并已将扩大热电联产能力作为他们降低二氧化碳的对策中一个关键部分。这一点在一个政府提出的2010年前达到10GWe热电联产能力的目标和欧盟提出的在2010年前从热电联产中获得18%电力的目标中反映出来。这些雄心勃勃的指标需要有两倍的全欧生产能力。　　热电联产的关键问题是电站的热输出要与当地的热需求相当，热需求的变化从几百MW到几十kW不等，而且一般来说在这范围内都可以有相应的热电联产系统，然而在英国，市场几乎完全受限于那些需要50kWe以上电力并且全年的电力与热能需求相匹配的地区。　　这一限制是热电联产的经济因素作用的结果，所有权的成本很大程度上是固定的，而节省额是与运行的小时数成比例，具有给定的效率、大小和投资额（所有由使用的发电技术决定的因素，如燃气、引擎、燃气涡轮）的系统需要最少的运行小时数以使他们本身的投资合理化。在英国，超过100kWe的设备每年最少运行时间大约为4500hr；低于100kWe的则很少有设备具有经济效益，这对热电联产在市场的发展带来很大的障碍。　　在英国用于家庭季节性取暖的热量为总供热量的40%，每年为此所供应的热量约480TWh，但由于英国每年取暖时间少于3500小时，致使这一市场被排除在传统的热电联产之外，不过这并不排除家用热电联产(或微型热电联产)。所需要的是一项比现有系统投资低、运行成本低的技术以及一定的市场，而这也是有可能的。这份报告分析了英国燃气技术与研究中心为确立这种产品的可行性而开展的研究工作。2 英国燃气技术与研究中心的微型热电联产　　英国燃气技术与研究中心的微型热电联产方案中对以下几点作了论述：对最佳的系统特性的确认；对大多数合适的原动机技术的选择；对这一概念的阐述以及对广泛使用微型热电联产的意义的综述。这些活动将在以下作详细的分析。2.1 住宅内热电联产的模拟　　英国燃气技术与研究中心在英国15个有代表性的家庭里安装了能源监测装置以研究家庭能源的使用情况。在两年多的时间里监测装置每隔一分钟收集一次热和电力需求的数据，开发了一项运用这些能源需求数据的微型热电联产系统的计算机模拟，它可以使我们更好地了解民用市场上的微型热电联产设备的最佳特性。　　对电力需求数据的研究使我们有重大的发现，虽然一个家庭的电力需求曲线上有许多峰值，但分析表明，满足峰值时的电力需求几乎没有任何经济价值。　　尽管按典型的需求量来看，存在6kWe以上的峰值负荷，但这些峰值的持续时间很短，因此在这些水平上使用的能源数量实际上是相当低的，70%的用户电力消耗量低于1kWe就可以说明这一点。从理论上说，这一部分的电力需求可以由一部1kWe的发电机来满足。当超过1kWe时，通过增加电输出而获得的节约大幅度下降，因此使用大于1kWe的引擎几乎无经济优势可言。许多用户的电力需求数据的另一个特点是一般在夜晚和空闲时段里电力需求低于100W，而这时没有明显和持续的负载，许多发电机在技术上有最小功率的限额，这意味着任何低于这个限额的负载是无法满足的，这一点将减少由微型热电联产提供的电力的份额。　　为了进一步理解微型热电联产的潜能，必须将电力和热的需求分布结合起来分析，英国燃气技术与研究中心已采用了一项用先进技术的模型化方法来监测受监测的用户全年内的瞬时热电需求，以此来模拟微型热电联产系统的运行。　　要节约能源和成本，最理想的情况是热能和电力的同时需求，而且最好其比率与现有的发电机技术的输出相匹配。然而住宅的能源需求很少能符合这一要求，我们面临的挑战是优化系统的特性来最大限度地满足绝大部分时间内的需求，用户多余的部分电力可以用于水加热或通过网输给其它用户，从装置输出的热能则不那么能变通。这样做在经济上既不可行，倾泄热量对环境也不利，而且将热能输送到其它用户也毫无实际意义。因此在模拟中，发电机的运行是取决于住宅的热需求。假定电力输出的变化与热能输出成比例，那么电效率和总效率在系统输出变化时是恒定的。对一系列的受监测住宅的模拟表明，由微型热电联产装置提供大约30-75%的住宅电力需求量是现实的，而且具体能达到的水平取决于住宅的许多因素，诸如采用的加热方式，隔热和所使用器具的标准及使用，在夏季的几个月内的运行主要限于满足家庭对热水的需求。　　对监测到的数据作详细分析可以确认，一套在英国家庭的微型热电联产系统应提供500-1000We的电力输出，该系统必须与主要的电力供应

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