区域小型热电联产机组，在欧洲火起来不是没有原因的！

　　前言：在欧洲，尤其是德国这种地方，漫长的冬季，供暖是必不可少的。但是中国北方大多数城市，一到冬天的供暖季，城市的空气质量就实在不敢恭维，很多有钱人甚至纷纷飞到南方去，就是为了避免自己或者家人吸入太多PM2.5含量过高的空气。但是在欧洲却没有这个问题，当然，欧洲的污染的重工业确实也比较少。但欧洲，尤其德国，很多地区使用区域小型热电联产机组来进行区域内建筑的供热也是非常重要的原因。受够了国内散烧煤取暖带来的污染的各位，来看看欧洲是怎么供暖的吧。

　　什么是热电联产

　　热电联产（combined heat and power，简称CHP），顾名思义，是利用热机或发电设备（包括太阳能集热发电设备）同时产生电力和可供使用的热量。

　　在单独的电力生产中，热电厂将发电后剩余的热量，通常通过冷却塔、烟道气或通过其它方式释放到自然环境中，这些能量作为废热被丢弃，造成了一定程度上能源的浪费。相反，在热电联产中，大型热电厂或者小型区域热电联产机组的热能则被投入到工业生产或居民供热系统中使用，一方面，其显著提高了燃料的有效利用率（最高可达90%），另一方面增强了城市基础设施功能，具有十分可观的经济和社会效率。

　　热点联产的效率及经济性

　　本系列主要以建筑能源的关注点为主，因此本文主要关注较为小型的区域热电联产机组。这种机组的主要作用是为一个小区域的用户供热，与此同时发出电能供用户使用或者馈入电网。

　　热电联产的效率可以通过机组产生的电能和热能的总和除以所消耗的能量来得到。不同类型的热电联产机组，其效率也是不同的。

　　-传统机组

　　燃烧柴油或者天然气的热电联产机组是小型机组里面非常常见的类型。它的原理有点类似于汽车的内燃机，其内部主要是由发电机和换热器构成。发电机用来发电，换热器将发电时产生的热能传输到建筑内的供暖或者生活热水系统中。这类机组（即基于奥托循环或柴油机发电原理的发动机）的热电联产设备的整体效率为80％至90％。如果仅考虑发电，则设备占20％到25％。

　　-使用斯特林机组的热电联产机组

　　使用斯特林发动机的热电联产机组其实是基于200年前就已经发明的技术。燃烧不在斯特林发动机中进行，而是在外部热源中发生。例如，燃烧器加热密封的斯特林发动机的气缸，气缸内部的气体，其体积由于交替的加热和冷却阶段而波动，并产生机械功。然后，发电机将其转换为电能。同时，获得释放的热能可以被用来向建筑供应热能。斯特林发动机的热电联产效率约为85％。如果仅查看发电量，则与此文介绍的设备相比，发电量最低，仅占12％至15％。

　　-燃料电池机组

　　燃料电池不是典型的热电联产机组使用的设备，但它仍然属于热电联产的范畴。它基于氢和氧气的电化学过程，也可以同时产生电和热。使用燃料电池的效率约传统热电联产系统的85％，然而，燃料电池有着相对普通热电联产机组非常高的发电比例，可以达到60％。因为即使在小型节能建筑中，这也可以实现相对较高的发电出力，从而在电价较高的情况下实现更经济的运行。

　　结论

　　整体来看，即使机组的技术多种多样，但是热电联产仍然是效率非常高的一种技术。其最高的能量使用效率或者能量转化效率可以达到90%，这与普遍不超过40%的传统火电厂相比，是一个非常高的数字。而且目前区域热电联产机组很多都接入城市天然气管网，燃烧天然气发电供热，能够减少很多硫等物质的污染，对城市的环境的改善，尤其对于北方的冬天普遍燃煤取暖的城市的环境来说，更为有帮助。