空冷设备发展前景3篇空冷设备发展前景 作者简介：!陈焕新，男，!"#$年生，教授，中南大学铁道校区能源与环境工程系主任，$!%%&’收稿日期：下面是小编为大家整理的空冷设备发展前景3篇,供大家参考。
本文介绍了地源热泵技术在国外的推广应用情况，根据我国的实际情况就初期投资、 能源、 环境保护和国家政策的影响等方面分析了这项技术在我国的发展优势以及在推广过程 可能遇到的问题，指出该项技术在我国具有广阔的应用前景。［关键词］地源热泵空调节能环保!前言热泵， 就象水泵能把低位水提升到高位一样可以把热从低温端传送到高温端。
它是一种可以实现蒸发器与冷凝器之间功能转换的机械， 实质上是另一种形式的制冷机。
地源热泵 （+,-.）
是以大地为热源对建筑物进行空调、 供暖和热水供应的技术。众所周知，地层之下一年四季均保持一个相对稳定的温度。
在夏季，地下的温度要比地面空气温度低，在冬季却比地面空气温度高。
地源热泵正是利用大地的这个特点，通过埋藏在地下的换热器，与土壤或岩石交换热量。
地源热泵全年运行工况稳定， 不需要其它辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热、 夏季供冷。
在冬天，管道内的流体将地下的热量抽出，然后通过系统导入建筑物内，同时蓄存冷量，以备夏用；在夏天，热量从建建筑物内抽出， 通过系统排入地下，同时蓄存热量，以备冬用。
风扇系统将冷暖空气分别送到建筑物内部的各个区间， 类似于一般的空调系统。
地源热泵一年四季均能可靠的提供高品质的冷暖空气，为我们营造一个非常舒适的室内环境。地源热泵系统按其循环形式可分为：
闭式循环系统、开式循环系统和混合循环系统。
对于闭式循系统，大部分地下换热器是封闭循环，所用管道为高密度聚乙烯管。
管道可以通过垂直井埋入地下 !’%) (%% 英尺深， 或水平埋入地下 $ ) # 英尺处， 也可以置于池塘的底部。
在冬天， 管中的流体从地下抽取热量，带入建筑物中，而在夏天则是将建筑物内的热能通过管道送入地下储存；对于开式循环系统，其管道中的水来自湖泊、河流或者竖井之中的水源，在以与闭式循环相同的方式与建筑物交换热量之后，水流回到原来的地方或者排放到其它的合适地点；对于混合循环系统， 地下换热器一般按热负荷来计算，夏天所需的额外的冷负荷由常规的冷却塔来提供。地源热泵技术目前在国外得到广泛的应用。
现在美国的家庭、银行、医院、机场、连锁旅客、超市、办公楼和学校等均有一定比例的建筑使用地源热泵，根据美国地源热泵联合会的统计， 目 前美国每年安装约 $ 万套地源热泵系统， 这个速度意味着每年可以节约 */&" 0 !%!!瓦的能量，同时每年减少 !’% 万吨温室气体的排放。
美国近年来在地源热泵方面进行了大量推广工作， 美国政府也充分肯定了地源热泵的潜力，鼓励使用这种寿命周期费用低， 温室气体排放量少的空调技术。
美国国家环保局认为地源热泵的效率在加热和冷却设备中居于前列。
美国能源部和环保局已经开始联合成立了地源热泵中心， 筹集了 ! 亿多美元资助科研项目和市场开发，目 前， 美国生产的地源热泵的公司数量达数十家［!］。尽管目前在中国也有多家研究机构对地源热泵技术的一些技术性能进行了研究， 也有部分由国外公司完成的实际工程， 在国内人们对这项技术还是比较陌生。
这项技术是否适合中国的实际情况， 发展前景究竟如何？ 这是一个非常值得讨论的问题。因此我们在对地源热泵进行技术方面研究和积累有关数据的同时，有必要对该项技术在中国应用的技术经济可行性进行系统的研究和分析。・%!・(%%( 年第 $ 期
!地源热泵技术的发展及其优点地源热泵实际上是一项非常古老的技术， 四十年代便有应用，只是近五年来相关技术的发展，使其迅速商业化。
地源热泵的名称最早出现在 !"!# 年瑞士的一份专利文献中， #$ 世纪 %$ 年代欧洲出现了利用地源热泵的第一次高潮。
在此期间， &’()*+,--和 .-/++ 根据 0)-12’ 线源概念提出了地下埋管换热器的线热源理论，但当时由于能源价格低，系统造价高，没有得到广泛应用［#］。
3$ 年代， 石油危机把人们的注意力集中到节能、高效益使用能源，使地源热泵的发展进入了高潮阶段， 此时地下埋管已由早期的金额管改为塑料管。
这个时期欧洲建立了不少水平埋管换热器的地源热泵， 但主要用于冬季供暖。4$ 年代初开始， 美国、 加拿大开展了冷暖联供地源热泵方面的研究工作， 不少文献报道了地源热泵不同形式地下埋管换热器的传热过程及模型， 并有部分工程的运行总结和性能比较。美国能源部 （567）
和美国环境保护署 （7.8）
均已确认，地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。
一方面它利用地下土壤或岩石的相对稳定的温度使取暖和空调系统在全年都能维持高效运行， 为地源热泵用户节省电费 #$9 %$:，图 ! 表示出传统空调与地源热泵的效率比。图 !传统空调与地源热泵的效率比从图 ! 我们可以看出，多区顶风系统、单区顶风系统、冷水变风系统和多区地源热泵系统的效率比分别 为 ! ;%< =>?@,’、 !;<$ =>?@,’、 ! ;#A =>?@,’ 和$;44 =>?@,’， =>?@,’ 表示千瓦耗电 ?吨制冷量。
可见，与传统空调相比，地源热泵系统的效率比最好。另一方面，在同等条件下，采用了地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。
地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少， 所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证 %$ 年，地上部分保证 A$ 年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在三年左右即可收回。
对林肯城和内布拉斯加这两处地方的 #$ 所学校进行了有关空调系统维护费用的调查。
这 #$ 所学校采用了 < 种不同的供冷方式：
地源热泵系统 （BC.）、带有热水锅炉的空气冷却器 （8DD ?BCEF）、带有热水锅炉的水冷却器 （EDD ?BCEF）、带有蒸汽锅炉的水冷却器 （EDD ?BGF）。
其调查结果如表 ! 所示［A］。表 !四种空调系统维护费用比较空调系统类型已运行的时间 （年）年维护费用平均（!?H@#・I)/*）最少（!?H@#・ I)/*）最多（!?H@#・ I)/*）BC.A#;!A!;AA#;<%8DD ?BCEF3#;44!;"4A;3"EDD ?BGF!#A;3A#;J%<;4EDD ?BCEF!JJ;$3$;3<##;4注："?H@#・ I)/* 表示每年平摊到每平方英尺空调区域的维护费用，"：货币单位，美分图 # 所示是美国乔治亚州亚特兰大市三种空调系统全年取暖和空调费用的比较。图 #乔治州亚特兰大市三种空调系统全年取暖和空调同用・!!・建筑热能通风空调万方数据
从图 ! 我们可以看出，在亚特兰大市，对每户家庭采用空冷热泵系统每年的费用是 "!# 美元， 采用普通空调系统的费用 #"# 美元， 采用地源热泵系统的费用是 $%& 美元。
可见， 地源热泵系统的运行费用相对于其它空调系统来说是相当低的。更重要的一点是， 地源热泵系统所使用的制冷剂在工厂里注入并被完全密封， 使用过程中绝无泄漏，用户任何时候均不必添补制冷剂，因而减少了对臭氧层的破坏。
该系统可用于不同结构、 不同面积的居民建筑上，可在新建筑施工时安装，也可用于旧建筑的改造，其在设计中的弹性使得它成为一个非常吸引人的空调选择。
地源热泵在去湿方面有特别的长处，因而非常适合于夏季炎热而潮湿的气候，如果在空气配送装置上加上空调器， 地源热泵在这一点上的特点将更加突出， 因此若要达到室内空气质量标准，地源热泵系统也是一个非常好的选择。地源热泵正是具有以上优势， 几乎从而广泛用于所有商业建筑，包括学校、高层建筑、政府办公楼、公寓和餐馆等等。
根据民用美国阿可拉荷马州电力公司在红河谷所作的用户调查：
如果在 ’ 分至 ’( 分之内打分，%%) 的地源热泵空调用户对其在夏天的制冷能力打 " 分以上，&$)的用户打了满分 ’( 分。!地源热泵技术在中国的发展优势!"#初期投资费用少随着改革开放的不断深入， 人们生活水症的不断提高，持续的高速经济增长导致人们对舒适生活的追求，从而使地源热泵这项崭新的技术在中国具有巨大的市场潜力。
同时我们也要注意到， 我国城市的建设步伐正在加快， 每年城镇新建住宅 !*+ 亿,! ［+］。
而在建设新建筑之前并入集中地源热泵系统，其成本要远远低于旧建筑的改造 （甚至可以低于一般空调系统！），这对我们这个 “严寒”与 “寒冷”采暖区几乎占了国土面积的 &() 和全国总建筑面积的 -() 的国家而言， 节省的费用 的巨大的。
在美国，由于能源相对的便宜 （与中国相近），而人工费用很高， 一般一个家庭的安装费用在 $((( 至 -((( 美元左右，地源热泵仍然具 强的市场竞争力。
而我国由于人工费用比较低，与西方发达国家相比，我国的基建费用低。
基建费用是地源热泵最主要的成本增加部分。
由此可见，我国与国外发达国家相比，初期投资相对要少一些。!"$能够提高城市环境质量万方数据随着人们生活水平的提高， 对生活质的要求越来越高，环保意识增强，人们开始认识到高品质的空气是人类健康的保障。
目前居民对空气污染的关注程度越来越高，城市 （包括室内）
对人们生活以及身体的影响日益受到重视，在碰到身体不适的时候，很多居民开始考虑空气因素的影响。
根据 《’%%& 年中国环境状况公报》，我国城市空气质量仍处于较重的污染水平。
据统计，世界大气污染最严重的 ’( 座城市中，中国就占了 & 席［-］，这也从一个侧面反映出我国城市空气质量不容乐观，加强空气治理，已经到了刻不容缓的时候。
目前我国的能源结构中有一个最为不利的因素，即长期以来在能源的生产和消费中煤炭的比例占 &()左右。
图 $ 是有关我国 ’%%& 年的能源消费结构［’］。图 $我国 ’%%& 年的能源消费结构为了彻底整治环境，减少温室气体排放，我国政府正在规划改变以煤为主的能源结构， 以实现可持续发展战略。
北京等城市正在考虑以电代煤的方法来解决城市污染的问题。
每千瓦电能带来 $ 至 + 千瓦热量的地源热泵将是极具竞争力的技术。
由于电力是地源热泵的唯一动力， 因此没有燃料分散燃烧所造成的大气污染。
与此同时由于厂家密封制剂。使用过程中不泄露， 不补充， 减少了 对臭氧层的破坏。
分析和调查表明， 地源热泵的应用对降低温室效应起了积极作用。
可见， 这项技术应用于中国将缓解城市空气污染问题。!"!能够缓解能源紧张问题进入新世纪，在生产力高速发展的条件下，人们越来越认识到地球上的资源和能源日益匮乏。
我国能源短缺是一个不争的事实，与此同时，我国又存在能源利用率低的矛盾。
据统计， 我国总的能源利用率约为 $()， 这仅相当 于发达国 家 -( 年代的 水平［#］。
我国建筑耗能约占总耗能的 !-)， 其中供热采暖能耗约占一半［!］。
能源短缺导致中国的能源价格越来越接近发达国家的水平。
我国要在能源每年增长率仅为 $) . -) 的条件下满足国民经济持续每年增长 ") . %)［&］， 就必须重视节能技术和节能・!’・!((! 年第 + 期
产品的开发利用， 这决定了我国必须在空调和取暖这一耗能大项上有所改进。
就地源热泵技术而言，由于热泵仅仅用来传输热量，而不是产生热量，所需要的热量有 !"# 来自 于地下， 夏天制冷时， 用来将建筑物中的热量传入地下所消耗的电力也非常少，因此地源热泵这项节能技术应用于我国可以在一定程度上缓解我国的能源压力。受到国家相关政策的支持为了减少我国由于冬季采暖所造成的大气污染，减低国内现有制冷空调的能源消耗，寻求新的低能耗、无污染的供暖制冷空调技术，国家科技部与美国能源部分别代表两国政府签署了中美两国政府地源热泵合作协议， 引 进和推广美国先进的地源热泵技术。
这对地源热泵技术在中国的推广起到巨大的推动作用。八届人大常委会第二十八次会议审议并通过了《中华人民共和国节约能源法》， 其中第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术， 这也将促进地源热泵事业的发展!。
自 从我国实施 《民用建筑节能设计标准》后， 提高了 建筑隔热保温性能，降低了建筑采暖能耗，结果是大幅度降低了地源热泵采暖方式的年运行费用， 增加了地源热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。!"##题地源热泵技术在中国推广过程中可能遇到的问任何一项新事物的出现总是要受到人们的质疑，对于地源热泵这项新技术同样可能会遇到一些阻力。
首先，中国有关地源热泵的现成技术资料不多，还缺少这方面的设计、 安装和维护技术人员， 同时，由于在中国生产地源热泵相关设备的厂家少，人们对它还比较陌生，大多抱着观望的态度，这样的情形不利于这项技术在中国的推广。其次，我国现在还没有出台促进地源热泵技术发展的相关优惠政策，这使部分想采用地源热泵系统的用户由于看不到眼前利益而采用其它的空调系统。为了鼓励用户采用地源热泵系统，我国可以提供鼓励性补贴和资助给购买地源热泵系统的用户，或者采用调整能源价格的方法，使能源价格合理化，给予这些用户一些实惠，鼓励人们采用地源热泵系统。还要说明的一点是， 世界上热泵技术比较发达的北美、北欧和中欧国家由于气候条件基本上只用于供热，对地源热泵夏季制冷工况研究较少。
而我国辐员辽阔，地处温带，冬季需供暖，夏季需供冷，而且南北地区气象条件差异很大， 同样的建筑在不同的地区，其负荷情况可能迥然不同。
因此，我们不能照搬外国的技术成果， 必须投入大量的科研经费和研究人员进行研究，使其适合中国的气候特点，这也在一定程度上延缓了这项技术在中国的推广。$结束语地源热泵技术为我们带来了巨大的契机， 它能够减少能源消耗，降低环境污染，同时能保证业主空调系统的可...
２０２１ － ０９ － １１ 。 作者简介：吴玉超，博士，高级工程师，主要从事石油化工技术开发工作。 通讯联系人：吴玉超， Ｅ － ｍａｉｌ ：
ｗｕｙｕｃｈａｏ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ 。炼化企业在“双碳”背景下的技术探讨吴玉超 １ ，史军军 ２ ，王辉国 ２ ，达志坚 ２ ，戴厚良 ３（ １． 中国石油石油化工研究院，北京 １０００１３ ； ２． 中国石化石油化工科学研究院；３． 中国石油天然气集团有限公司）摘 要：在我国正式提出“碳达峰、碳中和”宏伟目标的背景下，结合炼化企业的发展现状，针对原油炼化前、中、后端的潜在问题，介绍了炼化企业可以着力发展的方向和应用的技术，包括生物质油与化石原油共炼技术、低温热利用技术以及碳捕集技术，并对其应用前景进行了分析。指出炼化企业既需要保持稳定、可持续发展的战略定力，保障国家能源安全，也需要着眼于行业未来发展的潜力，引领创新，完成关键技术攻关和关键材料产业化布局。关键词：碳达峰 碳中和 生物质 低温热回收 碳捕集二氧化碳净零排放，即碳中和，是人类平衡自然与人 为 碳 足 迹、共 建 绿 色 生 态 的 美 好 愿 景。２０２０年９月中国明确提出２０３０年实现“碳达峰”与２０６０年实现“碳中和”的目标，展现出中国在全球气候治理中的大国责任和担当。但是长期以来，中国能源结构以化石能源为主，据统计，２０１９年煤炭消费占比５７．５％ ，石油消费占比１８．９％ ，天然气消费占 比 ８．１％ ，化 石 能 源 消 费 总 量 占 比 高 达８４．５％［ １ ］ 。２０３０年实现“碳达峰”，意味着中国非化石能源占一次能源消费比重将达到２５％左右，时间紧、难度大。石油石化行业作为实现“双碳”目标的重要一环，必须围绕能源结构转型、科技创新攻关、产业链协同降碳，深度融入践行“双碳”目标的新征程。对于炼化企业而言，既要清醒认识“双碳”目标带来的空前挑战，又要站在行业未来发展的战略高度，深谋远虑绿色产业为化工新材料带来的全新发展机遇；既要发力攻坚、源头管控减排降碳，又要破立并举、优化产业结构，探索绿色发展新思路。在路径选择上，一是加强统筹协同，深入研究减排降碳路线的技术和经济可行性；二是加快技术创新，开发减排降耗新技术，通过生产过程中的能源管理，引领低碳运行；三是调整产业结构，减油增化，带动产业链和生态圈的低碳效应。以下将简析炼化企业的发展现状，针对原油炼化前、中、后端潜在的一些问题，介绍炼化企业应着力发展的方向和应用的技术，探讨生物质油与化石原油共炼技术、低温热利用技术以及碳捕 集 技 术，并 对 以 上 技 术 的 应 用 前 景 进 行分析。１ 生物质油与原油共炼技术的开发石油在未来几十年的世界能源格局中仍将继续保持主导地位，但随着人们对环境保护的愈发重视以及环保法律法规的逐渐完善和加强，传统石油化工的生产利用方式亟待改革。在化石燃料的全生命周期中减少二氧化碳排放，成为当前石化行业面临的一大难题。解决这一难题的出路之一在于合理利用生物质（如木材、草、能源作物和农业废弃物）生产燃料 ［２ ］ 。生物质原料具有可再生、来源丰富且为碳中性的特点，可为交通运输提供多样化的清洁能源供应，极大程度地减少碳排放量。我国生物质原料储量大、来源广，种类包括农作物秸秆、农产品加工剩余物、畜禽粪便、林业剩 余 物、城 市 生 活 垃 圾、工 业 废 水／生 活 污水、餐饮废油和棉籽油等 ［３ ］ 。然而与化石原料相比，生物原料在生产加工上具有较多突出缺点。其一，生 物 原 料 的 含 氧 量 高 （质 量 分 数 高 达４０％ ），结构不稳定［ ４ ］ 。在加热过程中黏度会迅速增 加，产 生 聚 合、相 分 离、结 焦 等 现 象 ［５ ］ 。其二，生物原油含有一系列有机酸，如乙酸和甲酸等，在 生 产 加 工 过 程 中 对 仪 器 设 备 具 有 腐 蚀性 ［６ － ７ ］ 。因此，纯生物质油炼制的基础设施投资
石 油 炼 制 与 化 工 ２０２２ 年 第 ５３ 卷费用高，产能和产量低，且馏分产率和稳定性有限，在成本上无法与石油基汽柴油相抗衡 ［８ ］ 。如何大幅度降低生物汽柴油的生产成本且满足国家对生物汽柴油的质量要求是当前研究开发生物汽柴油的主要关注点。“共炼技术”是指利用现有的石油炼化设施，如催化裂化（ ＦＣＣ ）装置或加氢裂化（ＨＣＫ ）装置，将生物质油与石油原料进行联合处理，获得含有可再生成分的汽柴油、喷气燃料等油品的生产技术 ［９ － １０ ］ 。生物质油由生物质原料预先经过快速热解、催化热解或加氢热解等处理方式获得 ［１１ － １３ ］ 。共炼技术由于其环保和降本作用显著，成为近几年全球诸多炼油企业重点投资开发的生产技术。与纯生物质炼油相比，“共炼技术”中石油原料的混合提高了原料的稳定性，降低了生物质原料对仪器设备的腐蚀性，因而节省了大量生产加工装置投资，且制备的燃料质量也得到提高，更容易满足国家油品标准，具有一定经济竞争力，是一条可将生物质原料消纳的快速路径 ［８ ］ 。同时，相比于传统石油炼油技术，油品的“碳足迹”也得到了有效降低，环保贡献显著 ［１４ ］ 。“共炼技术”中，生物质油中氧含量的控制十分关键，一方面，含氧基团具有较强的极性，很容易吸附到ＦＣＣ催化剂的酸性位上，从而加快结焦并使催化剂失活；另一方面，生物质油中的氧含量过高不利于与石油馏分形成稳定相。因此，生物质油中的氧含量通常应低于７％［ ９ － １０ ， １２ ］ 。表１为不同生物热解油与石油馏分的物化参数。大量试验结果表明，将不超过２０％的生物质油与石油馏分混合在ＦＣＣ装置中共炼，产品的收率不会受到影响，且产品汽油、石脑油、轻循环油（ ＬＣＯ ）、轻质气体和烯烃等馏分组成与纯化石原油裂化结果相近 ［１５ － １７ ］ 。当掺混比例为１０％时，通过 １４ Ｃ同位素进行分析，共 炼 产 物 中 有 超 过 ７％ 的 碳 来 自 生 物质 ［１３ ］ 。从环境角度分析，共炼后炼油厂的碳足迹显著降低。
Ｙｅｚ等采用工艺模拟分析共炼燃料的全生命周期碳排放，系统考察了生物质油的来源和前处理工艺以及生物质油与原油的掺混比例和共炼工艺等因素，结果表明，相比于纯化石燃料，共炼燃料可显著减少碳排放量达到近８４％［ １８ ］ 。尽管共炼会带来１０％～５０％的成本增加，但比起纯生物质炼油，成本优势仍十分明显。同时，共炼所增加的成本大部分来自生物质油的前处理步骤，在工艺优化上仍有很大空间。表１ 不同生物热解油与石油馏分的物化参数 ［４ ， ９ － １０ ， １２ ］物化参数 热解油原料 催化热解油 加氢热解油 石油馏分水质量分数， ％１５～３０ ８．３～１１．０ ２．１～１５．９ ０．１～０．６ｐＨ ２．０～３．２ ３．７ ２．２动力黏度（ ５０℃ ）／（ ｍＰａ · ｓ ）４０～１００ ４５ １８０热值／（ ＭＪ ·ｋｇ－１ ）１６．０～２３．６ ２５～３５ ４０元素质量分数， ％ Ｃ ５４．０～５８．０ ６６．０～７３．１ ６３．０～７５．０ ８５．０～８７．５ Ｈ ５．５～７．０ ６．４～７．４ ８．１～１０．０ １１．０～１２．４ Ｏ ３５．０～４０．０ １９．５～２７．０ １３．４～２８．０ ０．３～１．０ Ｎ ０～０．４ ＜０．１ ０．４ ０．０４～０．３０ Ｓ ０～０．０５ ＜０．２ ＜０．０１ ０．０８～２．０２生物质油 － 原油共炼发展前景广阔，且经济可行，为炼化企业加速绿色低碳转型提供了方向。因此认为，共炼技术的发展应从全产业链出发，研究侧重点除了优化共炼工艺以外，还应研究以下几个方面：第一是生物质原料的物化性质和组成对产物的影响。生物质原料的物化性质直接影响着共炼燃料的组成，因此在拓展生物质原料来源的同时，建立生物质油与共炼产物的关联数据库尤为重要。第二是共炼催化剂长周期评价与优化。相比传统 ＦＣＣ 或 ＨＣＫ 的催化环境，共炼原料的成分更加复杂，对催化剂考验更加苛刻。目前文献数据结果显示，催化剂在短期（２４～４８ｈ）操作内不会失活，而长周期的运行数据鲜有报道。因而对催化剂进行长周期评价，采集相关数据信息，可为催化剂的迭代优化提供良好的支撑。第三是开发高精度、高效率且低成本的生物碳集成２
第 １ 期 吴玉超，等 ． 炼化企业在“双碳”背景下的技术探讨度检测方法 ［１９ － ２１ ］ 。现有的标准测试方法 ＡＳＴＭＤ６８６６采用 １４ Ｃ同位素分析，但其要求的测试环境较为固定，测试成本高，极大地限制了其在不同应用场景的推广 ［２２ ］ 。开发高效低成本的检测方法更有利于炼化过程中碳足迹的追踪检测。２ 炼化过程节能降耗———以低温热利用为例油品炼化是一个高能耗的过程，炼化过程中会产生巨大的碳排放量。以某炼油厂６００ｋｔ ／ａ芳烃联合装置为例，对二甲苯（ ＰＸ ）分馏装置的能耗在总流程能耗中占比最大，约４１％［ ２３ ］ 。二甲苯塔塔底加热炉装有２台大型立管箱式炉，总热负荷为１５８ＭＷ ，燃料气消耗１２ ５１０ｋｇ ／ ｈ ，约占联合装置燃料气总消耗量的６０％ 。尽管炼油厂采取了加热炉改造、热集成、更换新型塔板及内构件等措施并取得一定降耗效果 ［２４ － ２５ ］ ，但是由于芳烃联合装置自身的工艺特性，整个装置循环量巨大，造成设备大型化，精馏塔负荷高。其中，常压塔由于压力低、温位低，导致塔顶低温余热回收困难，造成大量低温热无法回收，装置能耗颇高。目前，芳烃联合装置中大量的塔顶低温热量和反应物料余热，多数情况下均采用常规的空气冷却器（空冷）冷却。空气冷却不但不能回收塔顶低温余热，还会额外消耗大量电能。通常一个带有芳烃联合装置的中型炼油厂，在空冷系统中浪费的热量高达约１１７２ＭＷ［ ２６ ］ 。因此，寻求有效的低温热回收技术，成为炼油厂节能降耗的突破点。有机朗肯循环（ ＯＲＣ ）技术可将低等级热源的热量有效地转化为电力输出，具有很好的应用前景 ［２７ ］ 。如图１所示，有机工质在蒸发系统内吸收低温热并变成较高压力的有机工质蒸气，随后进入涡轮膨胀机内膨胀做功，推动膨胀机转动，带动发电机发电；做功后的气态有机工质在冷凝器内被冷凝成液态，并送入蒸发系统循环使用。相比于蒸汽循环发电技术， ＯＲＣ有机工质的可操作温度范围更大（８０～３００ ℃ ），可利用的热源更广，发电效率更高 ［２８ ］ 。
２０世纪７０年代末，ＯＲＣ技术首次以商业目的被应用于中型地热和太阳能发电厂。目前全球已有超过２００ 家 ＯＲＣ 电厂获得认可，累计装机发电量超过１ ８００ ＭＷ ，主要安装在生物质热电联产应用、地热电站和工业低温废热电站中，技术水平不断提高 ［２９ － ３０ ］ 。由于设备布局和换热过程简单，利用 ＯＲＣ 技术高效回收汽车和船舶等移动源废热的案例也有大量报道 ［３１ － ３２ ］ 。废热回收是 ＯＲＣ的一个新兴领域，不同工业废热规模、品位差异较大，技术条件也不尽相同。目前，ＯＲＣ在炼油厂的应用仍处于尝试阶段 ［２６ ］ 。图 １ ＯＲＣ 工作流程示意２０１４年，作为全球化工行业首套工业示范机组，中国石化某炼油厂引入 ＯＲＣ发电技术对芳烃联合装置的低温热进行回收利用 ［３３ － ３５ ］ 。发电机组设计热水产量为８１５ｔ ／ ｈ ，全年发电量可达２．７５×１０７ ｋＷ · ｈ ，直接创效超过１ ６００万元，从节能减排降耗角度出发，相当于每年可减少６ ０００ｔ燃料油，即减少１４．４ｋｔ二氧化碳排放。随着我国新一轮ＰＸ装置建成投产，国内 ＰＸ 产能将趋于饱和。专利商的芳烃生产工艺技术基本完善，提高能量利用率的空间进一步缩小。通过 ＯＲＣ 技术将低温废热回收发电，不仅可以减少装置能耗，增加电能收益，而且可将电能转化成绿氢，发展新能源，对炼油厂的经济效益和可持续发展战略影响深远。ＯＲＣ厂商在设计层面应加强设备与炼油厂情况的适配度，例如，确保充足的检修操作空间、降低设备噪音强度以及优化系统控制效率等。３ 自我针对的碳捕集路线降低炼化企业的碳排放，除了炼化加工过程的节能减排，还应充分发展碳捕获和埋存（ ＣＣＳ ）／碳捕获、利用和埋存（ ＣＣＵＳ ）技术。
ＣＣＵＳ一般分为３个步骤：燃烧废气的捕集、运输和利用（如尿素生产、地下储存、食品和饮料工业、提高石油采收率）［ ３６ － ３９ ］ 。其中，碳捕集阶段成本可占 ＣＣＵＳ 系统总运行成本的 ７０％～９０％ ［４０ － ４１ ］ ，该领域也成为研究的侧重方向。“碳中和”这一复杂的系统工程，需要通过各种渠道多管齐下减碳。因而对于炼化行业而言，在保证经济与社会效益的同时，发展自我针对的碳捕集路径尤为重要。炼油厂的碳排放中约有５５％来自化石燃料（煤、燃料油和燃料气）的燃烧排放 ［４２ ］ 。燃烧过程主要发生在热电锅炉、蒸汽锅炉、工艺炉和火炬等３
石 油 炼 制 与 化 工 ２０２２ 年 第 ５３ 卷设备中，为各种炼化装置提供热源和安全保障。由于炼油厂的空间有限，设备二次改造难度大，采用像煤气化联合循环火电厂（ＩＧＣＣ ）的“燃烧前碳捕集路线”（ Ｐｒｅ－ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ）可行性不高［ ４３ － ４４ ］ 。即使预燃气体中的二氧化碳可被富集至４０％ ，巨大的投资成本也会大幅延长回报周期。相较而言，“燃烧后碳捕集路线”（ Ｐｏｓｔ－ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ）被认为是目前最成熟的碳捕集技术。该路线可直接将工业尾气中的二氧化碳进行捕集，对现有装置的影响较小，因 此 在 水 泥、钢 铁 工 业 中 得 到 了 广 泛 应用 ［３６ ， ４０ ］ 。然而，由于炼油厂燃烧废气中的二氧化碳分压较低（体积分数３％～２０％ ），且含有 ＮＯ ｘ 、ＳＯ ｘ 以及颗粒物等杂质，分离高纯度的二氧化碳是一个复杂和高能耗的过程，因此对燃烧废气中的二氧化碳直接捕集亦不经济。富氧燃烧技术（ ＯＦＣ ）是一种相对较新的碳捕集路线，最初开发于１９８２年，用于生产高纯度二氧化碳（ ＞９９％）以提高石油采收率（ ＥＯＲ ）［ ３７ ， ４３ ］ 。
ＯＦＣ 技术是指燃料在氧气或含有二氧化碳的氧气气氛中燃烧，而非空气。
ＯＦＣ废气的主要组分为二氧化碳（体积分数７５％～８０％ ）、水和其他微量杂质，采用简单的冷凝压缩即可对二氧化碳进行高效捕集，如图２所示。虽然 ＯＦＣ技术尚未在工业上广泛应用，但其具有成本低、易规模化、可改造性强等诸多优势，未来应用前景广阔。在富氧燃烧的工况下，绝热火焰温度和烟气辐射均比在空气燃烧中高 ［４４ ］ 。对于炼油厂而言，这意味着在减少燃料用量的情况下就能使富氧加热炉达到目标工况温度，同时废气中的 ＮＯ ｘ ， ＳＯ ｘ ， ＣＯ 浓度大幅降低，潜在的经济贡献和环境贡献显著。富氧燃烧技术在国内外均得到长足的发展，中试规模和工业示范规模的项目层出不穷，主要应用场景以发电厂、炼钢业为主。例 如 ２００８ 年 德 国 建 成 了 世 界 首 套 全 流 程３０ＭＷ 富氧燃烧试验装置 ［４５ ］ ；２０１１年澳大利亚建成了世界首套３０ＭＷ 富氧燃烧示范发电厂，二氧化碳年捕集量约为３００ｋｔ［ ４６ ］ 。富氧燃烧在２０世纪 ９０年代便已成为国内研究人员关注的热点。中国石化石油化工科学研究院与燕山分公司联合开发了催化裂化装置的富氧再生技术 ［４７ ］ ，其目的在于提高烧焦能力，从而增加轻油转化率。若在此基础上做进一步改进，将二氧化碳与纯氧混合烧焦，二氧化碳部分循环，即可实现催化裂化装置的高效碳捕集。
２０１１ 年，华中 科 技 大 学 建 成 了３ＭＷ 全流程富氧燃烧碳捕获试验平台， ３５ ＭＷ富氧燃烧工业示范装置于２０１５年建成，系统...
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成人教育学院
毕业设计（论文）
题 目 试论中国电力工业的现状与发展前景展望
学生姓名
熊
卫
龙
准考证号
053009210710
专
业
电力系统及其自动化
班
级
20092072
指导教师
高
晓
评阅教师
高
晓
完成日期
2011 年 11 月 15 日
目录
摘要…………………………………………………………………………………1
前言…………………………………………………………………………………1
绪言………………………………………………………………………………3 第一章
中国电力发展现状……………………………………………………4 1. 1 电力发展的回顾………………………………………………………………4 1. 2 发展现状………………………………………………………………………6 1. 3 电力科学技术水平有较大提高………………………………………………7 1. 4 可再生能源发电取得进步……………………………………………………8 第二章 发展趋势…………………………………………………………………9 2. 1 电力建设任务艰巨……………………………………………………………9 2. 2 电力发展趋势特点与发展需求……………………………………………10 2. 3 电力行业的特点……………………………………………………………11 2. 3. 1 电力行业是重要的基础产业…………………………………………11
2. 3. 2 电力行业的关联性强…………………………………………………11 2. 3. 3 电力行业具有很强的规模性…………………………………………12
2. 3. 4 电力行业是技术和资金密集型行业…………………………………12
第三章 电力行业现状及发展前景分析……………………………………13 3. 1 电力发展趋势………………………………………………………………13 3. 2 中国电力行业所面临发展机会……………………………………………14 3. 2. 1 对电力行业发展机会的几个观点……………………………………14 3. 2. 2 电力改革………………………………………………………………15 第四章 电力事业发展中存在的问题………………………………………17 4. 1 中国电力发展存在的 5 大问题………………………………………………17 4. 3 对我过电力工业发展存在问题的建议……………………………………18 4. 2 中国电力投资热潮引发的问题……………………………………………20 致
谢 …………………………………………………………………………26 附
录 …………………………………………………………………………27 参考文献 …………………………………………………………………………29
1试论中国电力工业的现状与发展前景展望
学
生：
熊卫龙 指导老师：
高晓 （ 三峡大学成教学院）
摘要：
电能是一种表现形式， 电能在现代社会里已成为人们必不可少的一部分。无论是上班还是在家， 我们时时刻刻都离不开它。
电能有许多优点：
首先， 它可以简便地转换为另一种能量。
中国电力工业自 1882 年在上海诞生以来， 经历了艰难曲折、 发展缓慢的 67 年， 到 1949 年发电装机容量和发电量仅为 185 万千瓦和 43 亿千瓦时， 分别居世界第 21 位和第 25 位。
1949 年以后我国（大陆， 下同）的电力工业得到了快速发展。
1978 年发电装机容量达到 5712 万千瓦， 发电量达到 2566 亿千瓦时， 分别跃居世界第 8 位和第 7 位。
改革开放之后， 电力工业体制不断改革， 在实行多家办电、 积极合理利用外资和多渠道资金， 运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下， 电力工业发展迅速， 在发展规模、 建设速度和技术水平上不断刷新纪录、 跨上新的台阶。
装机先后超过法国、 英国、 加拿大、德国、 俄罗斯和日本， 从 1996 年底开始一直稳居世界第 2 位。
进入新世纪， 我国的电力工业发展遇到了前所未有的机遇， 呈现出快速发展的态势。
关键词：
电力工业
现状
发展
前 言 1、 研究背景 我国电力发展的基本方针是：
提高能源效率， 保护生态环境， 加强电网建设，大力开发水电， 优化发展煤电， 积极推进核电建设， 适度发展天然气发电， 鼓励新能源和可再生能源发电， 带动装备工业发展， 深化体制改革。
在此方针的指导下， 结合近期电力工业建设重点及目标， 我国电力发展将呈现以下鲜明特点：
结构调整力度将会继续加大。
将重点推进水电流域梯级综合开发， 加快建设大型水电基地， 因地制宜开发中小型水电站和发展抽水蓄能电站， 使水电开发率有较大幅度提高。
合理布局发展煤电,加快技术升级， 节约资源， 保护环境， 节约用水，提高煤电技术水平和经济性。
实现百万千瓦级压水堆核电工程设计、 设备制造本土化、 批量化的目标， 全面掌握新一代百万千瓦级压水堆核电站工程设计和设备制造技术， 积极推进高温气冷堆核电技术研究和应用， 到 2020 年核电装机力争达到 4000 万千瓦左右。
在电力负荷中心、 环境要求严格、 电价承受力强的地区，因地制宜建设适当规模的天然气电厂， 提高天然气发电比重。
在风力资源丰富的
2地区， 开发较大规模的风力发电场； 在大电网覆盖不到的边远地区， 发展太阳能光伏电池发电； 因地制宜发展地热发电、 潮汐电站、 生物质能（秸秆等）
与沼气发电等； 与垃圾处理相结合， 在大中城市规划建设垃圾发电项目； 到 2020 年力争使新能源发电装机比重超过 4％。
预计到 2012， 全国发电装机容量 7 亿千瓦左右， 年均增长 6.7%， 其中水电1.65 亿千瓦,煤电 4.68亿千瓦,核电 1200万千瓦,气电 3500万千瓦,新能源发电 1000万千瓦。
预计 2020 年全国发电装机容量将可能超过 9.5 亿千瓦左右， 其中水电 2.46亿千瓦（含抽水蓄能 2600 万千瓦）， 煤电 5.62 亿千瓦， 核电 4000 万千瓦， 气电6000 万千瓦， 新能源发电 4100 万千瓦。
2、 目的与意义 中国电力资源较为丰富。
开发程度低， 因而开发潜力巨大， 这为电力企业的发展提供了资源基础。
近几年来， 中国电力工业发展迅速， 电力供求缺口逐步缩小， 但仍特长期存在， 并对国民经济发展的瓶颈约束不断加剧， 这为中国电力工业的发展提供了广阔的市场。
中国电力上市公司的队伍日益壮大， 公司的经营业绩日益提高。
该行业属国家基础产业， 享受国家产业政策倾斜， 行业风险小， 发展前景良好。
因此， 我们认为， 电力板块应引起投资者的充分关注,
电力应成为投资者投资组合的重要成分。
3绪言 我国电力工业在外延不断增长的同时， 产业素质不断得到提升。
火力发电技术和装备水平大幅提高， 节能、 环保、 高效成为火电机组的技术主流。
通过技术引进、 消化吸收和再创新， 超临界机组发电、 空冷机组发电等一批先进技术得到广泛应用。水电技术有了明显进步， 建成了迄今世界上规模最大的水利枢纽工程。经过 30 年的发展， 我国核电建设也有了飞速发展， 目前投入运行的 11 太核电机组装机容量约为 910 万千瓦， 在建的 24 台核电机组装机容量约 2540 万千瓦。
核电自主研发和建设能力也不断提高， 实验快堆、 高温气冷堆、 热核聚变装置等一系列科研工程项目正在积极推进。可再生能源发电技术达到了新水平， 风力发电、太阳能光伏发电建设步伐进一步加快， 目前国内已经能够生产 1500 千瓦的风机，两个兆瓦级太阳能光伏发电站并网发电已经在深圳、 上海开始试运行。
目前， 火力发电仍是我国电力发展的主力军。
2008 年我国电力装机构成中，火力发电约占 76%， 其中燃煤机组占火力发电总量的 98%， 不仅消耗了大量资源，还给环境和运输带来了巨大压力。
要想实现电力工业的健康可持续发展， 我国必须尽早解决制约电力发展的瓶颈问题。
《报告》 认为， 应该从以下几个方面采取措施。
积极解决电煤供应矛盾， 保证电力长期稳定运行。
2008 年电煤市场需求状况的剧烈变动对电力企业产生了很大影响， 电煤价格之争也对电力稳定供应形成了潜在的威胁。
为了加快协调电力企业和煤炭企业的关系， 我国应该利用目前有效需求不足、 能源价格相对较低的时机， 进一步健全电煤供应市场机制、 法律机制和企业诚信机制， 构建煤炭和电力企业“合作共赢， 和谐发展” 的合作伙伴关系， 保障电煤的长期稳定供应。
加快疏导电力价格矛盾， 创造良好生产经营环境。
我国应该抓住目前物价上涨趋缓、 煤价有所回落的有利时机， 抓紧研究和建立基于成本、 能够充分反映供求关系、 资源稀缺程度和环境损害成本的资源要素价格形成机制， 加快电力市场化建设步伐， 理顺煤电价格关系， 促进电力和煤炭市场的规范发展。
着力优化电力结构， 提高发展质量。
国际金融危机的不断蔓延， 使我国电力工业遭遇了寒冷的冬天， 同时也给我国的电力工业结构调整带来了难得的机遇。我国应抓住机遇， 大力发展核能、 风能等清洁能源， 逐步提高可再生能源比重。同时， 还应不断优化发展火电， 努力推进小火电关停工作， 切实提高能源利用效率。
4第一章 中国电力发展现状 1. 1 电力发展的回顾 当前， 我国电力行业在贯彻落实科学发展观、 加快转变经济发展方式的进程中， 对电力发展方式进行了认真的反思与回顾。
“改革开放以来， 我国电力工业以世界罕见的发展速度， 在电源、 电网、 电力装备制造、 清洁能源发展等多个领域不断实现新跨越， 整体满足了经济社会发展的电力需求。
” 中国电力企业联合会理事长刘振亚说。
请看一组最新数据：
——截至２ ０ ０ ９ 年年底， 我国电网规模超过美国， 跃居世界第一位。
２ ２０ 千伏及以上输电线路回路长度３ ９ ． ９ ７ 万千米、 公用变电容量规模１ ６ ． ５亿千伏安， 最高输电电压等级不断提升， 先后建成了７ ５ ０ 千伏、 １ ０ ０ ０ 千伏特高压、 ±８ ０ ０ 千伏直流输电线路。
——全国发电总装机容量达到８ ． ７ ４ 亿千瓦， 装机容量和发电量已经连续１ ４ 年居世界第二位。
——水电装机容量１ ． ９ ７ 亿千瓦， 稳居世界第一。
水电开发水平、 发电设备技术和坝工技术均进入国际先进行列。
——在基础产业和公用事业领域率先引入了现代监管制度。
政企分开、 厂网分开改革基本实现， 发电领域竞争态势已经形成。
——新能源发展迅猛。
风电装机连续四年翻番， ２ ０ ０ ９ 年并网风电、 太阳能发电装机分别达到１ ７ ５ ８ 万千瓦和２ ３ 万千瓦。
核电发展进入快车道， 是目前世界上核电在建规模最大的国家
——技术装备水平显著提高。
特高压输电技术取得重大突破。
直流输电、 灵活交流输电技术达到国际先进水平， 超超临界机组、 大型风冷、 循环流化床、 大型脱硫脱硝等先进技术进一步推广， 核电技术装备自主化不断实现重大突破， 电力装备制造业的国产化率大幅提升。
——电力行业供电煤耗水平已经达世界先进水平， 电网线损已经处于世界先进水平。
——国家电网、 南方电网、 华能集团跨入世界５ ０ ０ 强行列， 大唐集团接近５ ０ ０ 强的门槛。
——电力企业“走出去”从国际工程和劳务承包起步， 如今， 电力企业跨国经营， 向国外输电、 在国外经营电网、 在国外发电成为现实。
——电力企业积极履行社会责任， 率先在全国推出社会责任报告， 超过三分之二的省级供电企业在当地行风评议中高居第一位。
支撑国民经济健康发展
5２ ０ ０ ９ 年， 是新世纪以来我国经济最困难的一年， 但是， 在国际金融危机的困难形势下， 我国电力建设投资仍然同比增长近２ ０ ％左右， 电力装机同比增长１ ０ ． ２ ３ ％， ２ ２ ０ 千伏及以上电压公共变电容量增长了１ ７ ． ０ ９ ％， 继续保持较快的发展， 有力地支撑了我国经济胜利完成“保八” 目标。
２ ０ ０ ０ 年至２ ０ ０ ９ 年， 我国国民经济年均增长速度为９ ． ８ ６ ％， 全社会用电量从２ ０ ０ ０ 年的１ ３ ４ ７ ０ 亿千瓦时增长到２ ０ ０ ９ 年的３ ６ ４ ３ ０亿千瓦时， 年均增长１ １ ． ７ ％， 高出经济增长速度１ ． ８ ４ 个百分点。
“历史和国际经验告诉我们， 在经济加速成长时期， 电力在经济社会发展中的基础保障作用更加突出， 经济社会发展对电力的依赖程度越来越高， 电力消费的增长率要大于ＧＤ Ｐ 的增长率。
” 国家电网公司副总经理郑宝森说。
电力工业作为国民经济的基础产业， 也是关系国计民生的公用事业， 电力发展必须与经济社会发展相协调， 适当超前发展， 才能保...
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