1　緒論

1.1　研究背景與意義

中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，是世界上最大的煤生產(chǎn)國(guó)及消費(fèi)國(guó)。而且中國(guó)從20世紀(jì)90年代初期的石油凈出口國(guó)成為目前世界第二大的石油消費(fèi)國(guó)，石油消費(fèi)量?jī)H次于美國(guó)。從圖1-1可以看出，中國(guó)能源消耗中，化石能源（煤、石油、天然氣）　占據(jù)了大約93%的比例，其中煤占71%，與歐盟及美國(guó)的能源格局差別很大。結(jié)合我國(guó)人口眾多的特殊國(guó)情來(lái)看，我國(guó)的能源危機(jī)相對(duì)更加嚴(yán)峻。必須意識(shí)到，我國(guó)現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須改變，應(yīng)逐步向未來(lái)能源結(jié)構(gòu)過(guò)渡。

盡管國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)在積極建設(shè)核電站并發(fā)展各種可再生能源，但是在中長(zhǎng)期煤電將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。燃煤發(fā)1度電將有1 kgCO2排放量量及其他溫室氣體和污染物。因?yàn)槊禾肯M(fèi)比重較大，導(dǎo)致我國(guó)CO2排放強(qiáng)度相對(duì)較高，常規(guī)燃煤造成的SO2和煙塵排放量約占排放總量的70%～80% 。［3］相對(duì)落后的煤炭生產(chǎn)方式和消費(fèi)方式，加大了環(huán)境保護(hù)的壓力，這種狀況持續(xù)下去，將給我國(guó)本來(lái)脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)更大的威脅。生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的基本課題。保護(hù)環(huán)境、合理利用自然資源、削減能源耗費(fèi)和提供健康、舒適的人居環(huán)境成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

圖1-1　中國(guó)能源消耗比例［1-2］

相比之下，太陽(yáng)能是一種分布廣泛、可持續(xù)的能量來(lái)源，而且其應(yīng)用一般對(duì)環(huán)境無(wú)污染。但是由于其具有能量密度相對(duì)較低（晴天，在地球表面密度最高一般為1 kW左右）、間歇性（只有白天可以獲得）以及分布不均勻（大部分分布在北緯30°到南緯30°）等缺點(diǎn)，若要成為主要能源供給方式，必須將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成其他形式，例如電能或者熱能等。

隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)居住舒適度的要求越來(lái)越高，制冷與供熱需求也越來(lái)越大。冷熱電聯(lián)產(chǎn)（Combined Cooling，Heating and Power System，CCHP）是指熱電冷三種不同形式的能量的聯(lián)合生產(chǎn)。這是一個(gè)建立在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（Combined Heating and Power，CHP）基礎(chǔ)之上的概念。與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)稍有不同的是，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)將熱能或電能/機(jī)械能進(jìn)一步利用，提供空間或過(guò)程冷量。在一些文獻(xiàn)中，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也稱為三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，在建筑領(lǐng)域中稱為建筑冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（BCHP）。近年來(lái)，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)常常與分布式能源系統(tǒng)（Decentralized Energy Resources，DER）相聯(lián)系，三者之間的關(guān)系見(jiàn)圖1-2，但是兩個(gè)類別之間沒(méi)有非常清晰的界限。［4］

圖1-2　冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與分布式能源系統(tǒng)的關(guān)系

相對(duì)于大型集中化的發(fā)電站及常規(guī)就地電驅(qū)動(dòng)空調(diào)，分布式的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢(shì)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。

（1）節(jié)約能源。一方面相對(duì)于典型大型發(fā)電站30%～45%的能量利用率，三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，根據(jù)介質(zhì)的不同溫度加以利用，盡可能減少系統(tǒng)的可用能損失。最終總能利用率可以達(dá)到70%甚至超過(guò)90%。在獲得相同的電量及熱量的情況下，三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通常消耗更少的一次能源，進(jìn)而減少燃料投資。

（2）減少排放。一方面部分三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用更加先進(jìn)的技術(shù)，例如燃料電池和微燃機(jī)，另一方面三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用清潔能源，例如太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和地?zé)崮艿取?/p>

（3）增加能源網(wǎng)絡(luò)的可靠性。該特性主要由于其分布式的特點(diǎn)。集中式系統(tǒng)在遇到氣候?yàn)?zāi)難或者恐怖襲擊時(shí)會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)崩潰，而分布式能源系統(tǒng)則能夠彌補(bǔ)這一不足。