[发明专利]基于能源消费总量控制的大系统节能减排方法

说明书

(一)技术领域：

本发明基于能源消费总量控制的大系统节能减排方法涉及一种把城市和火电站视为一个大系统的能源消费总量控制节能减排方法。

(二)背景技术：

“十一五”末期，当各地采取多种措施甚至不惜拉闸限电才勉强将能源强度下降了近20％时，能源消费总量却突破了30亿吨标煤，30亿吨原本是2020年的预期，仅靠能源强度(单位GDP能耗)和碳强度(单位GDP二氧化碳排放量)难以管住能源消费总量。

中国面对来自国际社会要求绝对量减排的强大压力。

燃煤火电机组的燃煤量占全国煤炭总消费量的一半以上，发电量约占80％，是碳排放的第一大户；2005年以后投产的燃煤火电机组基本上都是超临界机组或者超超临界机组，其发电热效率主要分布在38％到42％；研发更高参数的燃煤火电机组仍然是燃煤火电机组节能减排的重要途径，例如研发中的35MPa/700℃/720℃参数的高效超临界机组的发电热效率预计可以比27MPa/600℃/600℃参数的超超临界机组提高3.2％；超超临界机组随机组负荷率的降低，汽轮机热耗会有较大幅度上升，从额定负荷降到50％负荷汽轮机热耗约上升5％，从额定负荷降到30％负荷汽轮机热耗约上升10％；现有技术基本上是在电站热力系统范围内寻找节能减排的途径。

上海市2000年在国内最早推出居民分时电价，平时段0.617元/kWh，低谷时段0.307元/kWh，居民低谷时段用电约占居民总用电量的1/3；居民用电平均供电成本约为0.89元/kWh，由于低谷时段汽轮机热耗增加和机组厂用电率增加，供电成本更高于平均供电成本。

现有技术采用分时电价的主要目的是减小供电负荷的峰谷差，现有技术超临界燃煤火电机组通常的调峰能力为50％。

近年风电的装机容量已居世界第一位，风电具有随机性、间歇性、甚至反调峰特性，夜间脱网、弃风现象普遍，全国大约有1/3的风电未能接入电网。

(三)发明内容：

所要解决的技术问题：

靠交叉补贴维持多年的超低低谷电价其实是一条高能耗、高碳排放的技术路线。由于超低低谷电价已经低到用电加热水比用天然气加热水更便宜，加上用焦耳热加热水的电热水器售价低廉、自动化程度高、有贮存热水功能，过半的居民低谷电用于水加热、水贮热，电能又转换回热能，经热-电-热两次转换，总热效率不到40％，与天然气直接加热水相比，能耗为2.5倍，碳排放更超过2.5倍。跳出电站热力系统的圈子，把城市和火电站视为一个能源消费大系统，寻找大系统能源消费总量最小化的潜力。

现有技术采用分时电价的主要目的是减小供电负荷的峰谷差来适应现有技术超临界燃煤火电机组约为50％的调峰能力，开发现有技术的超临界燃煤火电机组的深度调峰技术使减少或者停止低效的热-电-热两次转换成为可能；超临界燃煤火电机组的深度调峰能力还可以减少或者避免风电脱网、弃风现象。

解决其技术问题采用的技术方案：

本发明基于能源消费总量控制的大系统节能减排方法把沿江城市和火电站视为一个大系统，将沿江布置采用江水直流冷却的汽轮机凝汽器的循环水排水用作城市自来水的水源，一台1000MW的燃煤火电机组的循环水排水在额定负荷下在汽轮机凝汽器内的吸热量达3688GJ/h，也就是可以把流量达100000t/h的循环水升温9.5K。自来水升温9.5K，特别在冬季可明显改善居民生活体验，减少用低谷电加热水的需求；在夏季自来水可以升温到30℃或者更高，无需电加热可直接用于洗浴。“在我国，凡是相对于当前主力在役能源的形式有大的变革，且占到相当份额、能减少污染、降低二氧化碳排放的能源，都应该叫‘新能源’。”这一巨大的热量从电站热力系统范围内看是无可避免的冷源热损失，从大江取循环水，汽轮机凝汽器的循环水排水返回大江，给大江带去的只是热污染；换一个角度，把沿江城市和火电站视为一个大系统，为水厂提供微热水，这一巨大的热量就成为无二氧化碳排放的‘新能源’。