燃气空调是中国空调发展方向

时间: 2007-01-27 栏目: 化学化工论文

随着经济的发展,生活的富足,空调已成为人们室内环境的重要组成条件。尤其在全球气候日益恶化、人类活动日益城市化的今天,空调越来越成为保障身体健康的必需品,而不是奢侈品。

  由于空调是一种大量消耗能源且严重依赖国家能源基础设施的设备,其产业发展方向正确与否将严重影响国民经济的发展,并在很大程度上决定区域空气质量及地球环境安全。

  因此,专家学者、政府以及国际组织应对中国空调产业发展方向给予高度重视。

  中国空调市场现状

  中国地处北温带及亚热带,四季分明,空调需求十分普遍。中国已成为仅次于美国、日本的第三大空调市场,占全世界空调市场12%。1998年中国家用空调产品销售额近300亿元、中央空调产品销售额近100亿元。10年间年增长率20%,大大高于GDP增长速度。

  空调能源消耗方面,家用空调全是用电,中央空调约有70%是用电,其余是用燃料或蒸汽。电力空调是以氟利昂类物质为冷媒,以机械压缩做功,所以这类空调又叫压缩式空调;燃料或蒸汽空调是以溴化锂为冷媒,以吸收传热做功,所以这类空调又叫吸收式空调。

  燃气空调就是以天然气等清洁燃料作能源,提供制冷、采暖、卫生热水的中央空调设备,在中国,这种设备叫作直燃机。

  中国能源现状

  中国是一个能源消费大国,1997年资源能源消费总量为14.2亿吨标准煤,其中煤炭占73.5%、石油占18.6%、天然气占2.2%、水电等占5.7%。在世界能源总消费量中,中国煤炭占2 7.9%、石油占5.6%、天然气占0.01%、水电占6.4%。

  中国能源的首要特点就是被称为“最肮脏的能源”的煤炭所占比重过大,而“环保型能源”——天然气比重极低。

  中国能源的第二大特点就是能源系统总效率极低,仅为9%,大大低于发达国家及许多发展中国家。

  中国能源的第三大特点就是电力在终端能源中所占比例低,人均装机容量只有0.22kw,而美国为3.1kw。

  中国能源的第四大特点就是煤炭发电所占比例过大,占总发电量的80%以上。

  中国环境现状

  环境有两个方面。一是地球环境,涉及气候、紫外线、海洋、酸雨等;另一方面是区域环境,涉及城市空气、水质、噪音等。

  由于中国以煤炭为主的能源结构,导致二氧化硫(SO2)和烟尘的大量排放,使中国酸雨面积达到40%;由于能源效率低,导致二氧化碳(CO2)的大量排放,中国每年CO2排放量达2400多万吨,为世界之最。 

  CO2是造成温室效应的主要原因,而燃煤所产生的氮氧化物(NOx)、SO2和烟尘更直接危害人类健康。中国大气中90%SO2、85% CO2、 67%NOx来自煤。

  由于电力空调的冷媒是氟利昂类(CFCS)物质,造成了大气臭氧层的损害,增加了紫外线对地球的照射,直接引发人类皮肤癌和白内障,并彻底破坏地球生物链。目前,中国仍有厂家在生产CFCs冷媒的空调。

地球暖化、臭氧层破坏、酸雨、海水污染、城市烟尘以及化学品对食物、饮水的污染等环境问题正严重袭击着中国,年年有增无减。

  解决能源污染的方案

  减少煤炭消耗,大量采用天然气是解决中国环境问题的技术上最佳、经济上可行、国力上可能的方案。

  天然气是矿物燃料中最清洁的能源,比如与煤炭发电相比。CO2减少58%、SO2减少100%、NOx减少81%、颗粒物减少95%、炉渣减少100%。世界各国均把天然气作为未来50年的主导能源,是人类最终全面走向可再生能源的桥梁。

  地球上天然气贮存极为丰富,已探明的贮量约150万亿 m3,估计总贮量在400万亿m’左右,可供全世界使用200年。中国八五期间探明天然气贮量6308亿立方米,1999年塔里木地区又探明天然气贮量5679亿立方米,捷报还在不断传来。根据中国第二轮油气资源评价会议预测,中国拥有天然气资源量38万亿立方米,其中陆上为29.9万亿立方米,近海为8.1万亿立方米。中国正在逐步形成四川、陕甘宁、新疆、南海4个年产量在100~200亿立方米和东部、青海2个年产量在50亿立方米以上的天然气产区。

  由于天然气清洁、便宜且易于运输,许多天然气相对贫乏的国家纷纷从国外进口天然气,1998年,世界天然气国际贸易量达15.8万亿立方米,占世界总产量的19.6%。世界上许多发达国家均是天然气进口大国,在世界天然气进口总贸易量中占有很大比例,如美国占20%、德国占19%、日本占15%、意大利占9%、法国占8%。中国也正在着手建设从俄罗斯向中国输气的管道,并在广东建立LNG进口接收站,总投资306亿元。这是一个试点工程,更多的接收站正在酝酿之中。

  鉴于天然气勘探取得重大进展,国家计委提出了大力调整能源生产结构和消费结构、加大天然气在我国一次能源中的比重的要求,并于今年年初与中国石油天然气集团向国务院提出了“西气东输”的宏伟方案,建设4200公里管道,将塔里木盆地天然气产区与上海市贯通。预计总投资1200亿左右,采取分段同步开工方式,3年左右建成通气。将彻底解决长江三角洲地区及沿线省市工业及生活用气,并将全面改善大气环境。

  目前,世界各国均在加大天然气比重,据专家估计,大约到2005年~2010年,世界对天然气的要求将超过石油,成为首要能源。

  空调能源的变迁

  电力由于使用方便,一直是各种机械设备的首选能源,空调设备亦是如此。1998年,世界中央空调设备中有80.4%是以电为能源的,另外19.6%是吸收式空调,其中约有九成是直燃式空调。日本在其经济腾飞时期的60年代末,意识到了燃气空调有削减夏季高峰电力、填补夏季低谷燃气的益处,从政府到民间一致推动燃气空调发展,大约用了10年时间,燃气空调占据了中央空调市场的85%左右,至今仍保持这一纪录。韩国在研究了日本经验之后也推动了燃气空调,迄今,其燃气空调在国内市场占有率比日本更高。

  美国由于早期电力基础设施雄厚,加之70年代由于受石油危机的影响,政府对天然气贮量抱悲观态度,燃气空调的发展受到了制约。恶果慢慢显现出来,1999年7月,连续高温导致空调用电剧增,纽约地区14个电网,有6个陷于瘫痪,数十座城市发生拉闸限电事件。专家、政府开始认真对待空调能源问题,推广燃气空调的呼声高涨。

  中国在80年代以前很少使用空调,真正大规模使用空调是1992年小平南巡讲话以后。同年6月,远大空调有限公司成功研制中国第一台直接以燃料为能源的溴化锂吸收式空调——直燃机。由于直燃机适应了夏季电力紧缺的国情,产销量年年飙升,1996年成为中国中央空调市场主导产品,超过了电力空调

。1997年开始,由于众多新建的电厂陆续投入使用,加上国企减产限产导致工业用电锐减,电力供需基本持平,1999年,春、秋季节电力出现了富余,电力部门开始实行打折售电,许多空调用户反过来倾向于购买电力空调。

  三赢的选择

  1.分析中国电力状况可以知道哪种空调更有利于国民经济。国家电力部门负责人宣布,1999年上半年,中国平均电力富余达到10%,使许多人相信中国不再缺电了。中国人均电力装机容量只有美国的7%,而美国在夏季仍然缺电,所以,中国电力过剩是假象,即使过剩,也是低水平的过剩。就在 1999年7月,全国几乎所有城市都出现了用电吃紧现象。北京最高负荷比去年同期增加120万千瓦,达到601万千瓦,其中有210万千瓦是空调负荷,空调需求一年翻了一番多;济南7月30日用电负荷达到131万千瓦,而在7月22日仅104万千瓦,空调用电负荷接近电力总负荷的40%。几乎所有城市都不同程度发生了烧坏变压器、电表、线路以及短时间发电不足而造成的停电、限电现象。停电又成为夏季报章的热门话题。

  政府决定投资3000亿元进行城乡电网改造,以扩大电力消费,这也许意味着将要投资更多的钱进行发电厂建造。而这巨额的电力建设经费其实仅仅为满足夏季1个月甚至十几天或者几天的空调高峰负荷需求。目前,中国空调用电负荷占电力总负荷20%以上,而年耗电量仅占6—7%,如此低的负荷率造成了巨大的财力浪费,并使得发电效率低下,浪费燃料。

  中国火力发电厂建造费每千瓦约6000元,电网建造费每千瓦约2000元。这笔费用如果摊到空调用户身上,比用户购买家用空调或中央空调的费用要多3—4倍,用户无法承担。如果不加上去,国民经济的巨资投入却只产生十几天或一个月的电费回报,可能连本带利都要赔进去。如果将这些成本分摊到那些不用电空调的用户身上,当然更是极不合理的。而核电厂、水电厂比火电厂建造费还要多3—6倍,可见,在一台空调后面,国家要投入多少资金。国家正在试行用电量和报装容量两部价制,在一定程度上可使电空调用户合理分摊电力建设成本。

  重要的是,国民经济没有这么强的承受能力:工业生产形势一旦好转,电力供应本来就不够,而近10年正是中国空调需求连年激增的年份。空调用电是给中国本来就匮乏的电力工业雪上加霜。天然气基础设施投资与同负荷的电力投资相比只有1/10。因此,发展燃气空调可大幅度减轻国民经济负担。

  2.分析中国环境状况可以知道哪种空调更有利于环保。煤炭已给中国造成了严重的环境问题,应该用有限的资金去将目前的燃煤火力发电厂改造为天然气火电厂,而不是去投资新建火电厂,这样中国的空气才可能渐渐恢复清新。气候变化框架条约缔约国会议要求各国二氧化碳等温室气体排放量控制在1990年水平,中国将逐步履行国际义务,以气代煤是重要措施。另外,1999年11月中国将承办第十一届保护臭氧层国际公约会议,电空调所使用的冷媒——氟利昂将进一步受到严格限制,而溴化锂是一种对环境、对人体完全无害的天然原料。因此,发展燃气空调有利于环境保护。

  3.分析市场经济可以知道哪种空调更有利于降低用户成本。燃气空调比电空调造价约高30%一70%,但由于燃气空调具备制冷、采暖、卫生热水三种功能,而电空调通常只有制冷功能,还需配套锅炉或热网,所以从增加的功能和减少的占地来看燃气空调并不贵。有一种热泵式电空调冬季可采暖,但在气温低于0℃的地区供热能力大幅度下降,效率也恶化。另外,由于燃气空调不以机械旋转而以热交换做功,维护成本低、寿命长,也相应降低了设备生命周期成本。

  运行能耗问题是专家和用户共同关心的问题。专家关心的是资源能源(即一次能源)消耗率,这涉及CO2排放。目前中国最先进的直燃机制冷系数为1.25,一般电力空调制冷系数3.0—5.0,燃料转化为最终可用电的效率在中国平均为26.5%,可见,直燃机与系数较高的电空调相当。而用户关心的是由于耗能带来的开支。过去,由于中国城市燃气管网尚不发达,燃气公司要想在用户较少、耗气量低的情况下收回投资,普遍采取高价政策,这背离了能源产销规律,国家正在加以规范。用户在关心能源价格时,应关注峰谷价这个与国际能源体系接轨的问题。在发达国家,峰谷电价一般达到10倍,峰谷气价一般达到2倍。燃气空调在夏季正好赶上峰值电价和谷值气价,日本燃气空调用户运行费用比电力空调就低1倍以上。许多昨天在发达国家发生的事,今天就发生在中国,中国己开始推行峰谷电价,许多城市也在逐步取消全年用气设备的增容基金并给予优惠气价。

  电空调所用的氟利昂在全面限制后价格节节上涨,每年为弥补泄漏所造成的开支是用户一笔不小的成本。并且,CFC、HCFC禁用日期日日逼近,设备将提前报废,美国己发生CFC走私入境事件。因此,发展燃气空调有利于降低用户成本。目前中国只有少数城市实现了全面燃气化,在暂未通气的地方,可以先用柴油作为一种过渡性燃料,一旦燃气管道铺到,改变燃料只需更换燃烧机,其接口是通用的。或者一开始就采用油气双燃料燃烧机。投资增加很少。

  在燃气空调的种种优势被人们认识之后,一种新的、更大的优势即将显示出来,这就是冷热电联产技术(CCHP),将燃气涡轮发电机与直燃机组合,效率可以提高40%。并且,CCHP的意义不仅仅在于节能,这是一场能源产业的革命:散布在千万座楼宇中的小型涡轮发电机,使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带——大电网,不再孤立而笨拙。大电网与分散的小型发电机并存被全球专家公认为投资省、能耗低、可靠性高的能源系统,是21世纪的方向。

  在国家决定能源产业政策时、在环保主义者决定行动纲领时、在用户选择空调设备时,目光会不约而同地投向燃气空调。

  燃气空调是国民经济、环保、用户三赢的选择,是国民经济可持续发展的最佳途径。