第一节 产品定义及发展历程

一、热电联产的定义

热电联产是指发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式，是同时生产电、热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。

二、我国热电联产的发展历程

1、1953-1967年期间

第一个五年计划开始，进行大规模工业建设。在一些工业区内，建设了区域热电厂，由于当时缺乏热电建设经验。基建计划不落实、热负荷误差很大，致使一些热电厂的经济效益未能充分发挥。

从1953年到1967年期间，正是中国大规模经济建设的初期，也是各地电网发展的初期。一般是城市建筑密度低，热网投资大，工业热负荷为主，民用采暖热负荷很小，而工业热负荷一般是提出的偏大偏早，投产后热负荷很长时间上不来。热电厂的热化系数几乎均大于1，因而实际经济效益不高。这一时间由于以供工业为主，绝大多数热电厂选择了抽汽机组。以保证供汽供电。这一时间新投产6000千瓦及以上的供热机组容量占火电机组总容量的20％，居世界第2位。

2、1971-1980年期间

在1971年～1975年期间，由于中央政策和其他影响，工业布局分散，没有中长期的工业建设和城市规划，因而制订热电厂的发展规划没有基础，只能在短期计划中做些安排，1976年一1980年仍然没有相对稳定的国民经济中长期发展规划，但后期国民经济恢复发展较快，热电厂建设开始增加，投产供热机组97.5万千瓦，占新增火电装机的6.8%，但公用的供热机组只占23％，也就是说该阶段自备热电厂的比重增大了。

3、1981年-现在

1981年以后，中央提出到2000年工农业总产值翻两番，人民生活提到小康水平的宏伟战略目标，在能源政策上提出了节约和开发并重方针，在节约能源上采取一系列措施，积极鼓励热电联产集中供热，中央及各级地方政府中设置了节能机构，国务院建立了节能办公会议制度，国家计委在计划安排上专列了“重大节能措施”投资，支持热电厂项目建设。

第二节 产品特点及应用领域分析

热电联产它要求将热电站同有关工厂和城镇住宅集中布局在一定地段内，以取得最大的能源利用经济效益。西方和东欧国家发展热电联产已达较高水平，热电厂装机容量占电力总装机容量的30％，用于工业生产和分区集中供暖各占一半。造纸、钢铁和化学（包括石油化学）工业是热电联产的主要用户，它们不仅是消耗电热的大用户，而且其生产过程中所排出的废料和废气（如高炉气）可作为热电联产装置的燃料。城市工业区及人口居住密集区也是发展热电联产的主要对象，但要注意对当地热负荷进行分析，一般热化系数不得低于0.5（工业热负荷年利用小时数在3500小时以上，居民冬季采暖不小于3个月）。热电厂的供热距离通常不超过5～8公里。对热电联产的燃料质量（主要是含硫、磷量）有较高要求，同时厂址要选在城市盛行风的下风向，避免对城市环境的污染。略……

第三节 产业链概述

一、在产业链中的位置

热电联产产业链简图

二、相关行业简述

（一）煤炭行业简述

2009年，在应对国际金融危机一揽子计划的拉动下，我国经济增速逐季加快，投资快速增长，消费需求不断扩大，煤炭需求逐季增加。

总体上看，2009年我国煤炭行业呈现以下特点：

1、行业供求由相对宽松向供给偏紧过渡。

2009年，我国煤炭需求经历了从缓慢回升到加速增长的明显变化。特别是进入10月份以来，由于宏观经济回升向好和冬季取暖用煤需求明显增加，国内煤炭市场形势从供应相对宽松、供需基本平衡迅速向大部分地区“紧平衡”方向发展，部分地区和个别煤种有供应偏紧的趋势。

2、大规模煤炭资源整合使行业结构调整步伐明显加快。

2009年，山西等省份开始进行大规模的煤炭资源整合，使煤炭产业集中度与规模得到进一步提升，产业结构得到明显改善。

3、大型煤矿和大型企业在行业中的地位明显上升。

经过资源整合、兼并重组和煤矿新建，全国已建成了一大批具有国际先进水平的大型现代化煤矿，一大批大型企业集团快速发展壮大。与此同时，行业利润越来越向大型企业集中。2009年1至10月份，神华集团、中煤能源集团、河南煤化工集团、晋城无烟煤集团4家企业的利润占全国规模以上企业利润总额的近40％，占大型煤炭企业利润总额的60％以上;神华集团等前10家企业利润占全国规模以上企业利润总额的近50％，占大型煤炭企业利润总额的近80％。

4、进口煤炭成为国内供给的重要补充。

由于国内煤炭供给、内外煤价差距等因素，2009年国内煤炭进口量飙升，出口大幅下降。

5、煤炭市场化改革迈出关键一步。

2009年12月，国家发改委下发了《关于完善煤炭产运需衔接工作的指导意见》，取消各种形式的全国煤炭产运需衔接会。《意见》要求充分发挥企业市场主体作用，自主衔接，协商订货，并鼓励双方企业签订长期合同，煤炭价格继续实行市场定价，进一步完善煤炭价格市场形成机制。政府不再行政干预企业签订合同，不再协调电煤价格。这标志我国煤炭市场价格改革进一步深化。

2010年，我国煤炭下游行业将全面复苏，国内煤炭需求将保持相对高速增长，全年新增煤炭需求将达到2亿吨左右。2010年，煤炭新增产量主要来自大型矿井新增产能和整合完成的中小型矿井稳定生产。我国煤炭供给增量主要来自山西、陕西、内蒙古、安徽、贵州和新疆等省份，其中，山西、陕西、内蒙古增量约2.3亿吨，占增量的90％左右，其他地区增量在3000万吨左右，全国煤炭产量增加2.6亿吨左右。考虑到资源整合在全国范围展开、国内运力和煤质等因素影响，预计国内煤炭有效供给增量大约在2亿吨左右。

总体来看，全国煤炭供求总量可望实现总量均衡。预计2010年，上半年将处于“紧平衡”，下半年将基本均衡。在生产成本增加、电煤市场化和运输约束等多重因素的推动下，煤价将出现恢复性上涨。

（二）电力行业简述

2008年，受工业生产增长放缓的影响，全社会用电需求增速放缓。受此影响，电力行业投资降至2004年以来的最低点。2009年，我国经济面临周期性调整和结构性调整双重压力，全社会用电量增速进一步回落；随着前几年投资形成的生产能力陆续投产，电力供需形势将进一步缓和。预计2010年,全社会用电量将达到39806亿千瓦时，较2009年增长9.03%。由于经济发展的不同特点，全国各地区用电需求将呈现出区不同程度的上升。

2009年，全国发电量36506亿千瓦时，同比增长7%，增速同比加快1.5个百分点。其中，火电增长7.2%，加快4.2个百分点；水电增长4.3%，减缓13.2个百分点。

据统计，2009年全社会用电量同比增长6%，增幅同比提高0.8个百分点。其中，一、二、三产用电量分别增长7.9%、4.2%和12.1%，提高6、0.4和2.4个百分点；居民用电量增长11.9%，提高0.1个百分点。工业用电量同比增长4.3%，提高0.7个百分点。全国发电设备平均利用小时数4527小时，同比下降121小时。其中，火电设备平均利用小时数4839小时，下降46小时。2009年末，全国发电装机容量8.74亿千瓦，同比增长10.2%。

2009年前11个月，电力行业实现利润891亿元，同比增长2.3倍，上年同期为下降82.3%。其中，发电行业由上年同期净亏损16.9亿元转为净盈利828亿元；供电行业利润63亿元，同比下降77.8%。

第四节 产品生产技术发展现状

1、机型和规模选择缺乏科学的、因地制宜的原则

从系统整体能源利用率的角度，热负荷达不到要求的大型供热机组无论与超超临界凝汽式火电机组比，还是与以供热为主的中小热电机组比，并不节能，反而是浪费能源。从环境保护的角度考察问题更为严重。因此，发展热电联产必须因地制宜，结合实际情况来选择热电机组规模。

有条件的地方，因地制宜地建设抽－背搭配的机组，供电煤耗可大大降低。如果1×3万千瓦背压加1×3万千瓦抽凝的装机，完全可以满足供热需要，发电量不到2×30万千瓦抽凝的十分之一，能耗完全可以下降到300克/千瓦时以下，这样发电耗煤减少90%以上，对当地环境的污染就大为减轻。

对于热电联产机组，为了节能减排，在有条件的地方应该“上大压小”。如果当地热负荷大且集中，供煤供水及灰渣处理方便，环境容量又允许，经过全系统（终端）能源利用率的比较研究结果是节能环保的就应该提倡支持。对人口密集、经济发达、当地环境容量已经为负值的地区，不采取科学的态度，不考虑大、中、小型机组比例，而机械地实施“上大压小”，可能带来诸多不良后果。

2、热电联产替代分散小锅炉推进速度缓慢

我国已出台有关文件明确要求用热电联产集中供热为主的方式替代城市燃煤小锅炉，提高热电联产在供热中的比例。但目前一些地区由于热电联产替代分散小锅沪的相关支持政策不明确，在城市建设规划中没有提前配套考虑热力规划，导致一些企业为解决自身热负荷需求而建设小锅炉。

调研中发现，除部分省市刚开始编制热电联产规划外，其他一些地区对用热企业仍没有统一规划热源，鼓励热电联产替代的政策不明确。由于执行替代小锅炉政策受到企业内外购热成本差距不大的影响，用热企业主动替代的积极性不高。受原建设地政府财政税收以及环保收费等问题的制约，政府明确替代的执行力度不够。因此，热电联产替代分散小锅炉的进展缓慢。略……

第五节 产品生产工艺特点或流程

1、锅炉加供热汽轮机

由于煤燃烧形成的高温烟气不能直接做功，需要经锅炉将热量传给蒸汽，由高温高压蒸汽带动汽轮发电机组发电，做功后的低品位的汽轮机抽汽或背压排汽用于供热。锅炉加供热机热电联产系统适应于以煤为燃料。这也是我国的热电联产系统普遍采用的形式。这种系统的技术已非常成熟，主要设备也早已国产化。由于这种系统占地大，负荷调节能力差，发电效率低，一般在煤改气的热电联产中得以应用，新建燃气热电联产系统很少采用这种形式。

2、燃气轮机热电联产系统

分为单循环和联合循环两种形式。单循环的工作原理是：空气经压气机与燃气在燃烧室燃烧后温度达1000℃以上、压力在1－1.6MPa的范围内而进入燃气轮机推动叶轮，将燃料的热能转变为机械能，并拖动发电机发电。从燃气轮机排出的烟气温度一般为450℃～600℃，通过余热锅炉将热量回收用于供热。大型的燃气轮机效率可达30％以上，当机组负荷低于50%时，热效率下降显著。考虑到热和电两种输出的总效率一般能够保持在80％以上。燃气轮机组启停调节灵活，因而对于变动幅度较大的负荷较适应。目前工业燃气轮机的生产基本上来自西方国家，如GE,ALSTOM，SIEMENS,SOLAR,ABB等。

上述单循环中余热锅炉可以产生的参数很高的蒸汽，如果增设供热汽轮机，使余热锅炉产生的较高参数的蒸汽在供热汽轮机中继续做功发电，其抽汽或背压排汽用于供热，可以形成燃气－蒸汽联合循环系统。这种系统的发电效率进一步得到提高，可达到50％以上。

3、内燃机热电联产系统

当规模较小时，它的发电效率明显比燃气轮机高，一般在30％以上，因而在一些小型的燃气热电联产系统中往往采用这种内燃机形式。但是，由于内燃机的润滑油和气缸冷却放出的热量温度较低（一般不超过90℃），而且该热量份额很大，几乎与烟气回收的热量相当，因而这种采暖形式在供热温度要求高的情况下受到了限制。内燃机的生产厂家有总部这在瑞士的WARTSILANSD公司、德国的MANB&W公司以及美国的CATERPILLAR公司等。

4、燃料电池

它是把氢和氧反应生成水放出的化学能转换成电能的装置。其基本原理相当于电解反应的逆向反应。燃料（H2和CO等）及氧化剂（O2）在电池的阴极和阳极上借助氧化剂作用，电离成离子，由于离子能通过在二电极中间的电介质在电极间迁移，在阴电极、阳电极间形成电压。在电极同外部负载构成回路时就可向外供电。燃料电池种类不少，根据使用的电解质不同，主要有磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、固体氧气物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。

燃料电池具有无污染、高效率、适用广、无噪声和能连续运转等优点。它的发电效率可达40％以上，热电联产的效率也达到80％以上。目前，多数燃料电池正处于开发研制种，虽然磷酸燃料电池（PAFC）等技术成熟并已经推向市场，但仍较昂贵。鉴于燃料电池的独到优点，随着该项技术商业化进程的推进，必将在未来燃气采暖行业起到越来越重要的作用。从事燃料电池研究和开发的单位主要有美国的国际燃料电池、联信、PlugPower、AnalyticPower、Onsi和西屋等公司，加拿大Ballard公司，日本的三菱、松下、三洋、东芝、宣士电机和富士电机等公司，德国MTU公司和西门子公司等。我国也有大连化物所等多家单位从事燃料电池的研究。

第六节 国内外生产技术发展趋势分析

作为热电联产的一种方式——热电冷多联产技术，是一种趋于分布式的能源供应系统，在发达国家已有20多年的发展历史，近几年开始引起国内的广泛关注，在我国还是一个刚起步的新生事物。实际上，它是传统大型热电联产系统在规模和适用范围上的进一步拓展。也就是说，热电冷联产系统正在由以往的大中型系统向中小型系统发展，由简单的热电并供向可满足用户供暖、制冷、通风、除湿等诸多要求发展，由简单的独立发电系统向具有多种能量输出的系统发展。作为分布式能源系统的主要发展方向，联产系统的具体配置和组成形式可能多种多样，因此在流程配置和设计优化过程中更加强调系统集成与综合优化。

分布式热电冷联产系统具有分布式能源系统的所有特点，同时更易于与可再生能源结合，因此对环境的负面影响将显著下降。热电冷联产系统可独立于电网运行，也可与电网构成一个电力供应联合体，二者相辅相成，将大大增强用户电力供给的安全性和可靠性。热电冷联产系统不仅应用于建筑领域，还可以应用于工业能源领域。热电冷联产系统可以认为是在热电联产的基础上进一步发展的一种新型能源集成系统，对提高能源利用效率、减少环境污染、加强能源安全、优化能源结构起到积极作用，为实现我国短期内大幅度降低能源消耗提供有效技术手段。略……

第七节 产品生产技术发展现状

1、机型和规模选择缺乏科学的、因地制宜的原则

从系统整体能源利用率的角度，热负荷达不到要求的大型供热机组无论与超超临界凝汽式火电机组比，还是与以供热为主的中小热电机组比，并不节能，反而是浪费能源。从环境保护的角度考察问题更为严重。因此，发展热电联产必须因地制宜，结合实际情况来选择热电机组规模。

有条件的地方，因地制宜地建设抽－背搭配的机组，供电煤耗可大大降低。如果1×3万千瓦背压加1×3万千瓦抽凝的装机，完全可以满足供热需要，发电量不到2×30万千瓦抽凝的十分之一，能耗完全可以下降到300克/千瓦时以下，这样发电耗煤减少90%以上，对当地环境的污染就大为减轻。

对于热电联产机组，为了节能减排，在有条件的地方应该“上大压小”。如果当地热负荷大且集中，供煤供水及灰渣处理方便，环境容量又允许，经过全系统（终端）能源利用率的比较研究结果是节能环保的就应该提倡支持。对人口密集、经济发达、当地环境容量已经为负值的地区，不采取科学的态度，不考虑大、中、小型机组比例，而机械地实施“上大压小”，可能带来诸多不良后果。

2、热电联产替代分散小锅炉推进速度缓慢

我国已出台有关文件明确要求用热电联产集中供热为主的方式替代城市燃煤小锅炉，提高热电联产在供热中的比例。但目前一些地区由于热电联产替代分散小锅沪的相关支持政策不明确，在城市建设规划中没有提前配套考虑热力规划，导致一些企业为解决自身热负荷需求而建设小锅炉。

调研中发现，除部分省市刚开始编制热电联产规划外，其他一些地区对用热企业仍没有统一规划热源，鼓励热电联产替代的政策不明确。由于执行替代小锅炉政策受到企业内外购热成本差距不大的影响，用热企业主动替代的积极性不高。受原建设地政府财政税收以及环保收费等问题的制约，政府明确替代的执行力度不够。因此，热电联产替代分散小锅炉的进展缓慢。

第八节 产品生产工艺特点或流程

1、锅炉加供热汽轮机

由于煤燃烧形成的高温烟气不能直接做功，需要经锅炉将热量传给蒸汽，由高温高压蒸汽带动汽轮发电机组发电，做功后的低品位的汽轮机抽汽或背压排汽用于供热。锅炉加供热机热电联产系统适应于以煤为燃料。这也是我国的热电联产系统普遍采用的形式。这种系统的技术已非常成熟，主要设备也早已国产化。由于这种系统占地大，负荷调节能力差，发电效率低，一般在煤改气的热电联产中得以应用，新建燃气热电联产系统很少采用这种形式。

2、燃气轮机热电联产系统

分为单循环和联合循环两种形式。单循环的工作原理是：空气经压气机与燃气在燃烧室燃烧后温度达1000℃以上、压力在1－1.6MPa的范围内而进入燃气轮机推动叶轮，将燃料的热能转变为机械能，并拖动发电机发电。从燃气轮机排出的烟气温度一般为450℃～600℃，通过余热锅炉将热量回收用于供热。大型的燃气轮机效率可达30％以上，当机组负荷低于50%时，热效率下降显著。考虑到热和电两种输出的总效率一般能够保持在80％以上。燃气轮机组启停调节灵活，因而对于变动幅度较大的负荷较适应。目前工业燃气轮机的生产基本上来自西方国家，如GE,ALSTOM，SIEMENS,SOLAR,ABB等。

上述单循环中余热锅炉可以产生的参数很高的蒸汽，如果增设供热汽轮机，使余热锅炉产生的较高参数的蒸汽在供热汽轮机中继续做功发电，其抽汽或背压排汽用于供热，可以形成燃气－蒸汽联合循环系统。这种系统的发电效率进一步得到提高，可达到50％以上。

3、内燃机热电联产系统

当规模较小时，它的发电效率明显比燃气轮机高，一般在30％以上，因而在一些小型的燃气热电联产系统中往往采用这种内燃机形式。但是，由于内燃机的润滑油和气缸冷却放出的热量温度较低（一般不超过90℃），而且该热量份额很大，几乎与烟气回收的热量相当，因而这种采暖形式在供热温度要求高的情况下受到了限制。内燃机的生产厂家有总部这在瑞士的WARTSILANSD公司、德国的MANB&W公司以及美国的CATERPILLAR公司等。

4、燃料电池

它是把氢和氧反应生成水放出的化学能转换成电能的装置。其基本原理相当于电解反应的逆向反应。燃料（H2和CO等）及氧化剂（O2）在电池的阴极和阳极上借助氧化剂作用，电离成离子，由于离子能通过在二电极中间的电介质在电极间迁移，在阴电极、阳电极间形成电压。在电极同外部负载构成回路时就可向外供电。燃料电池种类不少，根据使用的电解质不同，主要有磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、固体氧气物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。

燃料电池具有无污染、高效率、适用广、无噪声和能连续运转等优点。它的发电效率可达40％以上，热电联产的效率也达到80％以上。目前，多数燃料电池正处于开发研制种，虽然磷酸燃料电池（PAFC）等技术成熟并已经推向市场，但仍较昂贵。鉴于燃料电池的独到优点，随着该项技术商业化进程的推进，必将在未来燃气采暖行业起到越来越重要的作用。从事燃料电池研究和开发的单位主要有美国的国际燃料电池、联信、PlugPower、AnalyticPower、Onsi和西屋等公司，加拿大Ballard公司，日本的三菱、松下、三洋、东芝、宣士电机和富士电机等公司，德国MTU公司和西门子公司等。我国也有大连化物所等多家单位从事燃料电池的研究。略……

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