北京市燃气空调推广应用分析

李德英 赵秀敏 郝有志

摘要：对照有关设计规范、规程，对分户热计量采暖设计存在的若干问题包括室内计算温度的取值、户间传热负荷与建筑总热负荷的关系、户用热量表的设置、散热器恒温阀（传感器）选择与设置、埋地采暖热水管水流速度的控制、垂直共用立管重力水头值计算、住宅内公共用房采暖系统与热计量装置的设置、塑料管壁厚选择与注写以及热费征收等进行了认真思考和有益的探讨，并提出了具体意见和建议。

关键词：燃气空调 电力空调 洁净能源

1 北京市能源现状及规划

1.1 北京市能源现状
　　北京是一个拥有1200多万人口的特大城市, 同时又是一个重化工业占有较大比重的工业城市，每年消耗大量的能源。根据有关统计资料, 2001年全市终端能源消费量为4312.7万吨标煤，其中固体能源（含焦炭）约为36.7%，液体能源约为22.4%，气体能源约为4%，热力约为2.7%，电力约为31.1%，其它能源约占3.1%。在终端能源中绝大部分电力、热力是市内以煤为燃料的发电厂和供热厂产生的，还有约一半的电力是市外调入的。在终端能源消费量中，燃料消费量约为2138.04万吨标煤，其中原煤、焦炭、洗煤等固体燃料1405.25万吨，约占65.7%；汽、煤、柴油等液体燃料529.82万吨，约占24.8%；天然气，液化石油气、人工煤气等气体燃料202.97万吨，约占9.5%。

1.2 北京市天然气现状与规划
　　根据北京市天然气发展计划，2000-2005年 北京市各类用户的天然气用气负荷汇总见表1.1。

表1.1　2000-2005年天然气用户用气量预测表（ 单位：万立方米）

项目		2000年		2001年		2002年		2005年
		用气量	比例	用气量	比例	用气量	比例	用气量	比例
居民、公服		44533	40.85%	50225	36.64%	55918	31.28%	80491	19.86%
工业		7428	6.81%	9382	6.84%	13952	7.81%	53548	13.21%
采暖制冷	采暖	50553	（93.25%）	66635	（92.82%）	94885	（94.77%）	145759	（96.15%）
	制冷	3000	（5.53%）	4400	（6.13%）	4400	（4.39%）	5842	（3.85%）
	直燃机	659	（1.22%）	758	（1.05%）	842	（0.84%）
	小计	54212	49.73%	71793	52.37%	100127	56.01%	151601	37.40%
汽车		2847	2.61%	5694	4.15%	8760	4.90%	19710	4.86%
热电联产								100000	24.67%
合计		109020	100%	137094	100%	178757	100%	405350	100%

1.3北京电力供应与使用现状
　　到1999年底，北京市全社会用电量达344.13亿千瓦时，人均用电量为3129千瓦时，人均生活用电量324千瓦时。最大供电负荷达6022兆瓦。一、二、三次产业和居民生活用电的比重为3.99：51.76：31.87：12.37。
　　北京市电力工业局根据北京经济和社会发展规划及历年用电增长的情况，采用分产业产值单耗法预测净用电量，如表1.3。

表1.3　北京市净用电量预测（单位：亿千瓦时）

项目	2005年预计	2000-2005年 增长率（%）	2010年预计	2005-2010年 增长率（%）
第一产业	10.56	0.57	11.78	2.20
第二产业	182.76	3.25	211.97	3.01
第三产业	155.85	8.71	226.15	7.73
居民用电	70.24	12.11	113.59	10.09
全社会净用电	419-423	6.35-6.57	563-584	6.08-6.63

　　计及厂用电量（8％）,线损电量（2％）以及十三陵抽水蓄能电站抽水电量9.04亿千瓦时／年后，北京供电最大负荷预测结果如表1.4。北京市用电负荷特性变化情况见表1.5。

表1.4　北京市供电最大负荷预测对比表（单位：兆瓦、%）

	1999年	2000年		2005年预测		2010年预测
	实际值	绝对值	增长率	绝对值	增长率	绝对值	增长率
中方案	6022	6250	3.79	8600	6.59	11600	6.17
低方案	6022	6100	1.30	8000	5.57	10500	5.59
高方案	6022	6500	7.94	9100	9.19	12400	6.38

表1.5　北京市用电负荷特性变化预测结果

	1998年	2000年	2005年	2010年
最大峰谷差（MW）	2081	2300	3200	4000
平均负荷率	0.828	0.81	0.80	0.79
最小负荷率	0.557	0.54	0.53	0.52

　　由于产业结构调整、第三产业及居民生活用电的迅速增长，以及电空调等调温设备的普及，使北京市的高峰负荷骤增，1997年以来，北京用电负荷的夏季高峰开始大于冬季高峰，出现大负荷的时间逐年增多，年平均负荷率逐年变小，峰谷差逐年增大，预计到2005年，北京电力负荷达到9100兆瓦，北京地区电源在扣除因各种原因出力受阻之后，实际可参加平衡的供电能力为3066兆瓦，需要接受外来电力6034兆瓦，比重为66％；到2010年，北京地区电力负荷达到12400兆瓦，区内电源可供5258兆瓦，需从区外受电8611兆瓦，比重为69.4%。
　　为了提高首都地区供电的安全可靠性，在大力加强电网建设的同时，在有关条件允许的前提下，在区内适当建设一定容量的燃气蒸汽联合循环的调峰电厂是需要的，同时须大力发展燃气空调以缓解和调节夏季高峰负荷。

2 国内外燃气空调发展的现状与前景

2.1 国外燃气空调发展现状
　　以燃气为能源的空调设备简称燃气空调。广义上的燃气空调有多种方式：燃气直燃机、燃气锅炉+蒸汽吸收式制冷机、燃气锅炉+蒸汽透平驱动离心机、燃气吸收式热泵、CCHP（楼宇冷热电联产系统）等。燃气直燃机是采用可燃气体直接燃烧提供制冷、采暖和卫生热水。燃气直燃机能源转换途径少、技术成熟且行业发展迅速、应用普及，因此常规意义的燃气空调专指燃气直燃机。各种可燃气体中天然气储量最为丰富且最为清洁，因此燃气直燃机普遍燃用天然气。
　　燃气空调与电力空调相比具有如下优势：功能全、设备利用率高、综合投资省；设备能源利用率高、运行费用省；天然气为清洁能源、燃烧后产生的有害气体很少；机械运动部件少、震动小、噪音低、磨损小、使用寿命长；制冷工质为溴化锂的水溶液，价格低廉且无公害；最为重要的是：大量使用燃气空调不仅有利于改善供电紧张状况，而且对于提高电力负载率，改善电力峰谷平衡率都有十分可观的效果，这不仅能解决能源综合利用减少资源浪费，而且对于提高电力设备运转利用率和有效控制电力设备投资盲目增长，降低电力成本和稳定供电能力都有显著的经济效益和社会效益；另外，大量使用燃气空调对于有效平衡燃气季节峰谷、提高燃气管网利用率、降低供气综合成本起到不言而喻的作用。由于使用方便，电力一直是各种机械设备的首选能源，空调设备亦是如此。直到20世纪60年代末，燃气空调才正式登上空调制冷技术舞台。因其相对电力空调的诸多优势使得燃气空调在短短三十年中以日本为突出代表得到了迅猛发展。

2.2 我国燃气空调的发展现状
2.2.1燃气空调的生产现状
　　从1992年我国生产出第一台30×104kcal/h燃气双效溴化锂冷热水机组，1993年生产出第一台30×104kcal/h燃油型吸收式冷热水机组以来，我国燃气空调发展很快，近年来，我国的直燃式溴化锂吸收式制冷机发展迅速，发展现状如表2.1所示。

表2.1　近10年来我国溴化锂吸收式机组的生产数量

年度	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000
总台数	1000	1500	2505	3049	3575	2780	2600	2300
直燃机台数		240	765	1230	1341	1529	1352	1230

　从上表可知，直燃机约占吸收式制冷机的50%，在直燃机组中由于国家能源政策的调整，燃油机组从98年的63.6%下降到57.7%，燃气机组从98年的36.4%上升到42.3%。 随着我国天然气工程的启动以及燃油政策的调整，燃气机组的比例将迅速上升。
　　我国的燃气空调起步晚，但发展快，特别是技术进步使我国吸收式制冷机的生产摆脱了过去缓慢发展的局面，迈向了国际水平。我国的直燃机经过几年的发展， 在性能质量上进入了世界先进行列，生产规模、数量已上升为世界第二位。在1999年的全世界生产的6830台吸收式制冷机中，我国占了31%。
　　国产直燃机的性能已接近或达到了世界先进水平。我国制造的直燃机的许多关键指标已接近或达到（甚至某些关键指标超过）日、美等发达国家先进水平。
2.2.2 燃气空调的使用现状
　　中国燃气空调自1994年在北京开始投入运行以后，燃气空调的发展随着华北及西北各城市燃气的发展而发展，特别是在1997年陕气引入京津地区后，燃气空调在京津地区得到较快发展，在1997年和1998年京津地区燃气空调销售额约占中央空调主机销售总额的30%。但于1999年，因工业用电的锐减使中国电力出现了相对富余，电力部门实施了一系列优惠售电措施，而因中国各城市燃气部门正处在企业改制过程中，还未意识到或还未来得及制定燃气空调的推广措施。因此1999年和2000年燃气空调销售市场比率有所下降，许多空调用户反过来倾向购买电力空调。

　　总之，因中国的燃气事业起步较晚，前几年全国燃气发展速度也较慢，燃气空调占整个空调的比率还很低，目前燃气空调所耗燃气占燃气总消耗的比率更低。就发展燃气空调较好的北京市来说，2000年燃气空调所耗燃气占北京市全年总耗气的比率不到2%。

2.3 燃气空调的发展前景
　　燃气空调的发展首先取决于燃气本身特别是天然气的发展，如今全球能源专家已充分认识到天然气将是21世纪的全球能源。因天然气是一种使用方便、安全、供应可靠的生态性燃料（热值高、污染少，温室效应指数低），加上其资源潜力巨大（全球已知的天然气储量的生命期还有100多年，近些年每年探明的天然气储量几乎呈几何级数递增）。全世界约有20个国家在过去的十年左右的时间里大量投资或全面修订他们的能源政策，以鼓励对天然气的使用。进入21世纪后，天然气的使用量将持续大幅度增加。天然气在世界各国经济发展和社会文明进程中将扮演越来越重要的角色。
　　因燃气空调的巨大经济效益和社会效益逐渐被世人所了解和认识，燃气空调发展前景非常广阔。燃气空调的优势被全球能源专家和空调专家一致认同，许多国家已经或正准备实施一系列燃气空调推广措施。
　　我国已将快速发展天然气事业作为一项非常重要的国策，同样对燃气空调的认识在近几年来也有了突破性的进展，专家和政府对燃气空调的呼声高涨。国家在燃气空调设备设计、使用、安装、消防、安全、质量等方面正在制订适用的支持性法规；各燃气发展城市正在进一步明确燃气空调的能源政策，并积极策划制订鼓励推广燃气空调的金融、财政、税收、投资、环保、城市建设等有关各方面的支持性的综合举措，电力部门也开始意识到燃气空调的发展对电力发展的巨大积极作用。我国燃气空调技术经过近几年的突飞猛进，现已居世界领先水平，国内燃气空调行业呈健康发展趋势。综合以上，可以预见在未来的几十年里，燃气空调在北京乃至全国空调市场上比重将会逐渐增大。

3 发展燃气空调的意义

　　北京市天然气供应量最近几年都以3亿立方米/年的速度增加，2001年供气量达到14亿立方米，其发展速度之快，在国内外同行业是少见的。北京天然气的发展不仅为提高首都居民生活水平，改善首都大气环境，促使申奥成功作出了巨大的贡献，而且也为企业带来了经济效益，摘掉了“政策性亏损，政府发补贴”的帽子。但如果仔细分析，会发现近年来气量的增加主要是两部分，一是采暖气量，一是置换气量。1998年、1999年和2000年三年增加销售量约8亿立方米，其中5亿立方米为采暖气量，2亿立方米为置换气量，两项之和占总增加量近90%。人工煤气置换并不增加燃气在市场所占份额，而采暖量又会使冬夏季负荷差增大。下表是北京市近几年天然气发展情况：

表3.1　1996年-2001年北京市天然气发展量统计

序号	项目	单位	1996	1997	1998	1999	2000	2001
1	购入量	万m3	14998	18365	37969	75833	109725	147934
	增加百分数			22%	107%	100%	45%	35%
2	销售量	万3	13504	16565	32619	64833	95918	128230
其中	生产	万m3	2609	2874	3133	3759	3967	3523
	家庭	万m3	7466	8065	12417	17850	21483	25582
	公共服务	万m3	3429	4876	8317	15347	22035	24533
	采暖制冷	万m3	0	0	8719	27843	47480	72240
	其它	万m3	0	750	33	34	953	2353
	采暖所占比例				27%	43%	50%	56%
3	高峰小时气量	万m3/h	2.4	6.9	19.7	30.3	38.3	58.3
	增加百分数			184%	185%	54%	26%	52%
4	高峰日气量	万m3/h	52.9	98.4	317.6	543.0	767.4	1150.7
				86%	223%	71%	41%	50%
5	平均日气量	万m3/h	41.0	49.9	104.0	207.8	300.6	405.3
6	高峰月均日气量	万m3/h	50.7	84.9	279.4	441.4	749.1	1165.4
7	最小月均日气量	万m3/h				102.1	148.2	185.2
8	高峰日/平均日		1.3	2.0	3.1	2.6	2.6	2.8
9	高峰月均日/最小月均日					4.3	5.1	6.3
注：	3～7项气量均为购入量

图3.1　1996年-2001年北京市天然气销售量

　　从以上图表可以看出，北京市天然气发展虽然很快，但用气负荷单一，采暖用气增长最快，现已达到了年用气量的56%，这导致用气不均匀性增加，高峰月均日负荷已是最小月均日负荷的8倍多。
　　北京市天然气冬夏季负荷差过大的问题，已被越来越多业内人士所重视，因为它不仅给冬季高峰供气平衡带来极大困难，而且输配管网利用率低，2002年扩建工程建成后，若年用气量为18亿，仅占管网输配能力的22.5%。目前北京输配管网能力是均衡气量的6~7倍，尤其是夏季制冷用量极低，使得目前输配管网总体利用率极低，因而北京市大力发展燃气空调更具有重大的意义。

参考文献

　　1. 北京市统计局. 2002北京统计年鉴. 北京：中国统计出版社, 2002
　　2.《中国能源发展报告》编委会. 中国能源发展报告. 北京：中国计量出版社，2001
　　3. 北京城市采暖供热方式研究. 中国能源网, 2001
　　4. 王长庆. 燃气直燃型吸收式制冷技术的发展. 能源与环境文摘,2002,11
　　5. 国内外燃气空调的现状与前景. 北京: 天然气夏季应用研讨会,2001
　　6. 武利亚. 北京市天然气发展概况及存在问题. 北京：天然气夏季应用研讨会, 2001