我国能源现状与空调冷热源的选择

摘要： 本文分析了我国国民经济快速发展所面临的严峻的能源形势和不合理的能源结构。提出空调冷热源的选择应根据我国的能源政策和环保政策，并综合考虑经济效益和社会效益，以符合可持续性发展的需要。

空调制冷制热方式的选取，受到我国能源政策，能源结构及环保政策的制约和影响。因此，要合理选择空调制冷制热方式，应从国家的能源情况，能源政策和环境保护方面多加考虑。

1.我国的能源形势

随着我国国民经济的快速增长，我国能源生产有了很大发展，煤炭生产自90年以来，一直稳居世界第一，99年达到14.6亿吨;石油生产达1.67亿吨,居 世界第5位;2002年我国发电量达到1.6万亿度,居世界第二,仅次于美国。我国能源平均以每年4%~5%的速度增长，而国民经济发展以8%的速度增 长，所以能源的增长远远不能满足国民经济发展的需要，不能满足经济和社会可持续发展的需要。原因有以下几个方面：

1.1,我国人口众多，人均能耗水平远远低于发达国家，而且低于世界平均水平。

1.2,我国能源资源偏少,和我国的人口比例不相称。我国人口占世界人口的21%,而煤炭储量占世界的11%,石油储量占世界的2.4%,天然气储量仅占世界的1.2%。我国人均能源资源远远低于世界平均水平。

1.3,我国能源利用率不高,平均利用率约30%。每1美元GDP的耗能是世界平均水平的三倍。

我国目前是世界第二大能源消费国,所以供需矛盾十分突出。按照现在的能源消费增长速度，予测到2010年，我国总能耗量将赶上西欧各国总和。而到2020年，我国将超过美国成为世界第一大能耗大国。

为了解决能源的缺口,我国从94年起,从国外进口石油。仅2002年进口石油就达到6941万吨，化费166亿人民币，占石油消耗总量的30%。予计到2005年，我国石油进口将达到1亿万吨，占石油消费总量的45%。

当石油的进口量达到50%的时候，就有能源的安全问题，是必须考虑的。万一发生战争，石油输出国无法正常供油，就会影响到我国国民经济的发展，影响到我国的现代化建设，也关系到我国的国家安全。

2001年，我国从中东地区进口的石油数量已占进口石油总量的48%，而预测这一比例还将增加。全球最大的石油源头在中东地区，伊拉克战争以来，美国在这 地区的势力正在急速扩大，包扩中国在内的其它国家影响力在减弱，所以这给中国的能源安全带来重大的潜在威胁。

为了保证国家的能源安全，开辟多渠道的进口能源通道，中国与俄罗斯早在96年签订了中俄能源合作协议，决定从俄罗斯的安加尔斯克油田修一条输油管，直通中 国大庆，称为安大线。原计划于2003年底动工，可在2005年向中国提供2000万吨石油，到2010年将增加到3000万吨。2003年5月，中俄又 签署了中俄原油管道原油长期购销的总协定。这条线路如能建成，中国可以从俄罗斯获得长期稳定的石油供应，大大减少了中东地区动荡对中国能源安全的隐患，战 略意义十分重大。

但谁也没想到，由于日本的加入，使该供油协议节外生枝。日本给俄罗斯巨大的经济利益，使俄不得不动心，向中国供油还是向日本供油，在俄罗斯内部引起激烈的 争论。前一时间，俄罗斯能源部已否决了安大线，理由是安大线石油管道穿越国家自然生态保护区而被否决。

我国是世界上唯一没有石油战略储备的国家，为保证国家的能源安全，国家发展改革委员会正在计划石油的战略储备：

2005年600万吨可用9~10天

2010年1500万吨可用22~25天

而日本的战略石油储备已达8100万吨，相当于日本172天的石油用量。

由于安大线的被否决，我国加快了石油战略储备的进程。目前，已成立了国家石油储备办公室，已圈定浙江镇海，杭州湾附近，山东黄岛，广东大亚湾四大石油储备 基地。现正在运作60亿元建立国家战略石油储备一期工程。最终要达到供全国90天的储油量。

& nbsp; 全世界的石油，按现在的开采速度，只能用95年，所以石油资源是有限的。煤炭在今后300年左右，也会用完，矿物燃料供应枯竭。而我国的石油,按现在的开 采速度,25年就用完了,我国煤炭开采250~300年也会用完。在我国依靠煤炭石油发展起来的城市有390个，为我国经济发展提供了大量的煤炭石油能源 资源。但目前已有50个城市正处于衰退状态，面临矿业资源枯竭的威胁。如新疆的克拉马依，黑龙江大庆，河南平顶山，山西大同等。大庆作为全国最大的石油生 产基地，可开采储量远远不能满足年产5000万吨的长期需要，今后，将以每年150万吨的速度递减，直至枯竭。所以，面对即将到来的能源危机，必须采取开 源节流的措施。既要开发新的能源，又要大力节约能源。就空调行业而言，要加大开发和推广节能新产品的力度。

2.我国的能源结构

我国是以煤碳为主要能源的国家。在能源的生产和消费中，煤炭的比例占70%以上，这是我国能源结构中一个很不利的因素。以煤碳为主要能源，造成了我国严重的大气污染。

我国的发电量占世界第二位，但用来发电的一次能源中，煤炭占的比例高达77%。在用煤炭发电的过程中，产生大量的粉尘，CO2，SO2。造成严重的大气污 染，加剧了大气的温室效应和产生大面积的酸雨，对我国的生态环境产生严重威胁。因此，在我国，电力不能算清洁能源。

在各种能源中，煤炭燃烧产生的CO2排量是最大的。目前，我国的CO2排量占全世界的12.8%,美国占24%。但随着我国能源消费的增长，估计到 2015~2020年，中国将取代美国，成为世界第一大CO2排放大国。到那时，我国将面临巨大的道义压力，我国经济发展和对外贸易也可能面临新的问题。

CO2是造成地球温室效应的主要因素。20世纪是温度上升幅度最大的一个世纪。在20世纪90年代，人们发现80年代是20世纪最热的10年，而到21世 纪初，又发现90年代是20世纪最热的10年。全球气温正在毫无疑问地越来越热。今年7月，我国多个城市的气温创历史新高，其中上海最高气温达 39.6℃,杭州达到40.3℃,福州41.1℃。全球气温变暖，在各地引发干旱，洪水，热浪，暴风雨等自然灾害，造成的损失以千亿美元计算。

为了彻底整治环境，减少CO2的排放，我国政府正在规划改变以煤为主的能源结构。计划到2030年，我国能源结构中煤炭的比例将下降到60%，石油不变，而天然气从目前的2.1%提高到8%。

天然气作为一种优质清洁能源，是矿物能源中污染最少的能源。天然气在燃烧过程中不产生二氧化硫和灰尘，而CO2的排量仅为煤炭的48%。因此，对天然气的利用，将起到空气净化的作用，使天空更蓝，空气更清新。

我国的天然气集中在西部地区，占全国天然气总量的60%，特别是新疆塔里木地区，近年来相继发现5个大中型气田，储量达4190亿立方米。而我国东部地 区，长三角地区，经济发达，但能源短缺，大气污染严重，急需清洁能源。2000年2月，国务院决定启动“西气东送”工程，从新疆塔里木轮南铺设天然气输送 管线，跨越7省到达上海，每年可输气120亿立方米，稳定供气可达30年。已于2003年底到达浙江，我省可分配到20亿立方米的天然气。而东海油气田也 将给浙江提供十几亿立方的天然气。这将为我省的经济发展，改善环境提供了新的基础。也为制冷空调能源多元化提供了更多的选择的机会。

3.空调及冷热源方式的选择

据统计，空调能耗占整个建筑物能耗的60~70%，而我国建筑能耗占全社会商品能源消费的30%，已接近发达国家的标准。随着经济的发展，人民生活水平的 提高，空调的普及率会进一步提高，建筑能耗也会进一步增大。所以，空调是一个能耗大户，在选择空调能源种类时，应从高效节能，环境保护等方面加以考虑。下 面几个问题值得探讨：

3.1 电力供应问题

&n bsp; 由于电力水冷式冷水机组的能效比较高，在今后相当长的一段时间内，仍将是空调冷源的选择方式之一。特别是离心式冷水机组，其能效比最高。在大型建筑中，选 择高效的离心机组，可以节约电耗，降低日常运行费用，无论是设计人员还是业主，都已意识到这一点。

但电力空调的大量使用，也给电力供应带来巨大的冲击。使电网的峰谷差进一步拉大。天气越热或天气越冷，空调电耗越大，出现冬夏二个用电高峰。2003年7 月初进入高温后，杭州持续高温达35℃以上有30多天，用电负荷猛增，全杭州市的需求用电量达350万千瓦~370万千瓦，而省里分配给杭州市的用电负荷 只有280万千瓦，缺口70~90万千瓦。除了错峰轮休外，剩下的缺口只能限电拉闸。这两年我省的缺电，具有明显的季节性和时段性特点，只是在夏季和冬季 的高峰时段，供需矛盾突出，才出现拉闸限电。而在春秋季节，电力供应还是相对宽松。造成这种季节性和时段性的用电高峰，就是由于大量电力空调的使用所造 成。杭州市夏季高峰需电350万千瓦，其中空调用电100万千瓦，空调用电占近三分之一。上海市2003年夏天的电力尖峰负荷达1300万千瓦，其中空调 用电负荷达到600万千瓦，占全市用电的46%。浙江省经贸委，电力局曾提出了一个文件（已见报），要求新建5000平米以上使用电力空调的建筑，一律采 用冰蓄冷空调系统，要求利用晚上低谷电制冰，白天给空调供冷。其目的，减少白天用电高峰时段的电力负荷。但这种一刀切的做法有欠合理，应对每个项目进行科 学分析，来确定是否采用冰蓄冷空调。经过可行性分析，对于适合采用冰蓄冷的项目，采用冰蓄冷空调系统是合理的，在宏观上可以起到错峰减负的作用，对用户来 说，能降低运行成本，提高经济效益。已经使用了冰蓄冷空调的单位，已尝到了甜头，这已形成共识。

3.2直接用电加热供暖问题

在1997年到2000年之间，我国用电需求出现低位增长，电力供应一度出现供大于求的局面。当时国家采取种种鼓励用电的措施。有些媒体和学术刊物也发表 鼓励用电直接加热，采用电锅炉的文章，一时间好象我国电力已经富裕的用不掉了。直接用电加热，无论从一次能效率，还是从能级利用来分析，绝对属于能源的不 合理使用，这应该是没有争议的基本概念。

我国的电力，主要是火电。用煤碳发的电占77.7%,用油发的电占3.7%,这二项加起来就是81.4%。在火力发电厂，通过锅炉先把煤，油烧出蒸汽，再 把蒸汽送入汽轮机，使汽轮机高速转动，把热能转化为机械能，再由汽轮机带动发电机，将机械能转化为电能。从燃料到蒸气的效率平均为80%，从蒸汽到电能的 效率平均为50%。所以，从燃料到电能的总效率为40%。我国发一度电的平均煤耗是300克标准煤，300克标准煤的发热量是2100大卡，而一度电直接 加热的发热量仅860大卡，二者的发热量相差甚远。

如果用电能直接加热，就算电锅炉的效率100%，不计热损失，从一次能源看，从燃料→电能→热能，也只有40%的效率，远远低于一般油锅炉85%和煤锅炉75%的效率。

通常认为，夏季电力供应紧张，而冬季供电富余，可以用电直接加热作空调热源或采暖热源。但事实并非如此。请回顾一下2002年冬天的供电情况。2002年 12月下旬，我省受北方强冷空气影响，气温大幅下降，导致取暖负荷持续上升，浙江省最高负荷基本维持在1200万千瓦以上，1月6日最高负荷达到 1262.8万千瓦,已经超过夏天的最高负荷1258.9万千瓦,创下历史新高。全省各地出现较为频繁的拉闸限电。也有人认为，三峡水电站已开始供电，用 电可以宽松了。这是一种误解。三峡水电站2003年可发电61.3亿度，我省可分到7.4亿度电。而我省2002年全社会用电量达到1018亿度，这 7.4亿度电仅占我省用电量的0.72%。也就是说，三峡水电对解决我省缺电来说，是杯水车薪，对我省的供电紧张局面不会有大的改变。

据供电部门反映，在最热最冷时期的晚上，已经看不出峰电谷电，供电负荷差不多是一根直线。退一步讲，如果利用后半夜低谷电，采用蓄热式电热装置为冬季空调 供热，在经济上是否合算，不妨在此作一比较。以一台2T/H的蒸汽锅炉为例，其燃料分别采用柴油，天然气和电，分别计算出三种锅 炉的燃料费用，计算结果如 下表：

从上表的比较可以明显看出,采用电锅炉供热,虽然用低谷电价,但其所消耗电能的费用是最高的,油锅炉的费用其次,而燃气锅炉的费用是最低的。

3.3空调能源的多元化

在大型建筑中,实现空调能源的多元化是比较合理的选择。所谓多元化能源，就是选用二种或二种以上能源作为空调冷热源的能源。较常见的做法是，在一个大型的 空调系统中，既采用一部分电力冷水机组，又采用一部分燃气（或燃油）冷热水机组。在夏季采用部分燃气冷热水机组，可以降低高峰用电，减轻电力负荷，减少电 网拉闸，让电于民。

另一方面，与冬季的天燃气用量相比，夏季用气量远小于冬季用气量，用气存在季节性的不平衡。而夏季采用天然气制冷和空调，却却起到了平衡天然气负荷的作 用，可以说是一举二得的好事。虽然燃气冷热水机组的价格略高于电动冷水机组，但燃气冷热水机组是冷热二用的，省去了冬季的锅炉和锅炉房面积，减少了变压器 的台数和容量，综合考虑，燃气冷热水机的一次投资并不比电动冷水机组和锅炉高。从运行成本讲，采用二种能源后，今后无论哪一种能源价格的变动，都不会对运 行费用产生较大影响。

燃气冷热水机组并非像人们普遍认为的那样“节电不节能”。如果从一次能源的角度来看，燃气冷热水机组的能效比普遍高于各种型式的风冷热泵机组。下面以一台 50万大卡/时的燃气冷热水机组和一台50万大卡/时的风冷热泵机组为例，进行能效分析比较。表中数据按有关样本选取。

注:天然气的热值为：8000Kcal/H;一度电的标准煤耗为：300g/KWH。

由上面的比较可以看到，如从一次能源来比较，燃气冷热水机组和风冷热泵机组的能效比相当接近。其运行费用的比较如下表。

注:1,天然气价格为:2.2元/M3;电价为:0.87元/度。2,燃气机组的耗电量包括主机，冷却塔和水泵。

从上表可以看出,风冷热泵机组的运行费用远高于燃气冷热水机组的运行费用。

根据以上分析可知，我国的能源形势是严峻的，供电紧张的局面在相当一段时期内不会有根本的改变。在大型中央空调系统中，采用多元化能源，不仅可以减少用电 负荷，平衡天然气的冬夏季用气负荷，减少污染，净化环境，而且可以降低系统的日常运行费用。具有显著的社会效益和经济效益。

参考文献

• 龙维定,暖通空调,1999,3(29),25~30.

• 周风起,暖通空调,2000,4(30),23~25.