热电联产是减少温室气体的重要措施
陈尊理
摘要：本文从温室气体的危害及其目前的现状出发，提出在目前经济技术条件下，发展热电联产是提高能源利用效率，减少温室气体排放的重要措施之一，同时认为热电联产有利于改善我国的能源安全性。
关键词：热电联产 温室效应 生态保护
1. 前言：
联合国下属的一个科学组织——气候变化政府间研讨会2001年7月12日指出，全球变暖问题远比人们想象的严重。根据计算机模拟全球气候演变所得出的数据，全球平均气温到本世纪末将比现在上升5.8℃。这一上升幅度几乎是目前所估计的两倍[注1]。减少温室气体排放已经渴不容缓，任务艰巨。由于人们认识的局限性，包括美国总统布什对温室气体也只从自身利益出发，所以阻力很大，困难重重。
2. 发展热电联产是减少温室气体的重要措施之一：
能源一直是人类社会和文明发展的原动力。人类文明的发展，人口的增长趋势几乎与能源资源的消耗、温室气体的排放增长趋势具有十分相似的发展规律。人类在征服自然的同时，也在不断受到大自然的报复，温室效应引起的全球变暖就是这种报复之一。
2.1温室气体增加的危害及影响：
2.1.1 地球温室效应本身是维持地球温度的，也是人类生活必不可少的。白天，太阳的短波辐射可以通过大气层到达地面，使地球表面温度升高；而整个昼夜，大气层能强烈地吸收地面放出的长波辐射，仅散失少量热辐射到宇宙空间中去，这种大气吸热多，放热少的现象被称为“温室效应”。
2.1.2 目前已知的温室气体有40多种，其中对温室效应贡献最大的有CO 2、CH 4、N 2O 等，见表1。
22，
全球变暖趋势由于具有众多的危害，已引起了各方面重视。
2.1.3 在2001年签订《京都议定书》的波恩气候会议期间，来自世界30多个国家的1000多名环保志愿者打出标语：“不要让大陆沉到海里去。”[注4]温室效应产生的海平面上升只是其危害之一。随着温室效应的加剧，对地球可能造成的危害有：
（1） 球表面变暖，在远离赤道的地方变化最显著，南极冰山熔化，海平面将有明显升高和，过去
50年至少有7个大冰架消失［注5］；我国长江、黄河上游的高海拔地区的冰川正在加速熔化，祁连山冰川正以每年2～16ｍ的速度退缩，使黄河不少支流的径流量明显减少，工农牧业受到影响［注6］。
（2） 某些地区由于蒸发迅速和风型改变会变得更加干燥，如我国北方地区近年来的持续干旱，造
成水资源紧张和农作物歉收；而全球降雨量增加，在另一些地方会造成更多的洪涝灾害，长江流域的连续两年特大洪水，造成生命和财产严重损失，温室效应是其重要原因之一。
（3） 沿海岸的亚热带出现更潮湿的季风，受热带风暴损害增加，近几年的热带风暴无论在数量上，
还是在强度上都有增加趋势，2001年有多则中国大陆和台湾受热带风暴袭击人员和财产造成重大损失的报道，热带风暴“百合”在台湾滞留时间创下新记录，死亡88人，交通、电力和通讯陷入瘫痪，财产损失达300多亿新台币[注7]。
（4） 高海拔和高纬度地区在冬季会出现更频繁、更大的风雪，2000年至2001年冬季俄罗斯和我国
内蒙古的大风雪，也是受到了温室效应的影响。
（5） 在内陆、大陆中部地区出现较早的雪融和潮湿的春季，夏季漫长且来得早，干旱更加频繁，
有报道说我国北方干旱在10到15年内不会缓和，干旱已成为影响人类生存的头号杀手，全球有四分之一的土地是在干旱地区[注8]。
（6） 沿海海平面上升，靠近赤道的许多岛屿会淹没在万顷波涛之中，2001年2月19日，受温室效
应和周期性涨潮的双重影响，南太平洋岛国图瓦卢大部分地区被海水淹没［注9］；美国的加利福尼亚和墨西哥湾海滨低洼地区会在海平面之下；而我国经济最发达地区包括上海在内的长江三角洲地区、包括广州香港在内的珠江三角洲地区有被淹没的危险；据估计，当海平面上升1000mm ，美国东海岸维持工程的费用需几百亿美元，预计2003年我国沿海海平面将比常年高31mm ，上海则达到76mm 。对象上海这样一个平均海拔高度仅1.8 m 的超大型城市来讲[注10]，将会对其经济、社会发展和生态环境、市政建设带来极大的影响；世界上许多大城市都在沿海地区，这对世界的影响将是巨大的。
（7） 飓风更频繁、更严重，美国也是温室效应的最大受害者，由于美国特殊的地理环境，北美的
山脉大多是南北走向，从加拿大吹来的冷空气和墨西哥湾的暖湿气流在南北走向的山脉象进入一个走廊一样，交会时产生了巨大的龙卷风，最大时速可达500KM/H[注11]，美国一年中要发生上千次龙卷风，所以美国是飓风发生频繁的国家之一，美国历史上最严重的一次飓风，造成的财产损失达到155亿美元[注12]。全球气温升高，较温暖的水能蒸发使更多的能量进入低气压区，海洋温度增加2℃，会平均增强飓风强度40%[注13]。所以当未来几十年，飓风和热带风暴一而再，再而三地刷新记录时，请您千万不要感到惊讶。
（8） 大量物种迅速灭绝，全球变暖使三分之一物种受到严重威胁，温度和雨量的改变会使植物出
现惊人的迁移，全球的生态系统发生变化，生物群落受到破坏，活动范围发生变化，全球12%的哺乳动物和11%的鸟类濒临灭绝，每天就有150至200种生物从地球上消失[注14]；这种物种大规模死亡的现象，就和大约6500万年前恐龙消亡差不多，而且其消亡速度远远快于恐龙消亡的年代［注15］。
（9） 森林火灾更频繁、更严重，而这对温室效应是一个恶性循环，因为森林是CO 2 的重要吸收源
之一；目前全世界的森林正以每年460万英亩的速度从地球上消失[注16]，这是地球上CO 2 浓度增加的另一个重要因素。
（10） 由于气候变暖，大气中的污染物加快了光化学反应速度，各类垃圾将更多地挥发出化学污染
物，人类疾病增加[注17]；更高的气温还会使传播疾病的鼠类、蚊子和虱等昆虫的活动范围扩大，从而增加登革热、疟疾、脑炎、莱姆关节炎等传染病的发病率［注18］，人口死亡率提高，全球变暖三年“杀死10万人”［注19］。
（11） 全球温度升高，会扩大热带范围，使其向北扩展，导致北部地区的植被和一些作为病毒载体
动物的分布发生变化，病毒的传播速度、范围和方式加快，使一些数十年前基本得到控制的疾病死灰复燃［注20］。
（12） 气候变化使大海更狂暴，从而对船只和沿海地区构成潜在的威胁；德国和英国科学家通过对
海底的微震活动进行研究认为，海浪会导致海底微小运动，海浪力量越大，海底运动越强烈，从1977年起，这种微震数目显著增加了，平均每月有14天有强烈微震，表明随着全球变暖，恶劣气候状况在增多［注21］。
2.1.4工业革命以来，地球上的CO 2 增加了26%，CH 4 增加了一倍，N 2O 增加了8%[注22]。人类活
动对温室效应增加的影响中，大量消耗能源占有57%。化石燃料的燃烧约占CO 2 总排放量70%；能源工业排放的CH 4 约占总排放量20%[注23]，煤炭与石油、天然气的钻探、开采、运输要向大气
层排放CH 4 8000万吨/年，而每年大气层增加CH 4 仅4400万吨/年；燃烧产生的N 2O 约占总排放量15% ，每年产生的N 2O 大约1400万吨氮/年，大气中每年增加N 2O 大约350万吨氮/年，而化石燃料
燃烧产生的N 2O 达到320万吨氮/年，另外与人类活动相关的生物焚烧、化肥生产和使用排放N 2O 数百万吨氮/年[注24]。据统计，我国1998年排放CO 2 6~7亿吨，其中85%是由燃煤排放的，全国3000多家污染大户，电力系统占45%[注25]，电力与环境的矛盾非常突出。
科学家最近发现，北太平洋吸收CO 2的能力下降了10%，估计是温度升高引起的[注27]。另
有报道，过去10年中地球大气的自净能力下降，作为促进空气中一氧化碳、二氧化硫和二氧化氮分解和臭氧层加厚的羟基浓度，90年代以来急剧下降[注28] ，警钟一再三响起。从控制CO 2 排放
角度，改善我国能源结构，发展热电联产，不断提高能源效率，减少煤炭消耗是最重要的措施。
2.2.1 1998年我国有单机6000KW 以上热电联产机组1493台，总装机容量2494万千瓦，供热10.36亿焦，供热标准煤耗率40.39KG/GJ，总发电量1200亿千瓦时, 与燃煤分散供热小锅炉的供热标准煤耗率60KG/GJ相比，每年能节约4100万吨标准煤，相当于减少排放烟尘62万吨，减少排放SO 2 82万吨[注29]，减少排放CO 2 2985万吨碳/年[注30]。CO 2的减排量相当于我国CO 2排量的5%以上。
而 1998年我国水力发电量2045.7亿千瓦时[注31]，每千瓦时以我国目前主力火电机组单位标煤耗360克/KWH，每年也只节约7365万吨标准煤，减少排放CO 2 5361万吨碳/年。所以在达到能源与
环境和谐的各项措施中，热电联产是仅次与水力发电的重要方法[注32]。
2.2.2据有关资料，我国目前有工业锅炉50万台，计120万蒸吨/小时，[注33]年耗煤炭3亿多吨。假如这些中小型工业锅炉通过热电联产，发展成较大容量的锅炉，不仅能减少对大气中排放的SO 2 和大量有害粉尘，极大地改善我国的环境状况，还能减少温室气体CO 2 的排放。由于这些燃煤小工业
锅炉平均容量只有2.4T/H，实际运行热效率肯定在50%以下，部分热水锅炉热效率更低，比目前我国新上的热电联产机组锅炉运行效率85%左右相差许多。假如把这些小锅炉全部改造成热电联产，就可每年节约原煤1亿吨。所以在减少CO 2 排放的问题上，热电联产还有很大的后劲。另外在北京
等城市目前提倡燃油和燃（天然）气取暖锅炉，假如考虑小型的燃气轮机联合循环热电联产，其经济效益和社会效益、减少CO 2 排放的数量都会非常可观。
2.2.3 我国水力发电从发电量来讲，已开发量只占总资源量的10.64%，从前景来看，热电联产减排的CO 2 要比水力发电要少。但我国的许多水电建设基础条件差、资金筹措难、施工条件差、运输
条件恶劣。而热电厂都建在工业区域或大中城市、小城镇，各种基础设施都较好，随着我国国民经济持续高速发展和人民生活水平不断提高，小城镇建设的开展，对热、冷的需求将会越来越多，不少地区热电厂的夏季负荷有了较大的提高，过去江苏地区一般热电厂的冬季负荷要比夏季大许多，有些曾至达数倍，现在不少热电厂的蒸汽负荷冬季和夏季已相差不大。根据有关报道，北京市夏季有37%的电负荷是用于空调，这将给热（冷）电联产的发展和壮大提供良好的舞台。
2.2.4应该认识到其它减少CO 2 排放的新能源发展还有很长一段路要走。我国“十五”规划，经过
调整，到2005年新能源发电量也只从目前的0.1%，提高到0.7%，尽管增长率很大，但基数很小。国际能源机构执行干事罗伯特·普里德尔曾讲：“再生能源的比例可能微不足道，如果没有明确的政策和大规模的投资，再生能源到2020年不会超出整体需求的1~2%。” [注34]
2.3热电联产在减少温室气体排放上还要做的工作。
2.3.1 要适当提高新建热电联产机组的锅炉容量。以35T/H链条炉排抛煤炉和75T/H煤粉炉相比，前者的设计热效率为83%，运行热效率在74%左右，炉渣残碳平均在10%，飞灰残碳平均在15%以上，能源浪费极为严重；而后者设计热效率为91.3%，运行热效率在85%以上，炉渣残碳基本没有，飞灰残碳平均在3%以下。而且目前新建的热电机组都采用电除尘器，除尘效果达到99%，水膜除尘器是不能相比的。现在不少热电机组采用DCS 控制，能有效提高锅炉的热效率，确保锅炉的运行安全，减少运行人员。
2.3.2 热电联产在调峰方面具有良好的优越性，一般中小型热电厂的锅炉，其调峰性能普遍好于大型发电厂。而且热电厂的磨煤机系统采用了仓储式制粉系统，可以利用谷期事先把煤粉制好，如某热电厂的75T/H煤粉炉，谷期制煤粉70吨，可以保证锅炉在6 小时内正常运行不用制粉, 实际上相当于把1500KWH 的电量从谷期移到峰期使用。
2.3.3 1999年的科索沃战争经过78天的大规模空袭就迫使南联盟屈服，这里很大的一个因素是：美国人用石墨炸弹破坏了南联盟的电力系统，全国70%的电力系统受损，从而破坏了南联盟的经济，城市停电停水，使得人民生活陷入极大的困境之中，为战争结束产生了巨大的作用。能源系统的破坏确实是现代战争最重要的威慑手段之一。随着台湾局势的变化，我国的能源安全问题也引起了有识之士的关注。目前广泛发展的“大机组、大电网、高电压”的现代电力系统模式确实是提高能源利用率的有效方法，但同时这在战争状态下是非常脆弱的。发展一定规模的热电联产项目，特别是一些抽凝式的汽轮发电机组，有利于在紧要关头确保重要负荷的供电。
2.3.4从事热电行业的，应该切实把提高我国能源利用效率放在首要位置，决不要以热电为借口，搞变相的小火电。否则阻挠热电事业发展的却却是热电行业本身。特别目前新上马的热电企业，能否达到国家计委规定的热电比和热效率的要求，对电力供应相对紧张的经济发达地区的审批部门更要重视。不要做破坏环境、祸害人类的蠢事。
3. 结束语：
最近，美国科学家通过研究远古植物化石后提出，从恐龙时代起，大气中CO 2浓度就与地球
气候变化密切相关，认为过去3亿年里大气中CO 2浓度高低与气温高低相当一致[注35]。人类大气
层的三大环境问题，臭氧层破坏和酸雨问题都有了有效的控制办法，而温室气体只会随着经济发展、人口增加而形势变得更为严峻。应该认识到，由于大气的混合和全球的加热需要时间，温室气体的
排放对全球变暖至少有一个30年的滞后期，我们目前所经历的气候变化只是上个世纪60年代末的工业发展的结果，而那时每年的碳排放只有现在的三分之一，[注36]到本世纪中叶，当目前排放的温室气体发挥效应时，我们将如何面对子孙。
爱护地球，爱护我们共同的家园，这是每个地球人应尽的责任和义务！
参考资料：
[注1] 《文汇报》2001年7月13日
[注2] “温室效应及其控制对策” 郑楚光等编 中国电力出版社2001年1月9（以下简称资料[1]）
第49页表2-3
[注3] 资料[1]第48页表2-2
[注4] 《文汇报》2001年7月22日
[注5] 《文汇报》2001年9月8日
[注6] 《文汇报》2001年6月13日
[注7] 中央电视台2001年9月19日、20日早新闻报道
[注8] 中央电视台有关新闻报道
[注9] 新民晚报2000年12月31日
[注10] 没有找到原出处，只在我写的“我国水电已到最佳发展期”一文中引用，该文《四川
水力发电》已同意发表
[注11] 2001年9月初中央电视台科技节目讲美国大飓风的报道
[注12] 2001年9月中旬中央电视台关于美国纽约世贸大厦损失的报道
[注13] 资料[1]第36页
[注14] 资料[1]第6页
[注15] 参考消息2000年9月30日
[注16] 资料[1]第 7 页
[注17] 资料[1]第 40页
[注18] 《文汇报》2001年4月18日
[注19]参考消息2000年8月3日
[注20] 新民晚报2001年9月19日
[注21] 参考消息2000年11月18日
[注22] 见表2数据计算所得
[注23] 资料[1]第53页表2-5
[注24] 资料[1]第13页
[注25] “从节能、环保角度，谈发展热电联产的重要意义” 王振铭 《热电技术》 2001年第
二期（以下简称资料2）
[注26] 资料[1]第60页表2-7
[注27] 中央电视台2001年9月6日报道，
[注28]文汇报 2001年5月12日
[注29] “我国热电联产状况的述评” 陈和平 《热电技术》 2001年第二期（以下简称资料3）
[注30] 资料3中：减少排放CO 2 1800万吨，而一般原煤的包碳量在50%左右，就是说一吨原煤(按
5000Kcol/KG)要排放0.5吨碳，标准煤应该在0.5吨碳左右；另据资料[1]第73页表3-2推算，排放二氧化碳系数为：标准煤0.728吨碳/吨, 石油0.546吨碳/吨, 天然气0.391吨碳/吨
[注31] 根据资料[1] 第84页表3-10，每吨标准煤排放二氧化碳0.77 吨（碳量），
[注32] 根据王振铭秘书长“从节能、环保角度，谈发展热电联产的重要意义” 王振铭 《热电
技术》 2001年第二期
“2000年我国有单机6000KW 以上热电联产机组1493台，总装机容量2986万千瓦，供热120434万百万千焦，供热标准煤耗率39.7KG/GJ，发电量约占全国总发电量的10%。与燃煤分散供热小锅炉的供热标准煤耗率60KG/GJ相比，年能以节约8295万吨标准煤，相当于减少排放烟尘191万吨，减少排放SO 2 166万吨，减少排放CO 2 2173万吨。”按我的计算公式，热电联产减
排二氧化碳达6387万吨，超过水电减排二氧化碳量，这会使许多人不相信，所以用1998年数据。
[注33] 资料3
[注34] 陈尊理“从经济和环保谈四川水电的发展” 《四川水力发电》2001年增刊
[注35] 新民晚报 2001年5月23日第15版 “恐龙时代就有温室效应中”
[注36] 资料[1]第41页
本文曾发表于《节能技术》