热电联产的考虑
尽管热电联产是最热门的发电趋势之一，但它的概念是由托马斯·爱迪生引入美国的。他设计并建造了纽约市的第一座发电厂。这座发电厂是热电联产的典型例子，因为它将电能和热能输送给曼哈顿南端的居民。
100多年后的今天，人们又重新对热电联产产生了兴趣。美国两岸的主要城市中心都面临着潜在的停电和数百万美元的收入损失。再加上经济低迷，以及希望减少对中东富油国家的依赖，越来越多的行业和机构开始考虑热电联产系统带来的好处。
Cogen，或CHP，允许现场发电，消除了从当地电网购买电力的传统顾虑。现场系统提高了电力的可靠性和质量。更重要的是，某些cogen系统可以达到80%的效率。通过一些简单的2年的回收期计划，热电联产系统可以代表巨大的长期电力节约。
但一些最大的好处可能来自国家能源政策发展组织(NEPD)。布什政府已经将cogen作为一种提高效率的方法纳入了国家能源政策的广泛范围。当布什总统参观一个热电联产发电厂时，该发电厂为明尼苏达州圣保罗的几十座办公大楼提供电力和热水。在刚刚过去的5月份，他总结了他鼓励热电联用系统的意图，他说:“就在圣保罗，我邀请你们和我一起思考(这个国家的)能源未来，并及早展望未来。”这家工厂利用最好的新技术来生产更清洁、更高效、更廉价的能源。”
在布什政府的指示下，NEPD小组鼓励财政部长和国会颁布立法，为购买热电联产系统的企业提供投资税收抵免，或延长热电联产项目的寿命。NEPD小组还建议环境保护局(EPA)推广CHP。
由于对布什的国家能源政策的关注——尤其是将热电联产作为一种“清洁能源”解决方案的推广——国会在今年夏天早些时候提出或通过了一些与热电联产相关的法案。尽管许多法案都包含了燃料电池研究、节能实践和其他民用电力消费倡议的内容，但国会也关注商业、工业和学校的智能用电。
今年8月，众议院通过了一项综合能源法案(HR 4 -保障美国未来能源法案)，其中包括对购买和使用热电联产系统的企业和机构的税收减免激励。美国热电联合协会的执行理事约翰·吉米森说，税收抵免条款最初是1998年《能源效率技术税法》(HR 4538)的一部分。
他说:“新条例草案的规定适用于发电量超过50千瓦的热电联产系统，而热电联产系统总可用能源中至少20%以火电形式发电，以及至少20%以电力或机械形式发电。”
Jimison解释说，根据现行法律，那些有资格获得税收抵免的系统必须在2001年12月31日至2007年1月1日之间投入使用，而且该系统的总能源效率百分比必须超过60%(对于功率超过50mw的系统，则为70%)。该法案还规定延长一些cogen工厂的折旧年限。
“这是一个很好的起点，”Jimison说，“但是我们可以获得更大的收益并改进这门语言。”
游说者希望通过取消50kw的最小容量限制，扩大现有的税收抵免条款，并将税收抵免应用于使用CHP的新地区能源系统的热力分配系统。
环保署也批准了热电联产系统，并在10月中旬宣布了对热电联产项目的激励措施。尽管在这篇文章付印时还没有关于该机构计划的细节，但许多人猜测该机构将放宽环境选址许可，并/或宣布与安装cogen系统的设施建立合作关系。曾与美国环保署合作过的Jimison说，他预计美国环保署的激励措施和潜在的合作伙伴关系会很有吸引力。
“我们对环保署的一些积极措施感到高兴，”Jimison说。“他们意识到，工业能源使用的增长可以与环境保护共存——只有清洁、高效的热电联产基地才能提供这种独特的条件。”
除了能源部和环境保护署的激励措施外，还有一些选择性的私营部门机会，允许设施管理人员在不需要通常的启动成本的情况下对共同发电进行调查。例如，Encorp在2001年中期在一些特定的能源市场制定了一个租赁计划。Encorp与工厂主管合作，评估他们的能源需求，然后推荐cogen硬件的全部补充——从第三方往复式发动机和吸收式制冷机到公司的并联开关柜生产线。Encorp帮助设计、建造和运营工厂;在租期内，发电厂的所有权通常属于当地的一家能源承包商。
Encorp的项目销售总监Jeff Beiter说:“这些设施可以就地供电，不需要学习cogen工厂是如何工作的。”
在两种可供选择的合同中，工厂管理人员可以有效地“租赁”cogen工厂、能源成本和技术专业知识，然后在五到七年的合同结束时支付1美元购买所有工厂硬件。
他说:“与我们合作的公司在合同期内支付固定的能源成本，这使他们的能源价格比他们目前支付的价格更好。”贝特说。他说:“我们还维持着每周7天、每天24小时的运行，监控核电站的发电情况。如果出现问题，我们可以立即做出反应。”
简而言之，像Encorp这样的项目允许主管们调查cogen工厂的节省，同时教育他们的技术人员在租赁合同到期后如何维护工厂。
尽管有激励措施、效率预测和潜在的回报，热电联产并不是一个适用于所有设施的系统。为了充分利用热电联产系统，设施必须能够使用产生的能量和热量。传统上，CHP工厂最好的设施是像大学和医院这样的机构校园，需要大量蒸汽用于工艺应用的制造业，或者可以使用他们自己的废料作为燃料的设施，如木材操作和企业奶牛场。
为了帮助确定cogen系统安装的可行性，能源部的热电联产计划在其网站上提供了一个详细的三步流程。
第一步:分析
该设施在升级之前必须能够有效地使用其目前的能源量。如果一个设施通过安装一个热电联产厂减少了10%的电力消耗，但有基础设施的低效净损失20%，该设施应该解决目前的低效，然后调查一个热电联产厂项目。
同时考虑场地要求，包括空间或分区限制;热电联产系统安装的经济，包括资本成本、当前平均能源成本、投资回报和回收期预测;以及潜在的环境限制。
步骤2:可行性
这是一个更详细的筛选分析和审查无数的考虑，包括燃料获取和价格，运行和维护成本，互连要求，项目结构和开发成本。
在这两个步骤之后，设施主管可以使用CHP倡议网站上的payback estimator链接来计算一个基本的payback schedule。
第三步:初步设计
由于在前两个阶段已经收集了关于设施电力使用的完整信息，这第三步决定了哪种类型的热电联产系统将在设施的基础设施和能源需求中工作得最好。
许多咨询公司和能源服务公司的员工都接受过进行上述评估的培训。还有一些可供希望自行进行初步可行性研究的设施管理人员使用的商业软件包。
虽然选择联合发电的理由各不相同，但设施主管应与当地公用事业公司合作——尤其是因为公用事业公司可以充当顾问。他们也可能是过剩发电或提供备用电源的潜在客户。
热电联产为有兴趣在自己的屋顶下进行发电和加热和冷却的设施提供了许多选择。在仔细权衡能源需求和基础设施建设后，选择使用热电联产系统的设施主管将“全速前进”发电。
CHP系统的类型:
热电联产系统可以分为三种不同的类型，每一种类型的特点是“原动机”——系统的主要发电设备。选择正确的系统对于最大限度地提高设备的效率至关重要。
作者:罗伦·m·斯奈德，贸易出版社2001年版权所有。这篇文章在2001年11月/ 12月获得能源决策的许可后再版。
100多年后的今天，人们又重新对热电联产产生了兴趣。美国两岸的主要城市中心都面临着潜在的停电和数百万美元的收入损失。再加上经济低迷，以及希望减少对中东富油国家的依赖，越来越多的行业和机构开始考虑热电联产系统带来的好处。
Cogen，或CHP，允许现场发电，消除了从当地电网购买电力的传统顾虑。现场系统提高了电力的可靠性和质量。更重要的是，某些cogen系统可以达到80%的效率。通过一些简单的2年的回收期计划，热电联产系统可以代表巨大的长期电力节约。
但一些最大的好处可能来自国家能源政策发展组织(NEPD)。布什政府已经将cogen作为一种提高效率的方法纳入了国家能源政策的广泛范围。当布什总统参观一个热电联产发电厂时，该发电厂为明尼苏达州圣保罗的几十座办公大楼提供电力和热水。在刚刚过去的5月份，他总结了他鼓励热电联用系统的意图，他说:“就在圣保罗，我邀请你们和我一起思考(这个国家的)能源未来，并及早展望未来。”这家工厂利用最好的新技术来生产更清洁、更高效、更廉价的能源。”
在布什政府的指示下，NEPD小组鼓励财政部长和国会颁布立法，为购买热电联产系统的企业提供投资税收抵免，或延长热电联产项目的寿命。NEPD小组还建议环境保护局(EPA)推广CHP。
由于对布什的国家能源政策的关注——尤其是将热电联产作为一种“清洁能源”解决方案的推广——国会在今年夏天早些时候提出或通过了一些与热电联产相关的法案。尽管许多法案都包含了燃料电池研究、节能实践和其他民用电力消费倡议的内容，但国会也关注商业、工业和学校的智能用电。
今年8月，众议院通过了一项综合能源法案(HR 4 -保障美国未来能源法案)，其中包括对购买和使用热电联产系统的企业和机构的税收减免激励。美国热电联合协会的执行理事约翰·吉米森说，税收抵免条款最初是1998年《能源效率技术税法》(HR 4538)的一部分。
他说:“新条例草案的规定适用于发电量超过50千瓦的热电联产系统，而热电联产系统总可用能源中至少20%以火电形式发电，以及至少20%以电力或机械形式发电。”
Jimison解释说，根据现行法律，那些有资格获得税收抵免的系统必须在2001年12月31日至2007年1月1日之间投入使用，而且该系统的总能源效率百分比必须超过60%(对于功率超过50mw的系统，则为70%)。该法案还规定延长一些cogen工厂的折旧年限。
“这是一个很好的起点，”Jimison说，“但是我们可以获得更大的收益并改进这门语言。”
游说者希望通过取消50kw的最小容量限制，扩大现有的税收抵免条款，并将税收抵免应用于使用CHP的新地区能源系统的热力分配系统。
环保署也批准了热电联产系统，并在10月中旬宣布了对热电联产项目的激励措施。尽管在这篇文章付印时还没有关于该机构计划的细节，但许多人猜测该机构将放宽环境选址许可，并/或宣布与安装cogen系统的设施建立合作关系。曾与美国环保署合作过的Jimison说，他预计美国环保署的激励措施和潜在的合作伙伴关系会很有吸引力。
“我们对环保署的一些积极措施感到高兴，”Jimison说。“他们意识到，工业能源使用的增长可以与环境保护共存——只有清洁、高效的热电联产基地才能提供这种独特的条件。”
除了能源部和环境保护署的激励措施外，还有一些选择性的私营部门机会，允许设施管理人员在不需要通常的启动成本的情况下对共同发电进行调查。例如，Encorp在2001年中期在一些特定的能源市场制定了一个租赁计划。Encorp与工厂主管合作，评估他们的能源需求，然后推荐cogen硬件的全部补充——从第三方往复式发动机和吸收式制冷机到公司的并联开关柜生产线。Encorp帮助设计、建造和运营工厂;在租期内，发电厂的所有权通常属于当地的一家能源承包商。
Encorp的项目销售总监Jeff Beiter说:“这些设施可以就地供电，不需要学习cogen工厂是如何工作的。”
在两种可供选择的合同中，工厂管理人员可以有效地“租赁”cogen工厂、能源成本和技术专业知识，然后在五到七年的合同结束时支付1美元购买所有工厂硬件。
他说:“与我们合作的公司在合同期内支付固定的能源成本，这使他们的能源价格比他们目前支付的价格更好。”贝特说。他说:“我们还维持着每周7天、每天24小时的运行，监控核电站的发电情况。如果出现问题，我们可以立即做出反应。”
简而言之，像Encorp这样的项目允许主管们调查cogen工厂的节省，同时教育他们的技术人员在租赁合同到期后如何维护工厂。
尽管有激励措施、效率预测和潜在的回报，热电联产并不是一个适用于所有设施的系统。为了充分利用热电联产系统，设施必须能够使用产生的能量和热量。传统上，CHP工厂最好的设施是像大学和医院这样的机构校园，需要大量蒸汽用于工艺应用的制造业，或者可以使用他们自己的废料作为燃料的设施，如木材操作和企业奶牛场。
为了帮助确定cogen系统安装的可行性，能源部的热电联产计划在其网站上提供了一个详细的三步流程。
第一步:分析
该设施在升级之前必须能够有效地使用其目前的能源量。如果一个设施通过安装一个热电联产厂减少了10%的电力消耗，但有基础设施的低效净损失20%，该设施应该解决目前的低效，然后调查一个热电联产厂项目。
同时考虑场地要求，包括空间或分区限制;热电联产系统安装的经济，包括资本成本、当前平均能源成本、投资回报和回收期预测;以及潜在的环境限制。
步骤2:可行性
这是一个更详细的筛选分析和审查无数的考虑，包括燃料获取和价格，运行和维护成本，互连要求，项目结构和开发成本。
在这两个步骤之后，设施主管可以使用CHP倡议网站上的payback estimator链接来计算一个基本的payback schedule。
第三步:初步设计
由于在前两个阶段已经收集了关于设施电力使用的完整信息，这第三步决定了哪种类型的热电联产系统将在设施的基础设施和能源需求中工作得最好。
许多咨询公司和能源服务公司的员工都接受过进行上述评估的培训。还有一些可供希望自行进行初步可行性研究的设施管理人员使用的商业软件包。
虽然选择联合发电的理由各不相同，但设施主管应与当地公用事业公司合作——尤其是因为公用事业公司可以充当顾问。他们也可能是过剩发电或提供备用电源的潜在客户。
热电联产为有兴趣在自己的屋顶下进行发电和加热和冷却的设施提供了许多选择。在仔细权衡能源需求和基础设施建设后，选择使用热电联产系统的设施主管将“全速前进”发电。
CHP系统的类型:
热电联产系统可以分为三种不同的类型，每一种类型的特点是“原动机”——系统的主要发电设备。选择正确的系统对于最大限度地提高设备的效率至关重要。
- 发动机驱动的发电机。
通常用于较小的系统(10kw到15mw)，这些使用内燃机为发电机提供动力。余热从燃气发动机中被捕获，并通过将废气发送到蒸汽发生器。
虽然这个系统有最高的动力生产-蒸汽比，内燃动力cogen系统只生产低压蒸汽，不适合设施要求超过15mw或蒸汽压力大于30psig。
内燃机系统的好处包括低资本成本和简单的操作。但与其他类型的系统相比，这些cogen系统也更容易因为维护或维修而停机，所以从本地公用事业公司获得持续可用电力是明智的。 - 汽轮机。
因为这些系统采用传统的锅炉来驱动汽轮机，它们是理想的设施和机构，需要大量的蒸汽加热或工艺应用，并相对低的功率负荷。高压蒸汽通过高压涡轮排出，以产生具有特殊热效率水平的动力。然后，废蒸汽被用于加热或驱动过程。
由于这种锅炉可以使用多种燃料，包括天然气、煤炭、石油、天然气、农业废弃物或生物质，因此蒸汽涡轮系统对于那些自己产生可燃废弃物的行业非常理想，例如锯木厂、企业农场和城市垃圾处理厂。
汽轮机系统可靠，使用寿命长;排放物取决于燃烧锅炉所使用的燃料。 - 燃气轮机。
这些系统通常以天然气为燃料，用传统的燃气轮机发电。然后，汽轮机排气被回收用于生产蒸汽——蒸汽可以用来加热或驱动汽轮机。燃气涡轮机的大小范围从1mw(或更小)，到300mw系统;它们能非常有效地产生动力和蒸汽。
由于其机械结构的复杂性，这些涡轮机需要训练有素的技术人员来维护和检修其系统。
作者:罗伦·m·斯奈德，贸易出版社2001年版权所有。这篇文章在2001年11月/ 12月获得能源决策的许可后再版。