2003年，上海市設(shè)立了“天然氣分布式供能系統(tǒng)研究與示范項(xiàng)目”，上海市科委組織專家對全市參與競標(biāo)的8家科研院校進(jìn)行公開答辯，上海交大競得了這一項(xiàng)目。筆者也因此有幸參與了上海首座節(jié)能示范樓的設(shè)計工作。

當(dāng)時，“西氣東輸”工程初步建成，每年輸入上海的天然氣量達(dá)30億立方。天然氣的使用不能簡單地采用“以氣代煤”，這樣既不能解決氣價過高的尷尬，又將使大量天然氣失去市場。如何合理、有效地使用天然氣這一清潔能源，成為擺在上海面前的一個課題。同時，隨著上海人生活水平的不斷提高，上海用電模式已與紐約、東京、香港等國際大都市相似，最高用電負(fù)荷與最低負(fù)荷的差距不斷拉大，正常情況下差距可達(dá)500多萬千瓦，巨大的用電峰谷差對電力供應(yīng)產(chǎn)生巨大壓力。在這樣的背景下，采用天然氣分布式供能系統(tǒng)的節(jié)能示范樓的價值就愈發(fā)明顯了。

作為上海首座節(jié)能示范樓，上海交大軟件大樓采用了“分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”，突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。4000平方米的軟件大樓中，其能源全來自樓旁的一幢兩層樓高的機(jī)房。機(jī)房連接民用天然氣管道，機(jī)組“吃”進(jìn)天然氣，兩臺燃?xì)廨啓C(jī)一邊使出“氣功”發(fā)出60千瓦的電能，一邊把發(fā)電時排出的煙氣循環(huán)回收，用于制冷或制熱，剩下的低溫?zé)煔庠倮茫訜嵘钣盟?。最后，電、冷熱氣、熱水全從機(jī)房傳入大樓，樓宇就能“吃”上生活能源“套餐”。這一系統(tǒng)堪比一個小型的民用“能源作坊”，在冬夏兩季電力高峰時，不受電網(wǎng)缺電影響，靠“西氣東輸”送來的充足天然氣就能讓人安度一個“涼夏” 和“暖冬”。

經(jīng)過初步的示范運(yùn)行，分布式供能效率高、環(huán)境友好等優(yōu)越性已得到了證實(shí)。由于循環(huán)利用了廢氣、廢熱，軟件大樓的分布式供能系統(tǒng)的能量利用率達(dá)到80％以上，而普通的天然氣發(fā)電廠的發(fā)電效率僅為30％-47％。整幢大樓使用該系統(tǒng)供能，每年可節(jié)省12萬元。大樓內(nèi)空調(diào)供熱可達(dá)200千瓦，供冷達(dá)230千瓦，生活熱水可達(dá)60-90℃。同時，系統(tǒng)的噪音也很小，大樓關(guān)起門來，室外噪音小于57分貝。

所謂分布式供能，是相對于傳統(tǒng)的集中式供電方式而言的。它利用先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃燒潔凈的天然氣發(fā)電，經(jīng)過能源的梯級利用，能源利用效率從常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的40％左右提高到80％左右，大量節(jié)省了一次能源。

天然氣三聯(lián)供系統(tǒng)的另一優(yōu)勢，就是可作為傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的補(bǔ)充調(diào)峰。在用電高峰時，能使電力負(fù)荷平均化。夏季城市大量使用空調(diào)時，電力負(fù)荷會在一段時間內(nèi)出現(xiàn)負(fù)荷高峰，同時夏季也是用氣的低谷時期，有富余的供氣能力。通過利用天然氣冷熱電聯(lián)供可在滿足高峰用電的同時，還能利用排放余熱來制冷，并減少電力調(diào)峰裝置投資和運(yùn)行費(fèi)用，用電負(fù)荷得以改善，更充分地發(fā)揮天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的功能。

分布式供能系統(tǒng)的社會經(jīng)濟(jì)效益，還體現(xiàn)在改善單一大電網(wǎng)供電的能源結(jié)構(gòu)、提高用電的安全性上。目前，全世界90 ％的電力負(fù)荷都由集中單一的大電網(wǎng)供電，這種供電模式存在很大的不安全隱患。大電網(wǎng)中任何局部的故障都會影響到整個電網(wǎng)，嚴(yán)重時可能引起大面積停電甚至是全網(wǎng)崩潰。今年年初的大雪災(zāi)已經(jīng)充分說明分布式供能的重要性。受災(zāi)嚴(yán)重的貴州省貴陽和江西省南昌，都是分別依靠兩臺12.5萬千瓦機(jī)組的分布式電廠才確保了供電。

其實(shí)，分布式能源技術(shù)從上世紀(jì)70年代末期以后就開始發(fā)展起來。在西方發(fā)達(dá)國家，熱電冷聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用十分普及，發(fā)電機(jī)組的余熱80％以上被有效利用。目前美國已有6000多座分布式能源站，僅大學(xué)校園就有200多個采用了分布式能源站。美國能源部已經(jīng)提出了小型冷熱電聯(lián)供規(guī)劃。根據(jù)這項(xiàng)規(guī)劃，到2010年，20％的新建商用、寫字樓類建筑物將使用小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)；到2020年，這一比例則將提高到50％。在英國，分布式能源站有1000多座。比如英國女王的白金漢宮、首相的唐寧街10號官邸，都采用了燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站。