热电联产(热电联产——能源转型的基石？)

Posted 2023-06-02

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热电联产(热电联产——能源转型的基石？)

热电联产已成为2015年电力市场改革中备受争议的问题之一，政府希望降低支持成本，公用事业公司担心这些高效的发电厂将变得无利可图。本实况报道解释了热电联产电厂（CHP）在德国电力系统和能源转型中发挥的作用，以及管理热电联产支持的法律将发生哪些变化。

热电联产（KWK）的工作原理

热电联产电站（CHP）（德语：Kraft-Wärme-Kopplung或KWK）是同时发电和供热的火力发电厂。根据工厂的类型，捕获来自发电的热量使这些发电站非常高效 - 它们可以利用高达90%的一次能源（图1）。除了使用生物质和沼气的生物热电联产外，产热和发电的工厂主要以化石燃料为食。这些会产生碳排放，因此热电联产不是可再生能源。但是，由于其高效率潜力，并且由于热电联产比同类纯电厂使用更少的燃料和更少的二氧化碳排放，德国政府已将KKWK纳入其电力部门脱碳计划。

普华永道;BMWi 2014.

有许多不同种类的热电联产植物。这些包括蒸汽轮机，燃气轮机，两者的组合或燃料电池。许多沼气厂都配备了热回收系统，该系统利用它们在自己的运营中或附近的农场单位或家庭中产生的热量。一些热电联产设施仅为一家公司或工业运营提供热量，其他设施则馈入大型区域供热网络，为整个城镇提供供暖（一般供应）。当全年对热量的需求均匀地增加时，热电联产工厂最有意义。

单个家庭或大型公寓楼可以安装所谓的微型热电联产工厂（德语：BHKW），在燃气发动机或燃气轮机中产生动力。这些利用燃烧产生的热量来加热建筑物。

使用储热和功率换热可以提高热电联产的灵活性和成本效益。近年来，几家运营当地发电站和区域供热网络的市政公用事业公司投资了这种大型浸没式加热器。巨型水箱用作蓄热设施。这个想法是，来自电网或当地发电站的廉价多余电力可以用来加热水箱中的水，从而为当地供暖网络供电。

Öko-Institut， 2014.

KWK在电力和热力发电中所占的份额

自2002年颁布第一部推广这种电力形式的热电联产法（KWKG）以来，热电联产厂的净发电量已从2003年的78.3太瓦时（TWh）增加到2013年的107.7 TWh。2013年，它占德国净发电量的18.1%。热电联产在供热市场的份额（<300°C）为20%（200 TWh）。

热电联产的装机容量达30千兆瓦。

工业公司生产德国所有已安装的热电联产的三分之一。超过一半的热电联产电力来自当地公用事业公司运营的一般供应站，而其余部分则由生物和小型分散设施组成（见图3）。

Öko-Institut， 2014.

热电联产发电量的增加主要是由于燃气-蒸汽热电联产厂的增长以及更多沼气厂和小型化石燃料块式加热动力发动机（BHKW）和微型热电联产的建设（见图4）。

Prognos等人的研究人员预测，到2020年，每年将进一步增加高达300兆瓦的热电联产容量。

AG能源，2014年。

德国热电联产的目标

2012年，与化石燃料的非耦合发电和发热相比，热电联产已经帮助减少了4000万至5600万吨的二氧化碳。

经济和能源部（BMWi）2015年3月的一份文件建议，到2020年，25%的火力发电将来自热电联产。这是对其早先目标的调整，即到2020年热电联产占总发电量的25%。“由于可再生能源发电的份额不断增加，将热电联产的25%份额应用于总发电量是没有意义的，”该部文件称。

热电联产的激励、问题和改革

与可再生能源一样，所有消费者的电费附加费有助于支付扩大热电联产的费用。2014年，对于没有资格获得特殊豁免的消费者，所谓的KWK附加费为0，178克拉/千瓦时。

自 2009 年以来，热电联产运营商在小型装置上获得 5.41 克拉/千瓦时的支持，根据工厂的规模，最大装置的热电联产运营商将获得 1.8 克拉/千瓦时的支持。生物热电联产得到《可再生能源法》（EEG）规定的上网电价的支持。

微型热电联产和工业热电联产的其他好处包括免除支付电网费用，脑电图附加费和其他税收和电价税。LBD Beratungsgesellschaft最近的一项研究计算出，每年向小型和工业热电联产提供21亿欧元的间接支持。

由于电价下降和运行时间缩短，德国城镇市政公用事业的管理人员描绘了一幅黯淡的 - 几乎是徒劳的 - 如果不能很快加强支持，热电联产和区域供热的当前和未来状态。许多投资燃气热电联产的公用事业公司目前无法在没有损失的情况下运营它们，当地公用事业协会（VKU）表示。 Agora Energiewende和LBD Beratungsgesellschaft的研究证实了这一点。由于电力批发价格非常低，并且风能和光伏等可再生能源的产量增加，只有燃煤热电联产站能够赚钱，而现代燃气 - 蒸汽热电联产厂则亏本运行。VKU表示，许多运营燃气热电联产的公用事业公司很快就必须决定明年冬天是否保持其机组运行。

Agora Energiewende*和LBD在2015年4月的一项分析得出结论，热电联产的持续运营和未来投资主要取决于有多少自有消费的可能性以及运营商可以避免多少税收和税收。市场上的价格信号和减排都不是热电联产的激励措施。研究人员建议，应取消热电联产25%的目标，并应调整支持制度，以促进热电联产部门的灵活性和温室气体减排。如果热电联产要在未来几乎100%的可再生能源领域占有一席之地，它必须变得足够灵活，以促进由风能和太阳能波动功率主导的系统。研究人员说，这尤其需要更多的蓄热。

热电联产是政府在其国家行动计划（NAPE）中强调的减少二氧化碳排放的领域之一，因为它具有高效率潜力。因此，为了保持热电联产的结合并达到目标，政府将在2015年改革热电联产法（KWKG）。根据BMWi从3月份开始的建议，这将包括：

将所有新的组合电厂的热电联产支持提高 1 ct/kWh，这些电厂将电力输送到一般公共电网。
支持目前受到威胁的现有燃气热电联产电厂（大于 10 兆瓦）。这将用额外的钱来完成，直到过剩的容量减少，电力价格在计划中的电力市场改革之后上涨，这应该使他们能够自己支付运营成本。此额外支持将是临时的，将于 2019 年到期。
减少对容量超过50kW的新热电联产工厂的自有电力消耗的支持。
加强对供热网络和供热储能投资的支持力度。
将热电联产支持的总体上限设定为每年10亿欧元，以限制德国消费者的电价上涨。

公用事业协会VKU要求对现有热电联产工厂的支持不应取决于其规模。它还批评了2019年的最后期限和年度支持上限，但欢迎对供暖网络和存储的额外支持。

热电联产(热电联产——能源转型的基石？)

热电联产(热电联产——能源转型的基石？)

热电联产（KWK） 的工作原理

KWK在电力和热力发电中所占的份额

德国热电联产的目标

热电联产的激励、问题和改革

热电联产（KWK）的工作原理