建立分布式小型發電機 促進競爭

2015年6月15日 年月日
《選擇》月刊
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政府今年3月31日就電力市場未來發展,展開為期3個月的公眾諮詢。諮詢文件中提及分布式發電的發展機會。文件列舉醫院管理局和煤氣公司最近一項合作項目—在大埔區一家醫院規劃建設一個小規模的熱電聯產發電機,利用從新界東北堆填區所產生的堆填沼氣,為醫院供應熱力和電力。另一例子是位於九龍東的「零碳天地」,其三聯供系統採用由廢棄食油煉製而成的生物燃料,既發電也善用餘熱為該建築物提供空調和除濕。

何謂分布式發電?

分布式發電是採用小規模發電的技術,是最接近最終用戶的電力生產方法。分布式發電技術通常包括獨立的燃氣熱電聯產系統和三聯供(或稱三聯產)系統,或配合可再生能源組合發電。熱電聯產(Combined Heat and Power,CHP)系統是用比較清潔的燃料(例如天然氣或轉廢為能所用的生物燃料)發電,並使用發電過程中產生的副產品——餘熱(residual heat),作加熱及保暖之用。三聯供(Combined Heat, Power and Cooling,CHPC)系統則是把熱電聯產系統產生的熱能,用於加熱、保暖及冷卻用途。

有關裝置會較接近甚或位於相關設施內,例如酒店、醫院、學校、屋苑等不同地方,優點在於發電效率比傳統發電模式高,管理和控制較靈活,環保表現更佳,可靠性亦毫不遜色。

傳統電力模式利用遍遠位置的大型發電廠的發電機組生產電力,供應電力給消費者。分布式發電系統採用為數眾多的小規模發電機組,為身處的建築物或鄰近設施提供電源,不需完全依賴大型輸電網絡系統。分布式發電技術產生的功率容量範圍可由1兆瓦(MW)至200兆瓦(MW),大致可供300至60,000住戶每天使用,而電力公司的發電機組規模往往超越1000兆瓦。

傳統發電——集中供電模式的效率問題

目前香港的電力生產是以集中式發電為主。電力於電廠中經燃燒燃料例如煤和天然氣或核能產生,然後經高壓電纜穿山越嶺傳送至區域變壓電站,再分布至每家每戶。整個發電和傳輸系統要清楚計算各區最大的電使用量,以最大基數設計系統的承受能力,以滿足在繁忙時段可能出現的龐大電力需求。集中式化石燃料發電廠系統,需要有運送燃料的基建投資例如碼頭、鐵路和管道等,以提供穩定的燃料供應。系統需長時間運作才可達至有顯著經濟規模效益的電力生產。這模式要求大額資本投資,故供電的控制權相應傾向集中,優點是運作由中央策劃與統籌,但亦提高了生產成本。

集中式化石燃料發電廠系統最大的缺點是,發電時,長距離的傳輸和變壓過程,會大大損耗熱能和發電功率。分布式發電如「零碳天地」的三聯供系統配合太陽能電池板裝置產生電力,除供給建築物自身獨立使用外,也連接上電網,為其他消費者供應剩餘未使用的電力,全面提升發電效率,做到「電」盡其用。

分布式發電配合清潔能源

事實上,如有周詳計劃,分布式發電可以配合各區的可再生能源資源包括風能、太陽能和地熱等,在不同程度上滿足各區的電力需求。值得探討的方案,包括:啟德發展區可配合區域供冷系統,設計為應用熱電聯產的建築群組,東北發展新市鎮則可設想為燃氣供應配合太陽能互補三聯供系統,或將大嶼山北發展區設計為風能發電互補三聯供系統。以小規模的水力、風能或太陽能發電配合燃氣發電系統,所需資本有限,是非常符合成本效益的發電方法。

不同城市的分布式發電發展

分布式發電多以燃氣熱電聯產配合再生能源發電。熱電聯產裝置的發電效率較燃煤發電高出一倍以上,主要原因是熱電聯產能善用在發電過程中產生的熱能,用作供熱,例如提供暖氣和熱水。全球許多城市已經加裝分布式供應能源網絡,包括倫敦、東京、巴黎、柏林、莫斯科、聖彼得堡、哥本哈根、斯德哥爾摩、赫爾辛基、維也納、漢堡、悉尼和巴塞羅那等。

日本於2002年出現第一代家用熱電聯產機組,為達致提高能源效益的目標,越來越多家庭採用燃氣熱電聯產裝置,也有使用應用燃料電池(fuel cell)技術的市場產品,日本消費者享有不同的選擇。家用燃氣熱電聯產裝置其中一個優點是體積小和容易安裝,能夠在地區上廣泛應用。

在東京有商業集團,為獲取政府的低排放建築認證,除提醒居民節能和使用可再生能源外,也採用了高效的天然氣為發電燃料,裝設熱電聯產系統,為其54層的商廈提供電力和熱能。

早在2003年,美國芝加哥已利用1.75兆瓦的熱電聯產系統為其著名的科學與工業博物館(Museum of Science and Industry),提供高達80%的熱氣、熱水和電力。機組通過發電而產生熱能,除為該博物館提供照明外,熱能可轉化為蒸氣,供加熱、冷卻之用。此外,三藩市某航空公司的酒店近期安裝了兩個65瓦(KW)的微型燃氣渦輪發電機,除了為這座32層500多個房間的建築物供電外,所產生的熱能也可用於酒店的熱水供應,提高能源效率。

在倫敦北部伊斯靈頓(Bunhill),有電力公司在市內設置了一個1.9兆瓦的熱電聯產裝置,可以滿足850家用戶及兩項康樂中心等公共設施的電力和熱力需要。該項目的第二階段會擴展至454家連接到網絡的用戶,若有需要可把服務擴展予額外1,000用戶。現有供熱管網已延伸至電力變電站捕捉餘熱,進一步減低成本和不必要的損耗。

悉尼市,作為低碳節能城市,其市政廳大樓除作為辦公大樓,也身兼熱電冷三聯供工廠的角色,為市內供電,降低了悉尼市的年度碳排放3%,並令市政廳和市政廳大廈的能源支出每年平均減少320,000澳元。其投資雖大,但發電效率十分高,是政府全力支持低碳政策的一大證明。

總結

香港處於亞熱帶地區,三聯供系統是非常適合本地環境的分布式能源技術。

傳統大型電廠只能在高容量的條件下有效運作,其規模生產不能迅速調整以適應不斷改變的需求,故往往要有足夠的後備電力,以滿足每年偶爾出現的最高需求。綜觀全球發展,香港的電力市場無疑在未來需要更靈活的發電模式,全面減低基本負荷,及以更有效率和清潔的方法生產電力。

香港電力市場改革在未來充滿契機,策劃得宜能讓市場持份者、新參與者和消費者共享新技術和新商業運作模式所帶來的好處。希望香港能善用良機,認真考慮分布式發電的可行性和經濟效益,為香港電力市場長遠帶來新景象!