建立分布式小型发电机 促进竞争

2015年6月15日 年月日
《选择》月刊
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政府今年3月31日就电力市场未来发展,展开为期3个月的公众谘询。谘询文件中提及分布式发电的发展机会。文件列举医院管理局和煤气公司最近一项合作项目—在大埔区一家医院规划建设一个小规模的热电联产发电机,利用从新界东北堆填区所产生的堆填沼气,为医院供应热力和电力。另一例子是位于九龙东的「零碳天地」,其三联供系统采用由废弃食油炼制而成的生物燃料,既发电也善用余热为该建筑物提供空调和除湿。

何谓分布式发电?

分布式发电是采用小规模发电的技术,是最接近最终用户的电力生产方法。分布式发电技术通常包括独立的燃气热电联产系统和三联供(或称三联产)系统,或配合可再生能源组合发电。热电联产(Combined Heat and Power,CHP)系统是用比较清洁的燃料(例如天然气或转废为能所用的生物燃料)发电,并使用发电过程中产生的副产品——余热(residual heat),作加热及保暖之用。三联供(Combined Heat, Power and Cooling,CHPC)系统则是把热电联产系统产生的热能,用于加热、保暖及冷却用途。

有关装置会较接近甚或位于相关设施内,例如酒店、医院、学校、屋苑等不同地方,优点在于发电效率比传统发电模式高,管理和控制较灵活,环保表现更佳,可靠性亦毫不逊色。

传统电力模式利用遍远位置的大型发电厂的发电机组生产电力,供应电力给消费者。分布式发电系统采用为数众多的小规模发电机组,为身处的建筑物或邻近设施提供电源,不需完全依赖大型输电网络系统。分布式发电技术产生的功率容量范围可由1兆瓦(MW)至200兆瓦(MW),大致可供300至60,000住户每天使用,而电力公司的发电机组规模往往超越1000兆瓦。

传统发电——集中供电模式的效率问题

目前香港的电力生产是以集中式发电为主。电力于电厂中经燃烧燃料例如煤和天然气或核能产生,然后经高压电缆穿山越岭传送至区域变压电站,再分布至每家每户。整个发电和传输系统要清楚计算各区最大的电使用量,以最大基数设计系统的承受能力,以满足在繁忙时段可能出现的庞大电力需求。集中式化石燃料发电厂系统,需要有运送燃料的基建投资例如码头、铁路和管道等,以提供稳定的燃料供应。系统需长时间运作才可达至有显著经济规模效益的电力生产。这模式要求大额资本投资,故供电的控制权相应倾向集中,优点是运作由中央策划与统筹,但亦提高了生产成本。

集中式化石燃料发电厂系统最大的缺点是,发电时,长距离的传输和变压过程,会大大损耗热能和发电功率。分布式发电如「零碳天地」的三联供系统配合太阳能电池板装置产生电力,除供给建筑物自身独立使用外,也连接上电网,为其他消费者供应剩余未使用的电力,全面提升发电效率,做到「电」尽其用。

分布式发电配合清洁能源

事实上,如有周详计划,分布式发电可以配合各区的可再生能源资源包括风能、太阳能和地热等,在不同程度上满足各区的电力需求。值得探讨的方案,包括:启德发展区可配合区域供冷系统,设计为应用热电联产的建筑群组,东北发展新市镇则可设想为燃气供应配合太阳能互补三联供系统,或将大屿山北发展区设计为风能发电互补三联供系统。以小规模的水力、风能或太阳能发电配合燃气发电系统,所需资本有限,是非常符合成本效益的发电方法。

不同城市的分布式发电发展

分布式发电多以燃气热电联产配合再生能源发电。热电联产装置的发电效率较燃煤发电高出一倍以上,主要原因是热电联产能善用在发电过程中产生的热能,用作供热,例如提供暖气和热水。全球许多城市已经加装分布式供应能源网络,包括伦敦、东京、巴黎、柏林、莫斯科、圣彼得堡、哥本哈根、斯德哥尔摩、赫尔辛基、维也纳、汉堡、悉尼和巴塞罗那等。

日本于2002年出现第一代家用热电联产机组,为达致提高能源效益的目标,越来越多家庭采用燃气热电联产装置,也有使用应用燃料电池(fuel cell)技术的市场产品,日本消费者享有不同的选择。家用燃气热电联产装置其中一个优点是体积小和容易安装,能够在地区上广泛应用。

在东京有商业集团,为获取政府的低排放建筑认证,除提醒居民节能和使用可再生能源外,也采用了高效的天然气为发电燃料,装设热电联产系统,为其54层的商厦提供电力和热能。

早在2003年,美国芝加哥已利用1.75兆瓦的热电联产系统为其著名的科学与工业博物馆(Museum of Science and Industry),提供高达80%的热气、热水和电力。机组通过发电而产生热能,除为该博物馆提供照明外,热能可转化为蒸气,供加热、冷却之用。此外,三藩市某航空公司的酒店近期安装了两个65瓦(KW)的微型燃气涡轮发电机,除了为这座32层500多个房间的建筑物供电外,所产生的热能也可用于酒店的热水供应,提高能源效率。

在伦敦北部伊斯灵顿(Bunhill),有电力公司在市内设置了一个1.9兆瓦的热电联产装置,可以满足850家用户及两项康乐中心等公共设施的电力和热力需要。该项目的第二阶段会扩展至454家连接到网络的用户,若有需要可把服务扩展予额外1,000用户。现有供热管网已延伸至电力变电站捕捉余热,进一步减低成本和不必要的损耗。

悉尼市,作为低碳节能城市,其市政厅大楼除作为办公大楼,也身兼热电冷三联供工厂的角色,为市内供电,降低了悉尼市的年度碳排放3%,并令市政厅和市政厅大厦的能源支出每年平均减少320,000澳元。其投资虽大,但发电效率十分高,是政府全力支持低碳政策的一大证明。

总结

香港处于亚热带地区,三联供系统是非常适合本地环境的分布式能源技术。

传统大型电厂只能在高容量的条件下有效运作,其规模生产不能迅速调整以适应不断改变的需求,故往往要有足够的后备电力,以满足每年偶尔出现的最高需求。综观全球发展,香港的电力市场无疑在未来需要更灵活的发电模式,全面减低基本负荷,及以更有效率和清洁的方法生产电力。

香港电力市场改革在未来充满契机,策划得宜能让市场持份者、新参与者和消费者共享新技术和新商业运作模式所带来的好处。希望香港能善用良机,认真考虑分布式发电的可行性和经济效益,为香港电力市场长远带来新景象!