隨著經濟的發展,生活的富足,空調已成為人們室內環境的重要組成條件。尤其在全球氣候日益惡化、人類活動日益城市化的今天,空調越來越成為保障身體健康的必需品,而不是奢侈品。
由于空調是一種大量消耗能源且嚴重依賴國家能源基礎設施的設備,其產業發展方向正確與否將嚴重影響國民經濟的發展,并在很大程度上決定區域空氣質量及地球環境安全。
因此,專家學者、政府以及國際組織應對中國空調產業發展方向給予高度重視。
中國空調市場現狀
中國地處北溫帶及亞熱帶,四季分明,空調需求十分普遍。中國已成為僅次于美國、日本的第三大空調市場,占全世界空調市場12%。1998年中國家用空調產品銷售額近300億元、中央空調產品銷售額近100億元。10年間年增長率20%,大大高于GDP增長速度。
空調能源消耗方面,家用空調全是用電,中央空調約有70%是用電,其余是用燃料或蒸汽。電力空調是以氟利昂類物質為冷媒,以機械壓縮做功,所以這類空調又叫壓縮式空調;燃料或蒸汽空調是以溴化鋰為冷媒,以吸收傳熱做功,所以這類空調又叫吸收式空調。
燃氣空調就是以天然氣等清潔燃料作能源,提供制冷、采暖、衛生熱水的中央空調設備,在中國,這種設備叫作直燃機。
中國能源現狀
中國是一個能源消費大國,1997年資源能源消費總量為14.2億噸標準煤,其中煤炭占73.5%、石油占18.6%、天然氣占2.2%、水電等占5.7%。在世界能源總消費量中,中國煤炭占2 7.9%、石油占5.6%、天然氣占0.01%、水電占6.4%。
中國能源的首要特點就是被稱為“最骯臟的能源”的煤炭所占比重過大,而“環保型能源”——天然氣比重極低。
中國能源的第二大特點就是能源系統總效率極低,僅為9%,大大低于發達國家及許多發展中國家。
中國能源的第三大特點就是電力在終端能源中所占比例低,人均裝機容量只有0.22kw,而美國為3.1kw。
中國能源的第四大特點就是煤炭發電所占比例過大,占總發電量的80%以上。
中國環境現狀
環境有兩個方面。一是地球環境,涉及氣候、紫外線、海洋、酸雨等;另一方面是區域環境,涉及城市空氣、水質、噪音等。
由于中國以煤炭為主的能源結構,導致二氧化硫(SO2)和煙塵的大量排放,使中國酸雨面積達到40%;由于能源效率低,導致二氧化碳(CO2)的大量排放,中國每年CO2排放量達2400多萬噸,為世界之最。
CO2是造成溫室效應的主要原因,而燃煤所產生的氮氧化物(NOx)、SO2和煙塵更直接危害人類健康。中國大氣中90%SO2、85% CO2、 67%NOx來自煤。
由于電力空調的冷媒是氟利昂類(CFCS)物質,造成了大氣臭氧層的損害,增加了紫外線對地球的照射,直接引發人類皮膚癌和白內障,并徹底破壞地球生物鏈。目前,中國仍有廠家在生產CFCs冷媒的空調。
地球暖化、臭氧層破壞、酸雨、海水污染、城市煙塵以及化學品對食物、飲水的污染等環境問題正嚴重襲擊著中國,年年有增無減。
解決能源污染的方案
減少煤炭消耗,大量采用天然氣是解決中國環境問題的技術上最佳、經濟上可行、國力上可能的方案。
天然氣是礦物燃料中最清潔的能源,比如與煤炭發電相比。CO2減少58%、SO2減少100%、NOx減少81%、顆粒物減少95%、爐渣減少100%。世界各國均把天然氣作為未來50年的主導能源,是人類最終全面走向可再生能源的橋梁。
地球上天然氣貯存極為豐富,已探明的貯量約150萬億 m3,估計總貯量在400萬億m’左右,可供全世界使用200年。中國八五期間探明天然氣貯量6308億立方米,1999年塔里木地區又探明天然氣貯量5679億立方米,捷報還在不斷傳來。根據中國第二輪油氣資源評價會議預測,中國擁有天然氣資源量38萬億立方米,其中陸上為29.9萬億立方米,近海為8.1萬億立方米。中國正在逐步形成四川、陜甘寧、新疆、南海4個年產量在100~200億立方米和東部、青海2個年產量在50億立方米以上的天然氣產區。
由于天然氣清潔、便宜且易于運輸,許多天然氣相對貧乏的國家紛紛從國外進口天然氣,1998年,世界天然氣國際貿易量達15.8萬億立方米,占世界總產量的19.6%。世界上許多發達國家均是天然氣進口大國,在世界天然氣進口總貿易量中占有很大比例,如美國占20%、德國占19%、日本占15%、意大利占9%、法國占8%。中國也正在著手建設從俄羅斯向中國輸氣的管道,并在廣東建立LNG進口接收站,總投資306億元。這是一個試點工程,更多的接收站正在醞釀之中。
鑒于天然氣勘探取得重大進展,國家計委提出了大力調整能源生產結構和消費結構、加大天然氣在我國一次能源中的比重的要求,并于今年年初與中國石油天然氣集團向國務院提出了“西氣東輸”的宏偉方案,建設4200公里管道,將塔里木盆地天然氣產區與上海市貫通。預計總投資1200億左右,采取分段同步開工方式,3年左右建成通氣。將徹底解決長江三角洲地區及沿線省市工業及生活用氣,并將全面改善大氣環境。
目前,世界各國均在加大天然氣比重,據專家估計,大約到2005年~2010年,世界對天然氣的要求將超過石油,成為首要能源。
空調能源的變遷
電力由于使用方便,一直是各種機械設備的首選能源,空調設備亦是如此。1998年,世界中央空調設備中有80.4%是以電為能源的,另外19.6%是吸收式空調,其中約有九成是直燃式空調。日本在其經濟騰飛時期的60年代末,意識到了燃氣空調有削減夏季高峰電力、填補夏季低谷燃氣的益處,從政府到民間一致推動燃氣空調發展,大約用了10年時間,燃氣空調占據了中央空調市場的85%左右,至今仍保持這一紀錄。韓國在研究了日本經驗之后也推動了燃氣空調,迄今,其燃氣空調在國內市場占有率比日本更高。
美國由于早期電力基礎設施雄厚,加之70年代由于受石油危機的影響,政府對天然氣貯量抱悲觀態度,燃氣空調的發展受到了制約。惡果慢慢顯現出來,1999年7月,連續高溫導致空調用電劇增,紐約地區14個電網,有6個陷于癱瘓,數十座城市發生拉閘限電事件。專家、政府開始認真對待空調能源問題,推廣燃氣空調的呼聲高漲。
中國在80年代以前很少使用空調,真正大規模使用空調是1992年小平南巡講話以后。同年6月,遠大空調有限公司成功研制中國第一臺直接以燃料為能源的溴化鋰吸收式空調——直燃機。由于直燃機適應了夏季電力緊缺的國情,產銷量年年飆升,1996年成為中國中央空調市場主導產品,超過了電力空調。1997年開始,由于眾多新建的電廠陸續投入使用,加上國企減產限產導致工業用電銳減,電力┬杌?境制劍?999年,春、秋季節電力出現了富余,電力部門開始實行打折售電,許多空調用戶反過來傾向于購買電力空調。
三贏的選擇
1.分析中國電力狀況可以知道哪種空調更有利于國民經濟。國家電力部門負責人宣布,1999年上半年,中國平均電力富余達到10%,使許多人相信中國不再缺電了。中國人均電力裝機容量只有美國的7%,而美國在夏季仍然缺電,所以,中國電力過剩是假象,即使過剩,也是低水平的過剩。就在 1999年7月,全國幾乎所有城市都出現了用電吃緊現象。北京最高負荷比去年同期增加120萬千瓦,達到601萬千瓦,其中有210萬千瓦是空調負荷,空調需求一年翻了一番多;濟南7月30日用電負荷達到131萬千瓦,而在7月22日僅104萬千瓦,空調用電負荷接近電力總負荷的40%。幾乎所有城市都不同程度發生了燒壞變壓器、電表、線路以及短時間發電不足而造成的停電、限電現象。停電又成為夏季報章的熱門話題。
政府決定投資3000億元進行城鄉電網改造,以擴大電力消費,這也許意味著將要投資更多的錢進行發電廠建造。而這巨額的電力建設經費其實僅僅為滿足夏季1個月甚至十幾天或者幾天的空調高峰負荷需求。目前,中國空調用電負荷占電力總負荷20%以上,而年耗電量僅占6—7%,如此低的負荷率造成了巨大的財力浪費,并使得發電效率低下,浪費燃料。
中國火力發電廠建造費每千瓦約6000元,電網建造費每千瓦約2000元。這筆費用如果攤到空調用戶身上,比用戶購買家用空調或中央空調的費用要多3—4倍,用戶無法承擔。如果不加上去,國民經濟的巨資投入卻只產生十幾天或一個月的電費回報,可能連本帶利都要賠進去。如果將這些成本分攤到那些不用電空調的用戶身上,當然更是極不合理的。而核電廠、水電廠比火電廠建造費還要多3—6倍,可見,在一臺空調后面,國家要投入多少資金。國家正在試行用電量和報裝容量兩部價制,在一定程度上可使電空調用戶合理分攤電力建設成本。
重要的是,國民經濟沒有這么強的承受能力:工業生產形勢一旦好轉,電力供應本來就不夠,而近10年正是中國空調需求連年激增的年份。空調用電是給中國本來就匱乏的電力工業雪上加霜。天然氣基礎設施投資與同負荷的電力投資相比只有1/10。因此,發展燃氣空調可大幅度減輕國民經濟負擔。
2.分析中國環境狀況可以知道哪種空調更有利于環保。煤炭已給中國造成了嚴重的環境問題,應該用有限的資金去將目前的燃煤火力發電廠改造為天然氣火電廠,而不是去投資新建火電廠,這樣中國的空氣才可能漸漸恢復清新。氣候變化框架條約締約國會議要求各國二氧化碳等溫室氣體排放量控制在1990年水平,中國將逐步履行國際義務,以氣代煤是重要措施。另外,1999年11月中國將承辦第十一屆保護臭氧層國際公約會議,電空調所使用的冷媒——氟利昂將進一步受到嚴格限制,而溴化鋰是一種對環境、對人體完全無害的天然原料。因此,發展燃氣空調有利于環境保護。
3.分析市場經濟可以知道哪種空調更有利于降低用戶成本。燃氣空調比電空調造價約高30%一70%,但由于燃氣空調具備制冷、采暖、衛生熱水三種功能,而電空調通常只有制冷功能,還需配套鍋爐或熱網,所以從增加的功能和減少的占地來看燃氣空調并不貴。有一種熱泵式電空調冬季可采暖,但在氣溫低于0℃的地區供熱能力大幅度下降,效率也惡化。另外,由于燃氣空調不以機械旋轉而以熱交換做功,維護成本低、壽命長,也相應降低了設備生命周期成本。
運行能耗問題是專家和用戶共同關心的問題。專家關心的是資源能源(即一次能源)消耗率,這涉及CO2排放。目前中國最先進的直燃機制冷系數為1.25,一般電力空調制冷系數3.0—5.0,燃料轉化為最終可用電的效率在中國平均為26.5%,可見,直燃機與系數較高的電空調相當。而用戶關心的是由于耗能帶來的開支。過去,由于中國城市燃氣管網尚不發達,燃氣公司要想在用戶較少、耗氣量低的情況下收回投資,普遍采取高價政策,這背離了能源產銷規律,國家正在加以規范。用戶在關心能源價格時,應關注峰谷價這個與國際能源體系接軌的問題。在發達國家,峰谷電價一般達到10倍,峰谷氣價一般達到2倍。燃氣空調在夏季正好趕上峰值電價和谷值氣價,日本燃氣空調用戶運行費用比電力空調就低1倍以上。許多昨天在發達國家發生的事,今天就發生在中國,中國己開始推行峰谷電價,許多城市也在逐步取消全年用氣設備的增容基金并給予優惠氣價。
電空調所用的氟利昂在全面限制后價格節節上漲,每年為彌補泄漏所造成的開支是用戶一筆不小的成本。并且,CFC、HCFC禁用日期日日逼近,設備將提前報廢,美國己發生CFC走私入境事件。因此,發展燃氣空調有利于降低用戶成本。目前中國只有少數城市實現了全面燃氣化,在暫未通氣的地方,可以先用柴油作為一種過渡性燃料,一旦燃氣管道鋪到,改變燃料只需更換燃燒機,其接口是通用的。或者一開始就采用油氣雙燃料燃燒機。投資增加很少。
在燃氣空調的種種優勢被人們認識之后,一種新的、更大的優勢即將顯示出來,這就是冷熱電聯產技術(CCHP),將燃氣渦輪發電機與直燃機組合,效率可以提高40%。并且,CCHP的意義不僅僅在于節能,這是一場能源產業的革命:散布在千萬座樓宇中的小型渦輪發電機,使國民經濟、國家安全至關重要而又極為脆弱的紐帶——大電網,不再孤立而笨拙。大電網與分散的小型發電機并存被全球專家公認為投資省、能耗低、可靠性高的能源系統,是21世紀的方向。
在國家決定能源產業政策時、在環保主義者決定行動綱領時、在用戶選擇空調設備時,目光會不約而同地投向燃氣空調。
燃氣空調是國民經濟、環保、用戶三贏的選擇,是國民經濟可持續發展的最佳途徑。