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節約能源多元化--汽電共生

2007/09/05 經濟部能源局 點閱人次: 630

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▓撰文:余定中、簡塘軒

自1970年代以來先後發生過兩次的石油危機,世界各國對能源的問題逐漸重視,人們也開始注意如何有效的利用能源。近年來,我國經濟持續地成長,但是在能源有限的情況之下,除了對能源研究開發外,最重要的是對能源的節約與管理。如此一來,才能在國際間保有相對等的競爭力。

節約能源的定義指的是能源的有效利用。如果只是節約,未能有效的管理仍屬於浪費。近年來各種能源的節約技術、管理技術已慢慢成熟。其中的能源節約管理技術——「汽電共生技術」,它與傳統火力發電機組不同,優點是具節能、環保、經濟等三大效益。

「汽電共生」定義

顧名思義,「汽電共生」就是蒸汽與電力相互共生。其係先利用燃料燃燒加熱於鍋爐,使水沸騰產生高溫高壓蒸汽,再利用高壓蒸汽推動渦輪機,再由渦輪機帶動發電機產生電能。而且蒸汽除用來發電之外亦用於製程熱源。而使用過的蒸汽再藉由冷卻水冷凝過後重新送回鍋爐加熱。此種技術,有別於以往的蒸汽生電、蒸汽為製程熱源的個別運作模式。 。

汽電共生設備依其系統機組發電循環方式可分為3種:

一、先發電循環式:有人稱之為頂部循環,它是先利用燃料產生高壓高溫蒸汽去推動蒸汽渦輪發電機之後,再將此蒸汽引到工廠供製程使用。

二、後發電循環式:有人稱之為底部循環,它是利用工廠製程中產生的廢熱轉換為蒸汽發電。

三、複循環式:即先發電循環式跟後發電循環式的組合。

一般所謂的汽電共生應該是定位在可利用單一投入燃料能源(例如煤、天然氣或燃料油等)來同時產生熱能與電力的一個獨立系統,它的主要特質是必須能夠利用製程系統產生的熱能至某一程度。簡而言之,即是熱能的再利用,而且必須與製程是連貫性的一種能源再利用設備。此系統適用的行業不僅僅是在工業用途,其他如垃圾焚化廠或非生產場所之飯店、辦公大樓、甚至是醫院,都可以設置汽電共生系統。此外,系統之鍋爐產生的蒸汽量也必須達到一定的程度,才適合此種裝置,如果蒸汽量太低的時候,發電效率及可以利用的蒸汽相對減少且成本提高,這樣就不合乎經濟原則。

汽電共生系統能夠節省能源,不僅能在生產過程提供所需的熱能,同時也可以發電供整個工廠所使用,當成本效益高時,此系統可以有效地節省成本。當在與傳統發電系統比較過後,發現汽電共生裝置的特點可以分為下列各點:

一、能源可重複使用、多階段性利用,高度省能。

二、減少整體環境的污染。

三、減少對外來供電之依賴以及輸電損失。

四、具有較高的經濟效益,可充分利用現有資源。

五、減少電力公司的供電負擔,以及跳電後的損失。

六、生產出來的電能可自給自足,多餘的電還可以出售。

汽電共生系統的規劃是很重要的課題,考慮的因素有:建廠用地大小、地理位置、燃料的選用、投資效益、電力及蒸汽需求量、機組的效率、環保問題以及總體的經濟效益等。然而傳統系統工業製程效率約為75%,發電的平均效率只有35%。汽電共生系統的發電及熱能總效率可達到65~85%。因此汽電共生系統生產的電力及熱能約可節省燃料20~30%,二氧化碳排放相對減少20~30%。所以此類設備的投資及運轉成本較傳統分離式的系統總成本約少10~30%,而且所需的燃料較少,所以在相同的電力與熱能使用量下,汽電共生設備所產生的污染及對環境的衝擊會相對減少。

結語

台灣地狹人稠,天然資源少,社會發展所需的各種原料都必須依賴國外進口,唯有提高能源使用效率及減少對能源的浪費,才能增加台灣在國際上的競爭力。汽電共生廠是一種能源有效應用的設施,亦是當前能源利用的一種趨勢。假以時日的發展與應用,則對企業本身及對國家之整體利益均有極深遠的影響。未來在汽電共生技術的導入可以幾項做為參考的方向,如:高效率化、低價格化、省空間化、低污染化、提高運轉維護性質等。

近10年來,經由國內產官學研各界的努力,台灣在推廣汽電共生系統方面已有了顯著的成效,根據經濟部能源局資料顯示,我國自民國87年至96年4月為止,汽電共生系統總裝置容量由87年的2,967.5千瓩到96年4月的7,759.4千瓩。在 96年7月底裝置汽電共生系統的合格廠商共有94家,與台電公司簽訂電力售購契約有64家,售電尖峰保證容量282萬瓩。由以上數據可以得知,汽電共生實為一種值得發展且能促進能源有效利用的重要技術。就現階段而言,各先進國家積極推廣汽電共生系統,其背後的主因除了上述的各項效益之外,更重要的因素是:面對當前全球溫室效應問題不易解決的情況下,汽電共生系統的推廣是有效抑制二氧化碳排放量的最佳策略之一。所以必須以全方位、多元化的視野及觀點來規劃、提倡節約能源、提升能源效率及推動汽電共生技術,使其在能源匱乏的將來成為綠色能源外的另一項選擇。(作者為龍華科技大學電機系助理教授及碩士班研究生)"


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