1　绪论

1.1　研究背景与意义

中国的能源结构以煤炭为主，是世界上最大的煤生产国及消费国。而且中国从20世纪90年代初期的石油净出口国成为目前世界第二大的石油消费国，石油消费量仅次于美国。从图1-1可以看出，中国能源消耗中，化石能源（煤、石油、天然气）　占据了大约93%的比例，其中煤占71%，与欧盟及美国的能源格局差别很大。结合我国人口众多的特殊国情来看，我国的能源危机相对更加严峻。必须意识到，我国现有的能源结构必须改变，应逐步向未来能源结构过渡。

尽管国内近几年来在积极建设核电站并发展各种可再生能源，但是在中长期煤电将继续占据主导地位。燃煤发1度电将有1 kgCO2排放量量及其他温室气体和污染物。因为煤炭消费比重较大，导致我国CO2排放强度相对较高，常规燃煤造成的SO2和烟尘排放量约占排放总量的70%～80% 。［3］相对落后的煤炭生产方式和消费方式，加大了环境保护的压力，这种状况持续下去，将给我国本来脆弱的生态环境带来更大的威胁。生存环境的可持续发展已成为当代社会发展的基本课题。保护环境、合理利用自然资源、削减能源耗费和提供健康、舒适的人居环境成为人们关注的热点。

图1-1　中国能源消耗比例［1-2］

相比之下，太阳能是一种分布广泛、可持续的能量来源，而且其应用一般对环境无污染。但是由于其具有能量密度相对较低（晴天，在地球表面密度最高一般为1 kW左右）、间歇性（只有白天可以获得）以及分布不均匀（大部分分布在北纬30°到南纬30°）等缺点，若要成为主要能源供给方式，必须将太阳能转化成其他形式，例如电能或者热能等。

随着人民生活水平的提高，人们对居住舒适度的要求越来越高，制冷与供热需求也越来越大。冷热电联产（Combined Cooling，Heating and Power System，CCHP）是指热电冷三种不同形式的能量的联合生产。这是一个建立在热电联产系统（Combined Heating and Power，CHP）基础之上的概念。与热电联产系统稍有不同的是，冷热电联产系统将热能或电能/机械能进一步利用，提供空间或过程冷量。在一些文献中，冷热电联产系统也称为三联产系统，在建筑领域中称为建筑冷热电联产系统（BCHP）。近年来，冷热电联产系统常常与分布式能源系统（Decentralized Energy Resources，DER）相联系，三者之间的关系见图1-2，但是两个类别之间没有非常清晰的界限。［4］

图1-2　冷热电联产系统与分布式能源系统的关系

相对于大型集中化的发电站及常规就地电驱动空调，分布式的三联产系统以其特有的优势吸引了越来越多的关注。

（1）节约能源。一方面相对于典型大型发电站30%～45%的能量利用率，三联产系统可以实现能源梯级利用，根据介质的不同温度加以利用，尽可能减少系统的可用能损失。最终总能利用率可以达到70%甚至超过90%。在获得相同的电量及热量的情况下，三联产系统通常消耗更少的一次能源，进而减少燃料投资。

（2）减少排放。一方面部分三联产系统利用更加先进的技术，例如燃料电池和微燃机，另一方面三联产系统利用清洁能源，例如太阳能、生物质能和地热能等。

（3）增加能源网络的可靠性。该特性主要由于其分布式的特点。集中式系统在遇到气候灾难或者恐怖袭击时会导致当地电网崩溃，而分布式能源系统则能够弥补这一不足。