根據(jù)分布式天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)的系統(tǒng)特性，在國際通用的平準(zhǔn)化發(fā)電成本(LCOE)基本計(jì)算方法基礎(chǔ)上，將燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的電能與冷、熱能量經(jīng)過折算之后的能量之和視為CCHP系統(tǒng)的總能量產(chǎn)出，計(jì)算得出不同容量機(jī)組包含冷、熱能量的全能量LCOE。以各省省會城市的商業(yè)電價作為比較基準(zhǔn)，評價CCHP系統(tǒng)在該省份是否具有經(jīng)濟(jì)性，并對相關(guān)影響因素進(jìn)行敏感性分析。分析表明，在中國中東部發(fā)達(dá)地區(qū)，CCHP系統(tǒng)具有一定經(jīng)濟(jì)性;CCHP平準(zhǔn)化發(fā)電成本對能量輸出量及燃料成本的敏感性較高。最后從電網(wǎng)、氣價改革及供冷供熱系統(tǒng)等方面提出相關(guān)建議，以促進(jìn)CCHP系統(tǒng)在“十三五”期間的市場發(fā)展。

1 分布式天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

相對于傳統(tǒng)的集中式供電方式，分布式能源系統(tǒng)是指將適當(dāng)規(guī)模、容量的系統(tǒng)以分散的形式布置在用戶端，就近供應(yīng)能源，多余的電力可以通過電力設(shè)備供應(yīng)配電網(wǎng)的多連供系統(tǒng)。分布式天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)(Combined Cooling Heating and Power，簡稱CCHP)系統(tǒng)是一種新型的建于用戶所在地或附近的能源系統(tǒng)，是建立在能量梯級利用的概念基礎(chǔ)上，集制冷、制熱和發(fā)電為一體的多聯(lián)供總能系統(tǒng)。相比于其他分布式能源，CCHP系統(tǒng)技術(shù)較為成熟，在國際上得到廣泛應(yīng)用，是中國分布式能源發(fā)展的主要方向。

CCHP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對天然氣燃燒后的熱量進(jìn)行階梯利用的設(shè)想：高品位的熱能推動燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行發(fā)電，然后利用燃?xì)廨啓C(jī)尾氣中所含熱量推動制冷、熱設(shè)備制冷、熱。所產(chǎn)生的冷、熱能源直接就近供應(yīng)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。CCHP系統(tǒng)既可以一臺獨(dú)立運(yùn)行，也可以多臺并聯(lián)運(yùn)行，以應(yīng)對不同功率負(fù)荷情況下的用戶需求。由于不需要遠(yuǎn)距離輸送所產(chǎn)出的能源，以及對熱能的充分利用，CCHP系統(tǒng)的能源綜合利用效率高達(dá)80%以上。不僅能源利用效率高，而且CCHP系統(tǒng)具有節(jié)能減排、對電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)雙重削峰填谷的作用，能增強(qiáng)能源供應(yīng)的安全性，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時節(jié)省社會公共成本。

隨著社會發(fā)展和生活水平的提高，居民對冷、熱能源的需求日漸增大，目前社會對冷、熱能量需求的滿足主要依靠電能。這種冷、熱負(fù)荷不斷增加的背后是煤電機(jī)組容量的不斷增加，而燃煤電廠在提供電能的同時排放出了大量的大氣污染物。相比而言，CCHP系統(tǒng)對環(huán)境較為友好，因此CCHP能源系統(tǒng)越來越受到政府重視。早在2000年，原國家計(jì)委等4部委印發(fā)了初步為分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展鋪平道路的文件，在文件中，國家鼓勵在較分散的公用建筑發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。在隨后的幾年里，國家發(fā)改委、財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家能源局、國家電網(wǎng)公司等相關(guān)單位先后聯(lián)合或獨(dú)立出臺了促進(jìn)CCHP能源系統(tǒng)發(fā)展的政策文件。從2010年8月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布為CCHP發(fā)展建設(shè)提供相關(guān)建設(shè)技術(shù)指標(biāo)參考依據(jù)的技術(shù)規(guī)程文件，到國家發(fā)改委、能源局、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合頒發(fā)為分布式天然氣能源示范項(xiàng)目提供相關(guān)激勵和優(yōu)惠政策的實(shí)施細(xì)則，這些文件為CCHP能源系統(tǒng)的初步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。中國共產(chǎn)黨第十八屆中央委員會第五次全體會議通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》中的相關(guān)建議，進(jìn)一步明確了政府對發(fā)展CCHP能源系統(tǒng)的重視程度。

雖然有眾多政策支持，然而CCHP能源系統(tǒng)在中國的普及速度并不快。為尋找原因，一些學(xué)者在政策的基礎(chǔ)上做了很多探討，大多數(shù)學(xué)者針對具體案例對CCHP能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評價，由于CCHP能源系統(tǒng)在各個地區(qū)的運(yùn)行環(huán)境、負(fù)荷均不同，這類探討有一定的局限性。在能源互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展以及在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》對分布式能源愈加重視、能源政策逐漸完善、分布式能源定位逐漸明確的政策環(huán)境下，這種比較方法所具有的參考價值有限。本文在現(xiàn)有分布式能源政策、其他學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，將CCHP能源系統(tǒng)所有的能量產(chǎn)出折算為電能，扣除能源損耗部分，計(jì)算出CCHP能源系統(tǒng)的全能量平準(zhǔn)化發(fā)電成本(LCOE)，然后將商業(yè)電價與CCHP系統(tǒng)LCOE之差設(shè)定為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，通過這種比較方式可以較為直觀地評價CCHP具有潛在經(jīng)濟(jì)性的地域分布情況。

2 分析框架

2.1 LCOE模型

美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)把LCOE定義為平準(zhǔn)化發(fā)電成本(levelized cost of energy);弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(Fraunhofer-ISE)把LCOE定義為度電成本(levelized cost of electricity)。對于分布式天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)而言，LCOE是指CCHP能源項(xiàng)目單位發(fā)電量的綜合成本，即CCHP能源系統(tǒng)在運(yùn)行期間所發(fā)生的所有成本與該項(xiàng)目供應(yīng)出的所有能量的比值。在本文中，CCHP能源系統(tǒng)生命周期內(nèi)所產(chǎn)出的能量不僅包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的電能，還包括系統(tǒng)提供的冷、熱能量。為了計(jì)算LCOE，采用如下公式。

公式(1)代表的意義是收入的凈現(xiàn)值等于成本的凈現(xiàn)值，即LCOE的恒等式定義，其中LCOE與En的乘積是系統(tǒng)在生命周期內(nèi)的總收益。將公式(1)進(jìn)行恒等變形后得出公式(2)。

將公式(3)、(4)、(5)、(6)帶入公式(2)，可得出在本文中計(jì)算CCHP系統(tǒng)LCOE的計(jì)算公式。

在上述公式中，各符號及其含義見表1。

2.2 系統(tǒng)能量去向解釋

根據(jù)CCHP能源系統(tǒng)能夠?qū)μ烊粴馊紵蟮臒崃窟M(jìn)行階梯利用的特性，將天然氣完全燃燒后的熱量利用流向分為4個部分(見圖1)。能量流向1，為利用高品位熱量發(fā)出來的電能，其熱量利用率為，即燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電熱效率。2、3能量流向?yàn)槔弥衅肺粺崃克a(chǎn)生的冷、熱能量，其利用率為，由于在CCHP系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，這部分熱量不太可能被全部充分利用，所以在本文中加入了Un、Dn兩個比例參數(shù)，當(dāng)這兩個參數(shù)發(fā)生變化時，能量流向2、3的比例大小會隨之發(fā)生相應(yīng)變化。能量流向2即為CCHP系統(tǒng)產(chǎn)生且被消費(fèi)者消費(fèi)掉的冷、熱能量，能量流向3是系統(tǒng)產(chǎn)生但是沒有被利用的冷、熱能量。在實(shí)際運(yùn)行中，能量流向1、2表示被利用的能量;系統(tǒng)利用效率及消費(fèi)市場不足，造成3、4能量流向，即散失的能量。