燃气热泵技术

技术背景及原理

燃气热泵（简称GHP）是以液化石油气或管道天然气为燃料、利用燃气发动机驱动的蒸汽压缩式热泵空调。与现有的电驱动空调机组相比，GHP主要以天然气为能源，由此大幅度降低了夏季空调产生的高峰用电负荷。从2004年起，本项目的合作单位中科院广州能源研究所在中科院“百人计划”引进国外杰出人才基金、国家863计划项目、以及省科技计划项目的支持下，全面开展了GHP技术的研究开发。经过将近4年的科技攻关，实现了众多关键技术的突破，研制出我国第一台拥有自主知识产权的燃气热泵机组，打破了我国GHP技术全部依赖进口的现状。

燃气热泵是以液化石油气或管道天然气（以下简称[燃气]）为燃料、利用燃气发动机驱动的蒸汽压缩式热泵空调。与普通电驱动空调相比，GHP使用燃气为动力，用电量大幅度减小，因此，GHP是电力负荷削峰的重要技术。同时，GHP由于可以回收发动机排气余热，其冬季制热能力远远高于普通电空调。

日本是国际上最早开始研发并大面积推广GHP技术的国家。目前，日本的GHP技术代表着国际最高水平。但多年来日本一直对我国进行技术封锁，国内著名厂家如海尔、格力等先后计划从日本引进技术，但均告失败。所以必须走自主创新道路，研究开发具有自主知识产权的GHP，发展壮大我国GHP产业，避免处处受制于人。目前，该技术在日本、韩国等国家已经普及应用，而在我国仍为空白。研发并推广GHP技术在广东以及全国有着巨大的经济及社会效益：

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1、我国夏季城市用电的30-40%为空调设备，尤其珠三角地区，造成城市电网不堪重负，许多地方拉闸限电。GHP用电只是相同能力电空调的1/10，所以使用GHP能大大减少空调设备对电力的依赖，缓解电力紧张状况。

2、天然气是清洁能源，GHP直接利用天然气作为一次能源实现制冷制热，避免采用高品质的电力电驱动压缩机进行制冷制热，降低了输配电损失，减少燃煤火力发电导致的巨大环境污染。

3、广泛使用GHP具有电力和燃气双重调峰作用。夏季是全年用电高峰期，空调用电是主要原因；同时，夏季是全年燃气使用低谷。因此，使用GHP既减少了夏季电力需求、又增加了夏季燃气需求，同时缩小两种能源峰谷差，同时提高两种能源设备的利用率。 ehvacr.com

从2004年12月开始，中科院广州能源研究所在中科院“引进国外杰出人才”基金、海尔集团技术研发专项、国家863计划项目“燃气热泵（GHP）研制关键技术（编号：2006AA05Z238）”、以及广东省科技计划项目“燃气发动机驱动热泵型冷水机组关键技术研究及中试（编号：2007A010700004）”的支持下，全面开展了GHP技术的研究开发。经过将近4年的科技攻关，实现了众多关键技术的突破，分别研制了两代我国拥有自主知识产权的燃气热泵机组，并在海尔集团实现产业化，打破了我国GHP技术全部依赖进口的现状。 Ehvacr

应用需求

燃气热泵具有热效率高、综合能耗低、冬季制热能力强、无需除霜以及节能环保等突出优点，可广泛应用于中小型商场、宾馆、办公楼、娱乐场所、医院、住宅、学校等各种需要空调的场所。再加上我国能源结构的调整，天然气探明贮量和开采量的增加，西气东输管线的建设成功，天然气用户将会不断扩大。由于天然气的贮存成本远远大于输送成本，鼓励均衡用气政策势在必行。同时，为保证电网和输气管网的运行安全和运行效率，必然会实行峰谷电价和峰谷气价，而燃气热泵空调使用的时间正赶上峰值电价和谷值气价，对用户来说，可以大大节省运行费用。对于国家来说，可有效地调整能源结构，稳定用电、用气负荷，增加电网、气网运行效益，同时，也能对减少温室气体排放，减少酸雨的发生起到促进作用。 版权为ehvacr.com

1、电力负荷移峰填谷对燃气热泵的需求。

电力负荷峰谷差是电力供应的一大顽疾，而且，随着人民生活水平的提高，电力负荷峰谷差必然越来越大。为确保电网的安全、稳定、经济运行，电网公司必须采取措施进行“移峰填谷”。目前，主要的移峰填谷措施有两类：一类是发电侧调峰，主要措施包括：

（1）用电低谷减少火电机组及燃气发电机组的发电量；（2）建立抽水蓄能电站；（3）错峰用电。然而，以上三种措施中，减少火力发电是以牺牲机组寿命、降低能源利用效率为代价的。同时，为满足高峰负荷用电，电力公司不得不投巨额资金建设发电厂。建立抽水蓄能电站的代价是：一方面投资巨大、另一方面抽水蓄能电站的效率仅有70%，由此造成巨大的能源损失。而错峰用电则是以牺牲劳动者的身体健康为代价的，因此必然会逐渐消失。 ehvacr.com

为此，全国大部分省市都大力推广“分时电价”，鼓励用户侧调峰。由于空调式造成电力负荷峰谷差的主要因素之一，因此，鼓励发展燃气热泵空调是电力调峰的必然趋势。

2、天然气供应形式对燃气热泵的需求：

近年来的探测结果表明，我国拥有较丰富的天然气资源。根据第二轮全国油气资源评价结果，中国天然气资源量为38.04万亿立方米，其中陆上62个盆地和地区的天然气储量29.9万亿立方米，海上盆地大多集中在南海和东海，总计8.14万亿立方米。21世纪我国天然气发展将进入黄金期，天然气产量预计将在2010年超过760亿立方米，在2015年将达到1030亿立方米，2020年的产量预计将达到1180亿立方米。

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中国已经制定了宏伟的计划来发展全国的天然气网络。目前为止，全国已建成或正在建设的燃气输气管有：陕北神府煤田到京津唐的输气管线、西气东输工程、四川盆地到湖南湖北的输气工程、广东液化天然气、福建液化天然气、俄罗斯到东北及山东半岛的输气管线、东海油气到上海浙江等的输气管线等一系列天然气工程。同时，从2006年开始，我国首次以液化天然气（LNG）的形式进口天然气。第一个LNG试点项目——广东LNG项目于2006年5月完成工程建设，一期接受能力为每年370万吨，主要为广州、深圳、东莞、佛山、香港五座城市供气。另外，俄罗斯和中国签署了天然气供应初步协议，可望于2015年输送到中国沈阳、北京、大连等地。

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因此，我国的天然气供应形势为燃气热泵的发展提供了可靠的气源。同时，在价格方面，由于电力、燃气、燃油、煤炭等均属于国家基础能源，国家必然会在各种能源之间寻找价格平衡，燃气价格与电价的差别不会太大，这进一步稳固了燃气热泵的市场。

3 用户侧对燃气热泵的需求： 暖通空调在线

对于气价相对便宜的用户来讲，如果1立方米天然气的价格不超过当地平均电价的4倍，那么燃气热泵的运行费用就低于电空调，由此显现出燃气热泵的运行费用低的优势，而我国目前大部分城市的燃气价格与商用电价比都在此范围之内。如果电费按0.8元/度、天然气按2.2元/m3计算，以一台制冷量为20kW的空调为例，二者对比如下表所示： 暖通空调zaixian

除过运行费用的优势，燃气热泵还具有如下突出优势：

燃气热泵在制热模式工作时可以回收内燃机尾气的余热，从而使其制热量远大于普通空调，这对北方寒冷地区有着特殊的优势。

由于燃气热泵可以利用发动机余热除霜，由此使除霜运转时的能效大大提高，无需逆运转除霜，能效高于电空调。

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除此之外，燃气热泵采用多联机的形式，运行方便，无需专人看管。