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可持續分散式熱電聯產系統：設計建造與運行

為了解決110年電價表的問題，作者（美）彌爾頓·梅克勒 這樣論述：

本書針對可持續分散式熱電聯產系統的規劃、設計、建設以及運行，主要包括6大方面的內容：第1部分的研究將使讀者很好地瞭解什麼是CHP，CHP的工作如何創造不一樣的可持續性未來、發電設備的可選類型、餘熱回收和有益的熱能使用、需要考慮的監管問題、可行的排放控制方案，以及CHP可靠性的概述；第2部分，可行性研究，回顧了一些必要的基礎概念，包括合理規劃可持續CHP能源站、如何實施生命週期成本分析（LCC）、以及對系統進行優化；第3部分，設計，討論了一些重要的工程設計問題，包括電氣並網設計問題，以及需要經過核准的規劃以及如何獲得建設許可（也就是開始建設的核准）等內容；第4部分，建設，詳述了建設過程中的問題，

包括了不同的合約組織架構、合同交付方式以及風險管理；第5部分，運行，詳述了維持CHP能源站如預想的一樣可持續性運行所要達到的條件，以及最重要的是如何對能源站進行監控從而提升其性能達到可持續性；第6部分，案例研究，提供了一系列案例分析說明了可持續性使用者端CHP系統是如何被規劃、設計、建設以及有效並可持續運行。本書可供從事分散式能源行業的機械及電氣工程師、建築業主、開發商、建築及能源站運行人員、建築師以及承包商等參考。 第1部分　CHP基礎 第1章　概述 2 1.1　為什麼選擇CHP 3 1.2　歷史 4 1.3　CHP基本介紹 7 1.3.1 發動機類型 9 1.3.2

熱耗率 10 1.3.3 發電機與配電系統 10 1.3.4 餘熱鍋爐 11 1.3.5 導熱流體的交替使用(導熱油) 11 1.3.6 餘熱利用的類型 11 1.4　匹配載荷要求 12 1.4.1 熱能品質 12 1.4.2 常用系統大小 12 1.4.3 環境影響與控制 13 1.5　分散式能源行業面臨的主要問題 14 參考文獻 15 第2章　CHP系統的適用性 16 2.1　背景 16 2.2　商業及公益機構的CHP 應用 18 2.2.1 原動機燃料類型 19 2.2.2 建築類型及規模 19 2.2.3 氣候區域 23 2.2.4 BCHP原動機的基本類型及功率範圍 24 參考文獻

27 第3章　電力設備及系統 29 3.1　燃料發電設備 32 3.1.1 活塞式內燃機 33 3.1.2 燃氣輪機 40 3.1.3 微燃機 43 3.1.4 燃料電池 44 3.2　熱動力設備 47 3.3　CHP原動機比較 50 3.3.1 電力輸出與發電效率 50 3.3.2 餘熱利用的潛力 50 3.3.3 燃料及燃料壓力 51 3.3.4 Ox 排放 51 3.3.5 功率密度 51 3.3.6 設備可執行時間及大修間隔時間 52 3.3.7 啟動時間 52 3.3.8 雜訊 52 3.4　CHP能源站系統要求 53 參考文獻 54 第4章　CHP熱負荷設計 55 4.1　C

HP系統的熱負荷設計 56 4.1.1 負荷係數VS效率 56 4.1.2 熱電比 57 4.1.3 建築物負荷 58 4.2　餘熱利用設備的選擇及設計 59 4.3　熱能技術 62 4.4　負荷特徵及優化 68 4.5　與建築系統融合 71 第5章　模組化CHP系統 73 5.1　模組化CHP系統的內在特徵 73 5.1.1 預工程設計 74 5.1.2 預裝配 75 5.1.3 預質檢 75 5.2　模組化CHP系統的優點與缺點 76 5.2.1 提高性能 76 5.2.2 降低負面環境影響 79 5.2.3 更高的可靠性 80 5.2.4 更好的經濟性 80 5.3　商用模組化CHP系

統案例 81 5.3.1 電力/熱水系統 81 5.3.2 電/冷/熱系統 82 參考文獻 82 第6章　監管問題 84 6.1　美國聯邦政府CHP政策 84 6.2　美國州級CHP政策 86 6.3　其他國家CHP政策 88 6.4　CHP專案計畫 89 6.4.1 紐約州能源研究與發展機構的DG-CHP(區域能源-熱電聯產)示範項目 89 6.4.2 加利福尼亞州標準並網準則 89 6.4.3 康涅狄格州可再生能源配額標準 90 6.4.4 德國上網電價補貼 90 6.4.5 公用事業公司項目計畫 91 6.5　未來政策發展 91 6.6　CHP系統要求 92 第7章　碳排放—環境效益

及排放控制 93 7.1　發電產生的碳排放 94 7.2　溫室氣體排放計算系統 95 7.2.1 美國環保局溫室氣體排放當量計算系統 95 7.2.2 美國環保局辦公室碳排放計算系統 95 7.2.3 潔淨空氣清涼地球校園溫室氣體排放計算系統 96 7.2.4 世界資源研究所的工業與辦公領域計算系統 96 7.3　CHP環境效益 96 7.4　CHP環境排放 98 7.4.1 活性有機氣體的排放 98 7.4.2 排放計算系統 98 7.5　CHP排放控制技術 102 7.5.1 活塞式內燃發動機 102 7.5.2 燃氣輪機 104 參考文獻 108 第2部分　可行性研究 第8章　基礎概

念 110 8.1　研究類型—從篩選到具體可行性 110 8.2　可行性研究工具及軟體 111 8.2.1 手冊和列線圖粗略篩選(或者初步可行性評價) 111 8.2.2 軟體篩選工具 112 8.2.3 設計用逐時能源模擬工具 113 8.2.4 排放測算工具 113 8.3　CHP合格篩選—現有設施 114 8.4　Level 1可行性研究—現有設施 114 8.4.1 原始資料收集 115 8.4.2 後續分析 115 8.4.3 經濟性分析 116 8.4.4 Level 1可行性研究—基本大綱 117 8.5　Level 2可行性研究—現有設施 118 8.6　新建設施的CHP可行性

119 參考文獻 120 第9章　CHP經濟性分析 122 9.1　CHP經濟性分析 122 9.2　簡單投資回收分析 122 9.3　生命週期成本分析 123 9.3.1 備選方案 123 9.3.2 工程經濟學 123 9.3.3 生命週期成本過程 124 9.3.4 資本成本對比年度成本 124 9.3.5 現金流量表 124 9.3.6 資金的時間價值 125 9.3.7 折現率 125 9.3.8 利率 125 9.3.9 等值 125 9.3.10 現值 126 9.3.11 淨現值 126 9.3.12 上漲率 127 9.3.13 分析週期 127 9.3.14 殘值 12

7 9.3.15 年金 128 9.4　計算預估的能源耗費和成本 128 9.5　預測年運行及維護費用 130 9.6　工程造價預算 131 9.7　計算生命週期成本 132 參考文獻 133 第3部分　設計 第10章　工程設計程式 136 10.1　雇傭最好的工程設計團隊 137 10.1.1 資質驗證 138 10.1.2 面試 139 10.2　工程設計程式 140 10.2.1 規劃項目管理計畫 141 10.2.2 規劃 142 10.2.3 法令/規範審查 143 10.2.4 方案設計和設計深化 143 10.2.5 技術規範 144 10.2.6 施工圖(工程建設檔) 14

4 10.2.7 規劃確認 145 10.2.8 招標文件 145 10.3　CHP設計的主要問題 146 10.3.1 原動機選擇效果 147 10.3.2 餘熱利用選擇 147 10.3.3 燃料系統 149 10.3.4 助燃空氣 150 10.3.5 排氣系統 151 10.3.6 排放控制 151 10.3.7 熱能利用 152 10.3.8 並網及保護 153 10.3.9 運行靈活性 153 10.3.10 能源站選址及佈置 153 10.3.11 降低雜訊和振動 154 10.3.12 電廠控制/集成 155 10.3.13 運行策略 156 10.4　無形的知識與經驗 156

第11章　電氣設計特徵及問題 157 11.1　配電裝置設計要點 158 11.1.1 選擇和設計 158 11.1.2 環境要求 162 11.2　接地考慮 162 11.2.1 接地系統類型 163 11.2.2 連接要求 164 11.2.3 CHP電能品質 164 11.3　並網規範和標準 165 11.3.1 保護要求 165 11.3.2 專用保護要求 167 11.3.3 並網流程概述 168 11.3.4 最終並網接受與啟動 169 11.4　示例系統圖 170 11.5　總結 173 參考文獻 173 第12章　獲取建設許可 174 12.1　環境評價與許可獲得程式 1

74 12.2　建立有效的申請 175 12.2.1 現有條件概況 175 12.2.2 專案建議書 175 12.2.3 適用的環境標準和規範 176 12.2.4 項目影響 176 12.2.5 遵循規章制度的決定以及建議的批復條件 176 12.3　空氣品質 176 12.3.1 技術與排放標準 178 12.3.2 技術評判工具與方法 179 12.3.3 大氣排放清單 180 12.3.4 分析空氣品質影響及遵循適用的規程規範 180 12.4　雜訊 182 12.4.1 雜訊特徵 182 12.4.2 雜訊標準 183 12.4.3 降噪 184 12.4.4 危險品運輸及儲存 1

84 12.4.5 液體燃料儲存 184 12.4.6 氨運輸與儲存 185 12.4.7 危險品 185 12.5　其他潛在環境影響 185 12.5.1 施工影響 185 12.5.2 審美影響 185 12.5.3 環境正義 186 12.5.4 文化及古生物資源 186 參考文獻 186 第4部分　建設 第13章　CHP建設 190 13.1　評估承包商的優勢 191 13.2　CHP能源站合同組織架構 191 13.2.1 傳統的設計—招標—建設程式 192 13.2.2 設計—建設過程 192 13.2.3 整合專案交付程式 193 13.3　確定恰當的建設交付方法 194 1

3.4　通過工程合同保護專案 195 13.4.1 建設期間合同範圍的變化 196 13.4.2 不同的場地條件 197 13.4.3 不可抗力 197 13.4.4 違約金 198 13.4.5 履約擔保 198 13.4.6 履約保證金和保證書 199 13.5　有效的專案管理 199 13.5.1 進度 199 13.5.2 檔編制(文檔資料) 200 13.6　創新的解決爭議的技巧 200 13.6.1 仲裁 200 13.6.2 微型審判程式 201 13.6.3 專案爭議委員會 201 13.7　總結 201 參考文獻 201 第14章　獲得運營許可及實施合規管理程式 202 1

4.1　CHP系統的調試 202 14.1.1 連續排放監測系統認證 203 14.1.2 最終運營許可的頒發 205 14.1.3 實施合規管理程式 206 14.1.4 提交潛在需要的規劃 206 14.2　合規管理程式 207 14.2.1 運營及維護程式 207 14.2.2 合規監測 207 14.2.3 記錄與報告 208 參考文獻 209 第15章　CHP能源站建設期間風險管理 210 15.1　風險管理：保險行業視角 211 15.2　現有措施概述及限制 213 15.3　應對承包商的不確定成本 214 15.4　使用概率分佈 215 15.5　利用風險分析建立“最可能成本”

216 15.6　成本計畫中使用蒙特卡羅模擬 217 參考文獻 218 第5部分　運行 第16章　運行及維護 220 16.1　能源站運行人員 220 16.1.1 經驗及培訓 220 16.1.2 優秀的運行人員 221 16.1.3 能源站檢查 222 16.1.4 控制排放 222 16.1.5 健康與安全 223 16.1.6 操作手冊及作業規範 223 16.2　能源站啟動 224 16.3　能源站優化運行 225 16.4　能源站維護 227 16.4.1 燃氣輪機 227 16.4.2 餘熱鍋爐 227 16.4.3 蒸汽輪機 227 16.4.4 蒸汽型製冷機及吸收式製冷

機 228 16.4.5 能源站輔助設備 228 16.4.6 停機計畫 229 16.5　CHP能源站運行人員 229 第17章　維持CHP系統的運行效率 231 17.1　背景 231 17.2　性能監控 234 17.3　調試驗證(指令確認) 235 17.4　部件監測 235 17.4.1 原動機 235 17.4.2 熱回收設備 237 17.4.3 熱回收蒸汽發生器(HRSG) 239 17.4.4 吸收式製冷機 240 17.4.5 冷卻塔 242 17.4.6 泵 243 17.4.7 風機 243 17.4.8 除濕系統 244 17.4.9 系統整體的運行性能的監測 24

5 17.4.10 CHP系統性能監測與計算 247 17.4.11 指標的匯總(Summary)方程 247 17.5　基於監測和實驗測試資料的應用實例 250 17.6　利用CHP系統運行性能的監測及調試驗證公式的配置方案 252 17.7　CHP系統性能監測及調試驗證(指令確認) 的應用場合 253 17.8　總結 256 參考文獻 257 第18章　維持CHP運行 258 18.1　瞭解CHP能源站 259 18.2　CHP資料收集 260 18.2.1 計量 260 18.2.2 監測 260 18.3　CHP資料分析 261 18.3.1 標準 261 18.3.2 基準調查 2

63 18.4　保持問題日誌 263 18.5　開票(計費) 264 18.6　運行策略 265 18.7　運營培訓 267 18.8　維護 267 18.9　備用金 268 18.10　保險要求 268 18.11　讓人們瞭解CHP的良好益處 269 第6部分　案例分析 第19章　案例研究1：普林斯頓大學區域能源系統 272 19.1　歷史 273 19.2　中央能源站和系統 274 19.2.1 發電過程 275 19.2.2 配電 275 19.2.3 蒸汽生產 276 19.2.4 蒸汽配送和冷凝水回收 276 19.2.5 冷凍水生產 276 19.2.6 冷凍水配送 277 1

9.2.7 水系統品質管制 277 19.2.8 能源站控制 278 19.2.9 儀錶 278 19.2.10 即時的經濟調度 278 19.3　服務的可用性和可靠性 279 19.4　能源利用效率 279 19.5　環境效益、遵從性和可持續性 279 19.6　卓越業績和行業領先地位 280 19.7　員工安全和培訓 281 19.8　客戶關係和社會責任 282 19.9　最近的榮譽和獎項 282 第20章　案例研究2：布拉格堡熱電聯產項目 284 20.1　技術概述 285 20.1.1 熱電聯產系統並網 286 20.1.2 運行 286 20.1.3 性能測試 287 20.1.4

能量輸送 287 20.1.5 運行監測 288 20.1.6 整體能源利用 289 20.2　關鍵結論 290 20.3　結語 292 第21章　案例研究3：利用電腦類比確定新校區的最優規模 293 參考文獻 301 第22章　案例研究4：大學校園CHP系統分析 302 22.1　中央能源站介紹 303 22.1.1 熱電聯產設備 303 22.1.2 吸收式製冷機 304 22.1.3 校園蒸汽負荷 304 22.2　熱電廠優化方法 305 22.2.1 熱電聯產能源站的運行模式 305 22.2.2 分析使用的公用事業公司的能源價格 306 22.2.3 經濟分析中的設備模組 30

6 22.2.4 盈虧平衡分析 308 22.3　結論 312 第23章　案例研究5：政府設施——任務的關鍵 313 23.1　國土安全目標 315 23.2　建築節能目標 316 23.3　原動機可能性 318 23.3.1 黑啟動 319 23.3.2 應急能源 320 23.3.3 接入系統 320 23.3.4 其他考慮 321 23.4　電負荷級別 321 23.5　可靠性價值 323 23.5.1 環保局經濟性研究 323 23.5.2 電氣和電子工程師協會可靠性研究 324 23.5.3 可靠性價值的總結 326 23.6　監管與創新 326 參考文獻 327 第24章　案例

研究6：分散式CHP系統和EPGS系統生態影響的比較 329 24.1　介紹 330 24.2　參與比較系統的描述 331 24.2.1 傳統CHP能源站 331 24.2.2 ICHP/GCS能源站 331 24.2.3 由燃氣輪機排煙直接驅動的雙效吸收式製冷機組 335 24.3　系統成本比較 335 24.3.1 投資成本比較 335 24.3.2 能源成本對比 336 24.3.3 運行和維護費用比較 337 24.4　20年壽命週期成本 337 24.5　基於燃料層面的三種方案的環境影響分析 338 24.6　結論 339 參考文獻 339 第25章　案例研究7：集成CHP系統以改

善整體玉米乙醇經濟性 341 25.1　摘要 341 25.2　介紹 341 25.3　生物燃料的環境可持續性 343 25.4　當今玉米乙醇生產工藝 344 25.5　淨能源平衡考慮 345 25.6　第二定律考慮 347 25.7　乙醇經濟性再分析 348 25.8　相關的環境影響 350 25.9　玉米乙醇工藝的一些改進 352 25.10　美國的貿易差額問題 353 25.11　研究結果總結 354 25.12　CHP和EPGS系統的環境影響對比 356 25.13　結論 356 25.14　術語表 358 參考文獻 358 第26章　案例研究8：8.5MW IRS CHP工廠的節能

措施分析 360 26.1　評估可靠應急能源系統的CHP方案 362 26.2　考慮下列應急能源選項 363 26.3　應用的標準和規範 363 參考文獻 364  

太陽能源

為了解決110年電價表的問題，作者胡湘玲 這樣論述：

從德國的舊礦場到印度的小農莊，在許多我們已知或未知的世界裡，再生能源早已不是政策與技術的問題，而是市場經濟的邏輯……當全世界都渴望擺脫對化石燃料的依賴、期待以綠能產業再啟經濟發展，選擇源自於太陽、乾淨的再生能源，就等於選擇過一種舒適、低耗能的優雅生活；也就是選擇用更積極踏實的腳步，走向不枯竭的未來。 　　從德國到印度，從大城市到小農莊，在我們的一切生活開支都要隨油價波動不斷的此刻，在某些地方、有一些人，已經不約而同為能源的使用與選擇，找到帶來希望的新方向…… 　　他們的新能源選擇不僅「乾淨」且優雅，也為他們創造了舒適生活的新時尚；更重要的是，他們揮別了依賴化石燃料的舊時代，找到了能夠自給自

足，既有獲利、又能不斷向未來前進的動力。 　　源自於太陽，可轉化為電能、熱能、風力、水力、生質能，還有地熱所帶來的能量，統稱為「再生能源」。當全世界都在期待，再生能源為我們帶來更乾淨、更先進、更富裕的新生活，《太陽能源》訴說的不僅止於能源選擇的各種可能，更帶領我們以更寬廣的視野看世界，也為我們的能源未來，勾勒出更積極、樂觀、務實的想像！ 作者簡介 胡湘玲 　　德國畢勒菲爾特大學（University Bielefeld）科技社會學博士，曾任教於德國魯爾波鴻大學（University Bochum）東亞研究學院。 　　嘗試以多元的角度看世界、以不同的方式做事情。努力扮演多重的角色：傳遞「勞動價值

」的德國非營利組織「汗得學社」（HAND Initiative e. V.）社長、台南縣政府Solar City陽光電城總顧問、彰化縣太陽光電推動發展顧問，以及持續在不同角落實踐人道援助精神、帶動尊重自然的協力造屋計畫發起人；除此之外，她還忙碌於再生能源科技的業界實踐。 　　因為相信「書寫也能夠是一種運動」，所以期待能「透過書，傳遞知識社會所需要的生活想像」。目前著有《核工專家vs.反核專家》（前衛出版）、《到天涯的盡頭蓋房子》（野人出版）、《不只是蓋房子》（野人出版）、《我家房子160歲》（商周出版）、《太陽房子》（第31屆金鼎獎最佳科學圖書，天下文化出版）等書。