前言

作为民用能源的供给者，城市煤气工业和电力工业一起顺利地发展起来了，今天，它在需求领域的开拓方面正经历着第一个转折，并准备在不久的将来迎接第二个转折。

所谓第一个转折是指从家用为中心的需求结构积极地向工业、冷暖气设施、商业等方面的需求推进。今后可能迎来的转折正是本文的课题“煤气利用总能源系统（联合发电）的正式实用化”。

人们一直在就总能源系统本身的各种方式进行研究。目前，按照有些方式建立的系统已在实际运行中，但是动辄就涉及软、硬两方面的问题，即系统本身的可靠性这硬的一面的问题和经济性与具体需求领域（市场）这软的方面的问题，因而难于正式实用。

然而，本文所述的“煤气联合发电系统”，在某种程度上解决了迄今存在的难题，可说是已能正式实用的方式，现在在运转中的东京煤气设施就是例证之一。

笔者认为，日本城市煤气界在最近的将来应该在上述的需求领域推进城市煤气的利用，在本文中，除东京煤气设施外，还将举出一些别的例子来说明这种系统的意义和内容等。

联合发电系统的特点和意义

联合发电系统是利用一次能源同时生产和供给电、热等两种以上的有效二次能源系统的总称。

城市煤气一般是作为锅炉燃料为用户提供蒸汽和热水等，而联合发电系统是要最有效地利用城市煤气所具有的价值，实现多段高效利用的百的。也就是说，首先把城市煤气作为燃料驱动煤气发动机或燃气轮机发电，同时又有效地利用发电时产生的废热，于是系统总的能源利用率便得以大幅度地提高。

应该促进联合发电系统的原因虽然用不着再多说了，但是就我国的需要而言，它不仅有利于前述能源的高效利用和节约，同时通过利用以液化天然气为主要原料的城市煤气，还有利于促进石油替代能源的输入。若以消费者的需求而言，这种系统首先实现了能源的有效利用，因而使消费者利用的能源（电、热）成本下降。而且还可以实现能源的多目的利用（利用冷热水空调、供给热水、蒸汽等），从而能满足各种消费者的需要。单就扩大煤气需要而言，城市煤气在这个领域的利用也将有助于缩小对煤气需求的季节差这一当前存在的最大课题。此外，办公大楼等，只在需热量大的白天工作，采用这种系统，也有助于减轻电力公司的电力负荷。

下面想就联合发电系统的效率问题作更详细的介绍。

过去的发电系统，由于发电站远离需要地，因此，在最终需要地的能源利用效率仅约为35%。然而，利用城市煤气时，若用管道把煤气输送到用能地点，就地设置原动机（煤气发动机或燃气轮机）发电，而且由于是在现场安装的，所以还可同时利用废能，于是系统总的能源利用效率极高，可达70 ~ 80%。

方式多样的煤气发动机、燃气轮机系统

煤气发动机和燃气轮机提供的动力能驱动发电机发电，驱动热泵压缩机提供冷、暖气，加热和冷冻。除此之外，还可用作工厂的泵和风机等转动设备的动力。

废热的利用有利用废气和冷却水两种方法。利用废气的方法是把废气所含的热能作为吸收式冷冻机的热源提供冷气，或让废气通过热交换器提供暖气、热水，或用废热锅炉发生蒸汽。

利用冷却水的方法是用热水加热吸收式冷冻机供应冷气，用热交换器供给热水和暖气。

上面的关系归纳起来如表1所示。

常用自发电和利用废热实现能源利用率大幅度提高的办公大楼

利用城市煤气为能源驱动燃气轮机发电，让废气通过废热锅炉发生蒸汽，供冷暖气的系统的正式实用例子就是下文要介绍的东京煤气公司的滨松可本社的办公大楼。这个系统利用废热给附近的建筑群提供冷暖气，所以叫做地区能源系统（CES）。

具体地说，就是在地下第二层机械室中设置燃气轮机发电设备、废热锅炉及其他设备。在地下一层机械室设压缩机。城市煤气升压后供给燃气轮机。

燃气轮机每台的功率是1000千瓦，共设置3台。其中2台平时运行，一台备用。电力有自发电（2000千瓦）和购入电（2000千瓦），各成独立系统。自发电作为白天冷暖气设施的动力，以及照明用电，从而使购入电的负荷均衡。另外，利用燃气轮机运转产生的废热转变成蒸汽，为附近大楼提供暖气，热水及冷冻机的加热源。

CES系统的实际效率和过去的系统相比，节能4%，即总效率实际上达63%。

结束语

如前所述，迄今列为议题并设想了种种方式的总能源系统，在实用方面，虽然动辄就遇到问题，但是滨松可办公大楼的总能源系统却在确保十分经济的情况下顺利地运转着。可以说，这是充分地协调了左右经济性（过去一直是个难题）的需要量，特别是电力和热能需要之间关系的结果。

如果把这点看成今后普及煤气利用总能源系统的课题，那么笔者可以提出如下几点意见，第一，前述电力需要和热能需要之间的平衡问题。如果热能的需要量增大而且稳定的话，那么废热利用比例也增大，总的效率提高；第二，夏季高峰用电期电力需要量增大。这时，如果减少用电设备，削减购入电力，就可产生较大的效益；第三，当规模大到一定程度时，可随规模的大小，选择燃气轮机或煤气发动机，从而改变其废利用的程度。

这种系统不只适用于大楼及地区性的市场，在需要热能特别多的生产工厂，利用的可能性也很大的。虽从现在的系统进行转换，必须花费很大的投资，今后不能不看准新建工厂和大规模改造的时机进行推广普及，但尽管如此，今后其潜在市场仍然是很大的。

当前，城市煤气产业界在需求方面的课题是既要扩大家用领域的需求，还要开发其他领域（工业、冷气设施、业务等）的需求。将来的课题则是进一步促进在这些领域的发展，普及总能源系统，实现节能和造成更丰富多彩的生活环境，即实现“以地区为对象的总能源系统”和更合理的生产过程的“工厂总能源系统”的双普及。

[Energy，1984年第4期]