家用热电联供产品调研报告
一、
二、
1. 家用热电联供概述 . ................................................................................................... 1 政策及产业环境 . ....................................................................................................... 1 国内外政策 . ............................................................................................................... 1 2. 家用热电联供动力机的发展 . ....................................................................................... 2 3.
4.
三、 我国天然气现状及主要问题 . ................................................................................... 3 国家标准 . ................................................................................................................... 4 产品介绍 . ................................................................................................................... 4 1. Baxi Ecogen产品简介 ................................................................................................... 4 2. Baxi Ecogen工作原理 ................................................................................................... 5 3. Baxi Ecogen 电力系统 .................................................................................................. 8 4. 控制方式 . ................................................................................................................... 9 5. Baxi 品牌在中国的代理状况 . ..................................................................................... 10 四、
1.
2. 市场分析 . ................................................................................................................. 10 目标市场 . ................................................................................................................. 10 家用热电联产在中国所面临的障碍 . ..................................................................... 10 3. 产品应用现状 . ............................................................................................................. 11 4.
五．
客户分析 . ................................................................................................................. 12 小结 . ......................................................................................................................... 12
一、 家用热电联供概述
热电联供是节约能源，改善环境，增加电力供应的重要措施，在《中华人民共和国节约能源法》中明确规定鼓励发展热电联供技术。
家用热电联供（Domestic-CHP ）又称微型热电联供(Micro-CHP)，是针对家庭的一种热电联供装置。它的主要目标是取代现有的家用热水器，该装置利用以天然气为燃料的小型发动机驱动一个迷你发电机，产生家庭所需的大部分电力，发动机的尾气余热进入家庭热水系统提供家庭所需生活热水。
图 1家用热电联供产品使用示意图
家用热电联供对能源供应商, 家庭用户和社会三方面都有极大好处, 供应商可以增加收益; 家庭用户可以减少能源费用支出; 而社会作为整体, 可以减少二氧化碳的排放, 减少一次能源的消耗, 减少建造集中热电系统和电网的投资。因此, 发展家用热电联产产业有着显著的社会、环境和经济效益。
二、 政策及产业环境
1. 国内外政策
对不同国家生产和使用家用CHP 系统的调查显示，目前全球排前三位的
国家是德国、日本和韩国。由于电网故障的频繁发生，这些国家均出台了明
确的政策，包括对使用者的一系列鼓励计划以及当地建立了规模化生产基地。家用热电联产方面，我国目前还处于起步阶段。30年经济快速发展的过程中，极少出现类似2008年极端天气引发的大规模停电事故，因而过度依赖大电网，形成了国电公司全面垄断的机制。目前国家没有出台对于家用热电联供产品的任何鼓励性政策。
2. 家用热电联供动力机的发展
要使家用热电联产（CHP ）得到发展，原动机的合理选择是关键。家
用CHP 系统目前可以采用燃气发动机进行发电，也可采用燃料电池发电.
(1) 内燃机发动型家用CHP
世界上销售量最大的采用内燃机的家用燃气热电联产装置的产品是日本商品名为EcoWill （生态愿境）的产品。该产品在1996年由日本政府组织，多家企业、大学和研究机构联合开发，于2002年底开始投入市场，2008年当年的销售量约为5万台，采用燃气内燃发动机发电的同时利用发动机的余热提供热水和电能，额定发电功率为1kW ，供热量为2.8kW ，燃气利用效率约85％。2009年9月，德国大众和Lichtb Lick能源公司发布了合作开发家用热电联产机组，以天然气为燃料，在烟气热回收过程采用了烟气冷凝换热技术，燃气能源利用效率高达94％。
(2) 外燃机发动型家用CHP
外燃发动机具有功率小、容量变化范围较大、热源广泛、废气排放量小、结构简单、振动轻、噪声小、热效率高等显著特点。目前家用热电联产装置基本配套斯特林发动机。荷兰MEC 子公司生产的斯特林发动机由于采用自由活塞式结构，虽然发电效率偏低，但是维护工作量小，原则上在使用期内免维修，目前占全球斯特林发动机型热电联产机组市场的60％以上。此外，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO ）近年开发成功的面向寒冷地区的家用热电联产系统配备有可利用各种燃料发电的斯特林发动机，发电效率为30％。
(3) 燃料电池型家用CHP
燃料电池是一种在等温条件下，不经过燃烧直接以电化学反应方式将富
氢燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置，具有无噪音、可靠性高、模块化、对负载变化可以快速响应等显著优点，日本松下电器产业公司日前开发出家庭用燃料电池热电联产系统，它在输出功率750瓦时的发电效率达39％，居目前世界同类产品之首，该公司目前销售的ENE-FARM 产品的使用寿命达到4万小时以上，可以满足在住宅场所正常使用10年的要求。目前没有批量生产。
Baxi 的家庭用热电联供产品采用了外然型斯特林发动机，斯特林发动机是一种以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机，燃烧温度在450℃以上的任何燃料均可作为斯特林发动机的能源，它通过燃烧气体来加热，使氦工作液扩大，并连接活塞，使活塞上下活动。活塞在铜线圈之间活动，可以产生50Hz 单相1KW 的电力。
3. 我国天然气现状及主要问题
天然气主要成分为甲烷（CH 4），含硫量微乎其微，因此在燃烧中几乎不
产生SO x 和烟尘。同时，由于天然气的可燃成分中含有大量的氢，因而燃烧
生成的二氧化碳也会明显减少，只有焦炭的60%、石油的80%。显然，天然气无疑是一种更加清洁的燃料。同时与煤炭和石油相比，天然气在能源转换效率方面具有更加明显的优势。
我国天然气资源较为丰富，主要分布在中国西部的川渝、长庆、青海和塔里木等四大天然气产区和东部海域。1997年以陕气进京为代表的天然气供应拉开了序幕，之后我国天然气进入了快速发展的时期。
当天然气在我国城市快速发展应用的同时，也普遍存在如下问题：
1. 天然气的使用效率偏低；
2. 天然气季节性负荷峰谷差大；
3. 价格昂贵。
为了解决上述问题，人们在天然气应用方式上进行了不断的尝试和技术创新，其中天然气冷热电联供系统迅速在建筑能源系统中得到应用。而家庭小型热电联供系统的诞生也为家庭用电、供热提供了一条高效、经济的道路。
4. 国家标准
Baxi 品牌具有百年历史，该款热电联供产品已经通过英国MCS 认证。MCS 是用于确保客户的产品和安装都满足标准，来取得政府的财政补贴资格。家庭用热电联供目前在中国国内市场没有推广，国家政府及相关行业目前没有该产品的任何标准。
三、 产品介绍
1. BaxiEcogen 产品简介
BaxiEcogen 是一种创新的、可有效节约大量成本及碳排放量的壁挂式微型组合热电联供设备。
图 2BaxiEcogen产品照片
BaxiEcogen 的发电形式与发电站不同，它利用发电设备中多余的热量来提供中央供暖和热水；此外，BaxiEcogen 在本地生成电能，减少了电能在传输过程中的损失；BaxiEcogen 可以在电力需求的高峰期产生电能，因此它更
适合在本地使用，可以最大限度地降低碳排量放和节约成本。因此，
BaxiEcogen 在提供热和电方面的综合效率可高达85%。
2. BaxiEcogen 工作原理
如图 3所示，在主人执行启动命令时，BaxiEcogen 将启动。燃气通过进气口进入斯特林发动机的密封燃烧器，天然气燃烧后产生热能，根据能量梯度利用的原则，直接产生的热能将全部用来推动斯特林发动机发电。随后排出的高温烟气1将水箱加热，提供生活热水及供暖。烟气加热水箱后，温度降低，进入热交换器。热交换器再次回收烟气中多余热能，加热自来水，使这部分热能得以充分利用。
图 3BaxiEcogen工作原理
在功率输出方面，由于热电连供系统独有的余热回收过程，使得产品的综合效率远远高于热水器。根据系统运行情况，BaxiEcogen 可以自动增加功率以达到补充热量的功能。当检测到有更多的供热需求时，产品将以最低输1注：产品现有资料未提及各环节烟气温度，斯特林发动机排烟温度在250-450ºC 左右。
出功率运行（6KW 的斯特林发动机加上4KW 的热量补充=10KW）。如果有更多的热量需求，补充热量将会加大功率，达到最大输出24KW （6KW 的斯特林发动机加上18KW 的补充热量=24KW）。
BaxiEcogen 的能量流动过程如下图所示：
图 4BaxiEcogen的能量流动过程
作为BaxiEcogen 的核心部件，斯特林发动机承担了能量的转换及回收废热的作用，斯特林发动机具有如下优点：
1. 可用多种燃料；
2. 热效率高；
3. 排气污染少；噪声低；
4. 运转特性好；
5. 工作可靠，维修费用低廉。
正是由于斯特林发动机有着上述优点，才使得其更适合于小型家庭热电联供系统，为 BaxiEcogen提供可靠稳定的服务。
斯特林发动机结构形式繁多，根据不同配置，可分为多种型号，本产品所采用的发动机为自由活塞式斯特林发动机。
1．自由活塞式斯特林发动机基本原理简介：
自由活塞式斯特林发动机主要由外部燃烧系统、闭式循环系统、传动系统和调节系统等四个部分组成，下图为自由活塞斯特林发动机的原理图。
图 5 自由活塞式斯特林发动机基本原理图
斯特林发动机的一个典型循环分为四个部分，分别为压缩、回热、膨胀、冷却过程。换气活塞将气缸分为冷腔和热腔，在换气活塞的带动下，由加热板提供能量，工质在冷腔和热腔内循环推动动力活塞做功。BaxiEcogen 所采用的自由活塞式斯特林发动机中，以廉价、安全无污染的氦气作为工质，对小型家用热电联供系统尤为适用。
2. 技术特点
自由活塞式斯特林发动机（Free-PistonStirling Engine ，FPSE ）不采用曲柄连杆机构, 而是活塞与输出轴之间采用齿轮-齿条装置连接，这一新式结构, 使得系统质量减轻、结构紧凑, 能量损失减少, 稳定性提高, 极大地提高了系统的效率。
3. 工作特性
斯特林发动机可用于回收的余热包括两部分：
斯特林发动机冷端热量和
烟气热量，分别对应图中“预热返回”以及“烟气，多余的热量”。由于工作原理的限制，热电联供斯特林发动机组的冷却水温度不能太高，一般不超过65ºC ，由于其余热品位较低，因而这一余热一般只能用于制取生活热水、采暖用热水等。正是由于斯特林发动机排烟温度较低，且在总输出能量中所占比例较小，也不利于制冷，故余热的利用方式也仅供于制热2。因此，BaxiEcogen 只能作为热电联供系统，无法实现冷热电三联供。
3. BaxiEcogen 电力系统
据了解，BaxiEcogen 采用英国标准生产，英国市电电压为230V ，50Hz, BaxiEcogen 自身用电全部由斯特林发动机提供，其输出电压为230V ，50Hz ，与中国标准电压有10V 的微小偏差，考虑到国内电网电压实际运行水平，此电压偏差对家庭实际用电的影响可以忽略。
热电联供的供电方式应根据系统与大电网供电的联系方式确定，主要有四种形式：
1. 独立回路方式；
2. 单母主回路方式；
3. 带母线联络断断路器的单母线方式；
4. 双母线方式。
根据英国当地法规及具体环境，BaxiEcogen 所采用的供电方式为单母主回路方式，用户只需将电缆连接到家庭接线上，其内置的软硬件可自动调节电网与负荷的关系，不需要额外的电网连接设备。
BaxiEcogen 在运行时将优先满足电能生产，最大化的发电的产品特性也使得产品在并网运行时将发挥最大效率。正常运行时，斯特林发动机以最大功率（约1Kw ）承担部分家庭用电，其余电能将由电网输送；而当家庭用电小于斯特林发动机发电功率时，斯特林发动机将向电网送电。在英国，此类送电方式将得到政府补偿；而在中国，这是政策所不允许的。 2一般来讲，80ºC 以上的余热可以驱动单效制冷机制冷。
图 6Baxi Ecogen的电气连接模式
基于此，产品如在中国国内使用，还应考虑增设逆向功率控制装置或孤网运行，但前者将增加成本，后者将明显降低Baxi Ecogen 的使用效率及灵活性。
以北京为例，北京市目前的居民生活用电价，天燃气价格分别如下：电，0.5元/度；天然气，2.05元/立方米。当Baxi Ecogen以典型负荷运转时，产生一度电，需要消耗0.72m 3的天然气即成本为0.72*2.05＝1.476元。显然，在没有供暖供热需求的情况下运行产品将会造成严重的浪费。
4. 控制方式
Baxi Ecogen配有一系列的专用控制配件，可提供室内、室外和热水的负荷补偿，以使用户更舒适并提高电能的生成量。
传统空调的控制方案是，室内温度到达设置温度时自动跳闸，温度不足再启动, 这种时开时关的控制方式在节能效果以及用户体验方面都存在着一些难以忽略的弊端。
Baxi Ecogen特有的负荷补偿功能使得对功率以及室温的控制更加智能，设置好温度信息后，Baxi Ecogen接着便会根据当前实际温度自动调节发热功率，使系统一直保持启动状态，以配合热量输出的需求，同时产生电力。
采用负荷补偿技术的Baxi Ecogen相对普通供暖设备有着如下优势：
1. 消除开/关的操作将增强热量和电力效率，并将电力生产力最大化；
2. 调节更低的流动温度，保持热水器在压缩状态（增强效率）；
3. 在运行初期，产品将提供不超过所需的室内温度，随后维持所需的室内温度，使室温没有波动；
4. 负荷补偿可为新建筑降低2%的住宅排放量。
Baxi Ecogen，可配置可移动控制器，可同时控制两个区域，可移动和可编程的室内温控器用于第一个地区，而且也需要额外安装可选择的壁架；第二个地区则需要一种可选的另一个可编程的室内温控器。
值得一提的是，Baxi Ecogen控制器的纯英文的操作界面或许会给中国的用户带来困扰。
5. Baxi 品牌在中国的代理状况
喜德瑞集团是全球最大的供暖产品生产企业之一，1840年喜德瑞制造出了世界上第一台真正意义上的供暖设备。在超过百年的历史沉淀中，喜德瑞不断将日益革新的科学工艺和技术相结合，通过强劲的研发实力，始终致力于产品的不断创新，在提供优质产品的同时，坚持对环境事业的不懈保护和追求，从而推动人类社会的可持续发展。Baxi 品牌属于喜德瑞集团旗下的三大名牌之一，喜德瑞从1996年开始进入中国市场，目前中国区代理Baxi 品牌产品的代理商众多。
四、 市场分析
1. 目标市场
热电联供（CHP ）是一种从单一来源中产生有效热量和电力的过程。大型热电联供适合于商业使用，并已经在商业领域中提供多年。解决了城市集中供热的问题, 提高了社会整体能源利用率. 目标市场为发电单位及供热单位。国内家用热电联产是一种新技术，在家庭提供采暖，生活热水和发电方面起作用。该产品市场主要面向有一定供暖和热水需求的家庭用户。
2. 家用热电联产在中国所面临的障碍
家用热电联供产品要求有3个基本条件：
1:热水需求；
2:然料供应；
3:开放的电网。
最关键问题是发动机的热、电输出比要与该家庭的热、电需求比相当才能达到节能的效果。家庭使用CHP 的成本很大程度上是固定的，而节省额是与运行的小时数成比例，具有给定的效率、大小和投资额的系统需要最少的运行小时数以使他们本身的投资合理化。由于微型热电连供系统特性, 其运行时间越长, 设备容量越大, 其节约燃料效果越明显。在英国，以微型冷热电联供为例，超过100kW 的设备每年最少运行时间大约为4500小时才具有明显经济效益；低于100kW 的则由于设备容量小，成本节约速率较慢，经济效益低，这对家用热电联产在市场的发展带来很大的障碍。根据国内电网的总体环境来看，实现家用热电联供并网近期几乎是不可能的，中国国内目前过度依赖大电网，形成了国电公司全面垄断的机制。
此外，Baxi Ecogen 只能工作在有热水或供热需求的时刻，在没有供热需求的时刻运行将无法发挥产品高效率的优势。我国幅员辽阔，大致可分为五种气候，热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候、温带大陆性气候、高山高原气候。各种气候对于供热需求各有特点，采用热电联供系统的经济性分析也完全不同。
3. 产品应用现状
家庭用热电联供产品为家庭普通热水器的替代品，两者的比较如下：
通过以上表格对比，热电联供产品较普通家用热水器在各方面具有一定的优越性。家用热电联供产品在欧美一些地区得到了应用，在中国的热水器市场上还没有出现，目前中国热水器的现状：（根据2011-2012中国热水器市场研究年度报告）在中国热水器市场上，品牌集中度已经达到较高水平。电热水器市场上，海尔、A.O. 史密斯、美的位居品牌关注排行榜前三名，领先优势明显。燃气热水器市场上，万和、万家乐处于领跑地位，二者之间竞争激烈。电热水器、燃气热水器市场上，2000元以下价位产品获得的关注比例均在六成以上。第一阵营的品牌领先优势明显，地位稳固。
2011年燃气热水器和电热水器关注格局
4. 客户分析
目前家用热电联供产品在国内还处在开发阶段，成本较高，只能满足高端市场的需要。在2012年中国(北京) 国际供暖通风空调, 卫生洁具及城建设备与技术展览会上,baxi 品牌所在的喜德瑞集团中国区执行总裁谢行天在做报告时说，baxi 品牌的这款热电联供产品具有国际先进技术，产品主要面向中国的高端客户。据网络及电话调研分析，国内各阶层人群包括热水器行业内人士对家庭热电联供的认知度很低。
五． 小结
家庭用小型热电联供产品在中国属于导入期，中国市场基本无此产品，该产品主要为外国进口产品。通过调研分析，现总结以下几点
1．根据中国国情，政府对分布式发电上网管理比较严格，家庭热电联供产品电力上网非常困难，在中国市场很难发展；
2
．根据中国国情，家庭对热水的需求量相对于国外发达国家低，节约
能源速率低，中国的大部分北方城市已经实现集中供暖，对家用热电联产也起到了阻碍作用；
3．Baxi Ecogen 技术程度比较高，该项技术在国外一些发达国家得到应用，国内对于家用热电联产技术还处于萌芽状态，国内进入该技术门槛较高；
4．产品主要面向中国的高端客户，国内对该产品的认知度低，市场推广难度很大。国内没有出台任何的补贴等支持政策，不利于新产品的推广；
5．产品技术在中国没有一个标准性的规范；
6．产品为欧洲原装进口产品，在售前，安装，售后服务方面存在困难。
家用热电联供产品调研报告
一、
二、
1. 家用热电联供概述 . ................................................................................................... 1 政策及产业环境 . ....................................................................................................... 1 国内外政策 . ............................................................................................................... 1 2. 家用热电联供动力机的发展 . ....................................................................................... 2 3.
4.
三、 我国天然气现状及主要问题 . ................................................................................... 3 国家标准 . ................................................................................................................... 4 产品介绍 . ................................................................................................................... 4 1. Baxi Ecogen产品简介 ................................................................................................... 4 2. Baxi Ecogen工作原理 ................................................................................................... 5 3. Baxi Ecogen 电力系统 .................................................................................................. 8 4. 控制方式 . ................................................................................................................... 9 5. Baxi 品牌在中国的代理状况 . ..................................................................................... 10 四、
1.
2. 市场分析 . ................................................................................................................. 10 目标市场 . ................................................................................................................. 10 家用热电联产在中国所面临的障碍 . ..................................................................... 10 3. 产品应用现状 . ............................................................................................................. 11 4.
五．
客户分析 . ................................................................................................................. 12 小结 . ......................................................................................................................... 12
一、 家用热电联供概述
热电联供是节约能源，改善环境，增加电力供应的重要措施，在《中华人民共和国节约能源法》中明确规定鼓励发展热电联供技术。
家用热电联供（Domestic-CHP ）又称微型热电联供(Micro-CHP)，是针对家庭的一种热电联供装置。它的主要目标是取代现有的家用热水器，该装置利用以天然气为燃料的小型发动机驱动一个迷你发电机，产生家庭所需的大部分电力，发动机的尾气余热进入家庭热水系统提供家庭所需生活热水。
图 1家用热电联供产品使用示意图
家用热电联供对能源供应商, 家庭用户和社会三方面都有极大好处, 供应商可以增加收益; 家庭用户可以减少能源费用支出; 而社会作为整体, 可以减少二氧化碳的排放, 减少一次能源的消耗, 减少建造集中热电系统和电网的投资。因此, 发展家用热电联产产业有着显著的社会、环境和经济效益。
二、 政策及产业环境
1. 国内外政策
对不同国家生产和使用家用CHP 系统的调查显示，目前全球排前三位的
国家是德国、日本和韩国。由于电网故障的频繁发生，这些国家均出台了明
确的政策，包括对使用者的一系列鼓励计划以及当地建立了规模化生产基地。家用热电联产方面，我国目前还处于起步阶段。30年经济快速发展的过程中，极少出现类似2008年极端天气引发的大规模停电事故，因而过度依赖大电网，形成了国电公司全面垄断的机制。目前国家没有出台对于家用热电联供产品的任何鼓励性政策。
2. 家用热电联供动力机的发展
要使家用热电联产（CHP ）得到发展，原动机的合理选择是关键。家
用CHP 系统目前可以采用燃气发动机进行发电，也可采用燃料电池发电.
(1) 内燃机发动型家用CHP
世界上销售量最大的采用内燃机的家用燃气热电联产装置的产品是日本商品名为EcoWill （生态愿境）的产品。该产品在1996年由日本政府组织，多家企业、大学和研究机构联合开发，于2002年底开始投入市场，2008年当年的销售量约为5万台，采用燃气内燃发动机发电的同时利用发动机的余热提供热水和电能，额定发电功率为1kW ，供热量为2.8kW ，燃气利用效率约85％。2009年9月，德国大众和Lichtb Lick能源公司发布了合作开发家用热电联产机组，以天然气为燃料，在烟气热回收过程采用了烟气冷凝换热技术，燃气能源利用效率高达94％。
(2) 外燃机发动型家用CHP
外燃发动机具有功率小、容量变化范围较大、热源广泛、废气排放量小、结构简单、振动轻、噪声小、热效率高等显著特点。目前家用热电联产装置基本配套斯特林发动机。荷兰MEC 子公司生产的斯特林发动机由于采用自由活塞式结构，虽然发电效率偏低，但是维护工作量小，原则上在使用期内免维修，目前占全球斯特林发动机型热电联产机组市场的60％以上。此外，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO ）近年开发成功的面向寒冷地区的家用热电联产系统配备有可利用各种燃料发电的斯特林发动机，发电效率为30％。
(3) 燃料电池型家用CHP
燃料电池是一种在等温条件下，不经过燃烧直接以电化学反应方式将富
氢燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置，具有无噪音、可靠性高、模块化、对负载变化可以快速响应等显著优点，日本松下电器产业公司日前开发出家庭用燃料电池热电联产系统，它在输出功率750瓦时的发电效率达39％，居目前世界同类产品之首，该公司目前销售的ENE-FARM 产品的使用寿命达到4万小时以上，可以满足在住宅场所正常使用10年的要求。目前没有批量生产。
Baxi 的家庭用热电联供产品采用了外然型斯特林发动机，斯特林发动机是一种以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机，燃烧温度在450℃以上的任何燃料均可作为斯特林发动机的能源，它通过燃烧气体来加热，使氦工作液扩大，并连接活塞，使活塞上下活动。活塞在铜线圈之间活动，可以产生50Hz 单相1KW 的电力。
3. 我国天然气现状及主要问题
天然气主要成分为甲烷（CH 4），含硫量微乎其微，因此在燃烧中几乎不
产生SO x 和烟尘。同时，由于天然气的可燃成分中含有大量的氢，因而燃烧
生成的二氧化碳也会明显减少，只有焦炭的60%、石油的80%。显然，天然气无疑是一种更加清洁的燃料。同时与煤炭和石油相比，天然气在能源转换效率方面具有更加明显的优势。
我国天然气资源较为丰富，主要分布在中国西部的川渝、长庆、青海和塔里木等四大天然气产区和东部海域。1997年以陕气进京为代表的天然气供应拉开了序幕，之后我国天然气进入了快速发展的时期。
当天然气在我国城市快速发展应用的同时，也普遍存在如下问题：
1. 天然气的使用效率偏低；
2. 天然气季节性负荷峰谷差大；
3. 价格昂贵。
为了解决上述问题，人们在天然气应用方式上进行了不断的尝试和技术创新，其中天然气冷热电联供系统迅速在建筑能源系统中得到应用。而家庭小型热电联供系统的诞生也为家庭用电、供热提供了一条高效、经济的道路。
4. 国家标准
Baxi 品牌具有百年历史，该款热电联供产品已经通过英国MCS 认证。MCS 是用于确保客户的产品和安装都满足标准，来取得政府的财政补贴资格。家庭用热电联供目前在中国国内市场没有推广，国家政府及相关行业目前没有该产品的任何标准。
三、 产品介绍
1. BaxiEcogen 产品简介
BaxiEcogen 是一种创新的、可有效节约大量成本及碳排放量的壁挂式微型组合热电联供设备。
图 2BaxiEcogen产品照片
BaxiEcogen 的发电形式与发电站不同，它利用发电设备中多余的热量来提供中央供暖和热水；此外，BaxiEcogen 在本地生成电能，减少了电能在传输过程中的损失；BaxiEcogen 可以在电力需求的高峰期产生电能，因此它更
适合在本地使用，可以最大限度地降低碳排量放和节约成本。因此，
BaxiEcogen 在提供热和电方面的综合效率可高达85%。
2. BaxiEcogen 工作原理
如图 3所示，在主人执行启动命令时，BaxiEcogen 将启动。燃气通过进气口进入斯特林发动机的密封燃烧器，天然气燃烧后产生热能，根据能量梯度利用的原则，直接产生的热能将全部用来推动斯特林发动机发电。随后排出的高温烟气1将水箱加热，提供生活热水及供暖。烟气加热水箱后，温度降低，进入热交换器。热交换器再次回收烟气中多余热能，加热自来水，使这部分热能得以充分利用。
图 3BaxiEcogen工作原理
在功率输出方面，由于热电连供系统独有的余热回收过程，使得产品的综合效率远远高于热水器。根据系统运行情况，BaxiEcogen 可以自动增加功率以达到补充热量的功能。当检测到有更多的供热需求时，产品将以最低输1注：产品现有资料未提及各环节烟气温度，斯特林发动机排烟温度在250-450ºC 左右。
出功率运行（6KW 的斯特林发动机加上4KW 的热量补充=10KW）。如果有更多的热量需求，补充热量将会加大功率，达到最大输出24KW （6KW 的斯特林发动机加上18KW 的补充热量=24KW）。
BaxiEcogen 的能量流动过程如下图所示：
图 4BaxiEcogen的能量流动过程
作为BaxiEcogen 的核心部件，斯特林发动机承担了能量的转换及回收废热的作用，斯特林发动机具有如下优点：
1. 可用多种燃料；
2. 热效率高；
3. 排气污染少；噪声低；
4. 运转特性好；
5. 工作可靠，维修费用低廉。
正是由于斯特林发动机有着上述优点，才使得其更适合于小型家庭热电联供系统，为 BaxiEcogen提供可靠稳定的服务。
斯特林发动机结构形式繁多，根据不同配置，可分为多种型号，本产品所采用的发动机为自由活塞式斯特林发动机。
1．自由活塞式斯特林发动机基本原理简介：
自由活塞式斯特林发动机主要由外部燃烧系统、闭式循环系统、传动系统和调节系统等四个部分组成，下图为自由活塞斯特林发动机的原理图。
图 5 自由活塞式斯特林发动机基本原理图
斯特林发动机的一个典型循环分为四个部分，分别为压缩、回热、膨胀、冷却过程。换气活塞将气缸分为冷腔和热腔，在换气活塞的带动下，由加热板提供能量，工质在冷腔和热腔内循环推动动力活塞做功。BaxiEcogen 所采用的自由活塞式斯特林发动机中，以廉价、安全无污染的氦气作为工质，对小型家用热电联供系统尤为适用。
2. 技术特点
自由活塞式斯特林发动机（Free-PistonStirling Engine ，FPSE ）不采用曲柄连杆机构, 而是活塞与输出轴之间采用齿轮-齿条装置连接，这一新式结构, 使得系统质量减轻、结构紧凑, 能量损失减少, 稳定性提高, 极大地提高了系统的效率。
3. 工作特性
斯特林发动机可用于回收的余热包括两部分：
斯特林发动机冷端热量和
烟气热量，分别对应图中“预热返回”以及“烟气，多余的热量”。由于工作原理的限制，热电联供斯特林发动机组的冷却水温度不能太高，一般不超过65ºC ，由于其余热品位较低，因而这一余热一般只能用于制取生活热水、采暖用热水等。正是由于斯特林发动机排烟温度较低，且在总输出能量中所占比例较小，也不利于制冷，故余热的利用方式也仅供于制热2。因此，BaxiEcogen 只能作为热电联供系统，无法实现冷热电三联供。
3. BaxiEcogen 电力系统
据了解，BaxiEcogen 采用英国标准生产，英国市电电压为230V ，50Hz, BaxiEcogen 自身用电全部由斯特林发动机提供，其输出电压为230V ，50Hz ，与中国标准电压有10V 的微小偏差，考虑到国内电网电压实际运行水平，此电压偏差对家庭实际用电的影响可以忽略。
热电联供的供电方式应根据系统与大电网供电的联系方式确定，主要有四种形式：
1. 独立回路方式；
2. 单母主回路方式；
3. 带母线联络断断路器的单母线方式；
4. 双母线方式。
根据英国当地法规及具体环境，BaxiEcogen 所采用的供电方式为单母主回路方式，用户只需将电缆连接到家庭接线上，其内置的软硬件可自动调节电网与负荷的关系，不需要额外的电网连接设备。
BaxiEcogen 在运行时将优先满足电能生产，最大化的发电的产品特性也使得产品在并网运行时将发挥最大效率。正常运行时，斯特林发动机以最大功率（约1Kw ）承担部分家庭用电，其余电能将由电网输送；而当家庭用电小于斯特林发动机发电功率时，斯特林发动机将向电网送电。在英国，此类送电方式将得到政府补偿；而在中国，这是政策所不允许的。 2一般来讲，80ºC 以上的余热可以驱动单效制冷机制冷。
图 6Baxi Ecogen的电气连接模式
基于此，产品如在中国国内使用，还应考虑增设逆向功率控制装置或孤网运行，但前者将增加成本，后者将明显降低Baxi Ecogen 的使用效率及灵活性。
以北京为例，北京市目前的居民生活用电价，天燃气价格分别如下：电，0.5元/度；天然气，2.05元/立方米。当Baxi Ecogen以典型负荷运转时，产生一度电，需要消耗0.72m 3的天然气即成本为0.72*2.05＝1.476元。显然，在没有供暖供热需求的情况下运行产品将会造成严重的浪费。
4. 控制方式
Baxi Ecogen配有一系列的专用控制配件，可提供室内、室外和热水的负荷补偿，以使用户更舒适并提高电能的生成量。
传统空调的控制方案是，室内温度到达设置温度时自动跳闸，温度不足再启动, 这种时开时关的控制方式在节能效果以及用户体验方面都存在着一些难以忽略的弊端。
Baxi Ecogen特有的负荷补偿功能使得对功率以及室温的控制更加智能，设置好温度信息后，Baxi Ecogen接着便会根据当前实际温度自动调节发热功率，使系统一直保持启动状态，以配合热量输出的需求，同时产生电力。
采用负荷补偿技术的Baxi Ecogen相对普通供暖设备有着如下优势：
1. 消除开/关的操作将增强热量和电力效率，并将电力生产力最大化；
2. 调节更低的流动温度，保持热水器在压缩状态（增强效率）；
3. 在运行初期，产品将提供不超过所需的室内温度，随后维持所需的室内温度，使室温没有波动；
4. 负荷补偿可为新建筑降低2%的住宅排放量。
Baxi Ecogen，可配置可移动控制器，可同时控制两个区域，可移动和可编程的室内温控器用于第一个地区，而且也需要额外安装可选择的壁架；第二个地区则需要一种可选的另一个可编程的室内温控器。
值得一提的是，Baxi Ecogen控制器的纯英文的操作界面或许会给中国的用户带来困扰。
5. Baxi 品牌在中国的代理状况
喜德瑞集团是全球最大的供暖产品生产企业之一，1840年喜德瑞制造出了世界上第一台真正意义上的供暖设备。在超过百年的历史沉淀中，喜德瑞不断将日益革新的科学工艺和技术相结合，通过强劲的研发实力，始终致力于产品的不断创新，在提供优质产品的同时，坚持对环境事业的不懈保护和追求，从而推动人类社会的可持续发展。Baxi 品牌属于喜德瑞集团旗下的三大名牌之一，喜德瑞从1996年开始进入中国市场，目前中国区代理Baxi 品牌产品的代理商众多。
四、 市场分析
1. 目标市场
热电联供（CHP ）是一种从单一来源中产生有效热量和电力的过程。大型热电联供适合于商业使用，并已经在商业领域中提供多年。解决了城市集中供热的问题, 提高了社会整体能源利用率. 目标市场为发电单位及供热单位。国内家用热电联产是一种新技术，在家庭提供采暖，生活热水和发电方面起作用。该产品市场主要面向有一定供暖和热水需求的家庭用户。
2. 家用热电联产在中国所面临的障碍
家用热电联供产品要求有3个基本条件：
1:热水需求；
2:然料供应；
3:开放的电网。
最关键问题是发动机的热、电输出比要与该家庭的热、电需求比相当才能达到节能的效果。家庭使用CHP 的成本很大程度上是固定的，而节省额是与运行的小时数成比例，具有给定的效率、大小和投资额的系统需要最少的运行小时数以使他们本身的投资合理化。由于微型热电连供系统特性, 其运行时间越长, 设备容量越大, 其节约燃料效果越明显。在英国，以微型冷热电联供为例，超过100kW 的设备每年最少运行时间大约为4500小时才具有明显经济效益；低于100kW 的则由于设备容量小，成本节约速率较慢，经济效益低，这对家用热电联产在市场的发展带来很大的障碍。根据国内电网的总体环境来看，实现家用热电联供并网近期几乎是不可能的，中国国内目前过度依赖大电网，形成了国电公司全面垄断的机制。
此外，Baxi Ecogen 只能工作在有热水或供热需求的时刻，在没有供热需求的时刻运行将无法发挥产品高效率的优势。我国幅员辽阔，大致可分为五种气候，热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候、温带大陆性气候、高山高原气候。各种气候对于供热需求各有特点，采用热电联供系统的经济性分析也完全不同。
3. 产品应用现状
家庭用热电联供产品为家庭普通热水器的替代品，两者的比较如下：
通过以上表格对比，热电联供产品较普通家用热水器在各方面具有一定的优越性。家用热电联供产品在欧美一些地区得到了应用，在中国的热水器市场上还没有出现，目前中国热水器的现状：（根据2011-2012中国热水器市场研究年度报告）在中国热水器市场上，品牌集中度已经达到较高水平。电热水器市场上，海尔、A.O. 史密斯、美的位居品牌关注排行榜前三名，领先优势明显。燃气热水器市场上，万和、万家乐处于领跑地位，二者之间竞争激烈。电热水器、燃气热水器市场上，2000元以下价位产品获得的关注比例均在六成以上。第一阵营的品牌领先优势明显，地位稳固。
2011年燃气热水器和电热水器关注格局
4. 客户分析
目前家用热电联供产品在国内还处在开发阶段，成本较高，只能满足高端市场的需要。在2012年中国(北京) 国际供暖通风空调, 卫生洁具及城建设备与技术展览会上,baxi 品牌所在的喜德瑞集团中国区执行总裁谢行天在做报告时说，baxi 品牌的这款热电联供产品具有国际先进技术，产品主要面向中国的高端客户。据网络及电话调研分析，国内各阶层人群包括热水器行业内人士对家庭热电联供的认知度很低。
五． 小结
家庭用小型热电联供产品在中国属于导入期，中国市场基本无此产品，该产品主要为外国进口产品。通过调研分析，现总结以下几点
1．根据中国国情，政府对分布式发电上网管理比较严格，家庭热电联供产品电力上网非常困难，在中国市场很难发展；
2
．根据中国国情，家庭对热水的需求量相对于国外发达国家低，节约
能源速率低，中国的大部分北方城市已经实现集中供暖，对家用热电联产也起到了阻碍作用；
3．Baxi Ecogen 技术程度比较高，该项技术在国外一些发达国家得到应用，国内对于家用热电联产技术还处于萌芽状态，国内进入该技术门槛较高；
4．产品主要面向中国的高端客户，国内对该产品的认知度低，市场推广难度很大。国内没有出台任何的补贴等支持政策，不利于新产品的推广；
5．产品技术在中国没有一个标准性的规范；
6．产品为欧洲原装进口产品，在售前，安装，售后服务方面存在困难。