法國巴黎城市采暖制冷經驗研究

上海電力設計院 馮云崗

0 前言

巴黎是法國最大的工商業城市，經濟和金融中心。巴黎的紡織、電器、汽車、飛機等工業都非常發達，時裝和化妝品工業更是舉世聞名。法國的能源利用技術與能源設備在世界上亦處于領先地位，其城市供熱綜合技術、供熱層次、能源的綜合利用和供熱經濟效益等幾方面有著自己獨特的優勢。

巴黎自然氣候特點：巴黎是歐洲大陸上最大的城市，地處法國北部，塞納河西岸，距河口（英吉利海峽）375公里。狹義的巴黎市只包括原巴黎城墻內的20個區，面積為105平方公里，人口230萬。大巴黎地區還包括分布在巴黎城墻周圍、由同巴黎連成一片的市區組成的上塞納省、瓦勒德馬恩省和塞納-圣但尼省。巴黎市、上述三個省以及伊夫林省、瓦勒德瓦茲省、塞納-馬恩省和埃松省共同組成巴黎大區。巴黎市中心位于北緯48度52分0秒，東經2度19分59秒。巴黎屬溫和的海洋性氣候，夏無酷暑，冬無嚴寒；1月平均氣溫3℃，7月平均氣溫18℃，年平均氣溫10℃。全年降雨分布均衡，夏秋季稍多，年平均降雨量619毫米。

1 法國多元化能源供應

法國的能源結構有自身的特點：法國能源相對貧瘠，石油和天然氣蘊藏量有限，而煤炭資源早在上世紀50年代便逐漸枯竭。但是，通過對核能和可再生能源的充分利用，法國走出了一條多元化的能源供應道路，使國內能源不足的壓力得到有效緩解。法國應對能源不足的主要手段之一是大力發展核能。早在1958年，法國就從美國西屋公司購買了壓水核反應堆技術專利。通過對該技術進行創新改進和國產化，法國最終成為全球核能利用第一大國。除核能外，法國還大力發展可再生能源，其主攻方向是風能、太陽能和生物能源。

法國的能源結構比例分別是，核電占77%，水電占11%，煤電占5%；供熱結構比例：燃氣占62%，垃圾占12%，燃油占17%。

2 巴黎的集中供熱

巴黎集中供熱特點：巴黎市區的氣候特點夏無酷暑，冬無嚴寒；1月平均氣溫3℃，7月平均氣溫18℃，

巴黎大區的供熱主要由分布在郊區的巴黎城市供熱公司（CPCU）的九個供熱廠和城市垃圾處理局（僅負責提供蒸汽）的三個廢棄物焚燒中心提供。CPCU的供熱負荷約占整個城市總用熱負荷的53%，其中以煤為燃料的熱源約占33%，以重油為燃料的熱源約占20%，廢棄物焚燒中心提供的供熱負荷約占47%。由于法國的貧煤能源結構，現在以煤為主要燃料的情況正逐步被清潔能源所取代。供熱廠主要分布在遠離城市的郊區，且又以清潔能源為主，因此對城市中心的空氣污染相對較小。

由于巴黎大區的城市垃圾基本上實現分類袋，在廢棄物焚燒廠內處理后作為燃料，既解決了城市垃圾處理的難題，又為城市提供了較大一部分的供熱量，節約了化石燃料的使用。

2.1 巴黎大區城市集中供熱的生產與管理

自從1927年，巴黎城市供熱公司CPCU區擁有巴黎城市供熱專賣權，就開始設計和發展以蒸汽為主要熱媒的城市供熱管網。CPCU在確保完成公眾供熱任務的同時，積極開發和利用新產品和新技術，密切關注能源和環保新材料。主要采取以下幾點實現高效、節能、低碳、環保：

提高化石燃料的燃燒經濟性，并且通過焚燒城市垃圾（約占總共熱量的50%）提高垃圾的能源價值；由于能源利用的多樣性，控制城市集中供熱的成本和可靠性；為了降低城市污染，CPCU城市集中供熱網取代了許多單臺或中小型的供熱鍋爐房。

對每年實現8百多萬噸蒸汽（56億KWh）換熱的大型換熱站，CPCU公司優先利用三個廢棄物焚燒廠提供的蒸汽。由于選擇高效的燃燒技術產品和高性能的供熱設備，CPCU的七個供熱廠始終在高環保性能下運行。高性能燃燒設備的安裝保證燃燒對環境影響的控制，并且為了使供熱設備更加現代化，CPCU著手建立燃汽輪機聯合機組。這些能源生產新方法，可進一步減少對城市環境的影響，逐漸減少其它高污染燃料的使用，并且限制在靠近巴黎城區的地方應用鍋爐供熱。在設備維護方面，CPCU確保由高素質的工程技術人員提供優質的服務。

2.2 蒸汽供熱用途的多樣性

巴黎大區所需要的絕大部分熱量均由CPCU公司的供熱管網來提供，高壓蒸汽通過主干線輸送到CPCU的各級換熱站，通過與二次管網的輸送介質水換熱。城市用熱情況主要包括:城市集中供暖（所有類型建筑物），生活用熱水，洗衣房，集中式餐飲業 ，氣動水泵 ，吸收式制冷 。

熱電聯產（蒸汽輪機）：巴黎大區的蒸汽集中供熱基本上保證了城市中的所有主要熱用戶，為高品質的城市生活提供了便利。

2.3 集中供熱的收費情況

供熱收費方式主要有兩種，一是固定收費方式，二是比例收費方式。這種供熱收費結構主要有兩大特點：一是簡潔，二是根據用戶的使用條件，在不同費率之間進行選擇。

1）固定收費方式：

固定收費方式以用戶使用熱功率值為界限進行劃分。用戶首先購買合同供熱熱功率。固定收費方式包含兩種情況：單位固定收費方式相應于在熱用戶的設備入口處的熱功率計算；個人固定收費方式相應于初投資、管道和維護的價值來計算。

2）比例收費方式：

比例收費方式以用戶消耗的熱量計算，根據不同的季節（在巴黎分為夏季和冬季），統一定價。這種收費方式主要用在CPCU供熱網無冷凝水回收的情況。

3 法國巴黎Climespace區域供冷項目

在巴黎，Climespace公司一共擁有7個區域供冷站，共生產305,000 MWh/年 的制冷量。冷量被生產出來之后通過安裝在地下污水管廊里的70多公里區域供冷網絡，輸送到巴黎市中心的475個最終用戶建筑。在Climespace的區域供冷網絡中正在運行著Friotherm公司的27臺Unitop制冷機組為巴黎的中心區供應冷源，由大到小分別為43C，33C，23C和22C四種型號。最新的歐泊（Auber）制冷站(圖1)于2009年投入運行。

在7個供冷站當中，加拿大廣場供冷站可以說是獨具特色又非常具有代表性。這個項目的奇特之處在于它是一個“看不見”、“聽不著”的制冷站。巴黎中心地區寸土寸金，因此整個制冷站建在愛菲爾鐵塔附近的加拿大廣場的地下，呈圓筒形，共分5層，最底層位于地面以下30米。可升降的入口在平時完全與地面齊平，當人員需要進入時通過按鈕可以將入口升出地面進入地下機房。

該制冷站于2002年5月調試完成，總制冷量52MW，一共安裝了8臺Unitop33CX冷水機組，分布于圓筒形機站的最下面的兩層。塞納河水作為在冷卻冷源，塞納河水通過位于岸邊的11,200 m3/h流量的水泵站被輸送到制冷站中的5個二次板式換熱器。板式換熱器的一次循環與制冷機組的冷凝器相連。每臺板式換熱器的二次換熱量為12.4MW，總計62MW。每層的四臺機組中的兩臺機組的冷水循環串聯連接，與位于第二層的區域供冷系統的換熱器相連。串聯中的第一臺機組將水從10℃冷卻到6℃，接下來第二臺機組又將水從6℃冷卻到2℃。每臺機組的制冷量為6.5MW。供應站所使用的全部電量為1350千伏安。主要的電氣設備都安裝在制冷站的第一層，從EDF（法國電力公司）的兩個電站供出三根20kV電纜為制冷站供應電力。

4 巴黎太陽能采暖和制冷的應用

法國的能源政策提出加快太陽能利用的步伐，將生態和可持續發展作為未來5年政府政策的支持的重點。政府機構將作為太陽能采暖和制冷活動的主要推動者，三個主要政府機構都在太陽熱能與發展中扮演不同的角色。

法國環境與能源管理機構，作為生態能源與可持續發展的研究機構，對于大型太陽用能熱設備從研發到項目的實施全過程，給予相應的補貼，并且大幅度增加包括太陽能在內的可再生能源領域的研發費用；另外是直接補貼融資機構對可再生能源領域的研發項目費用。國家研究署主要承擔對太陽能利用項目研究的資助，從基礎研究到工業應用的全過程。經濟工業和就業研究署主要涉及對大型工業項目太陽能利用的資助。

另外，在基礎建設方面，政府直接給予能源大型民營企業 (Arcelor Mittal,EDF,Gaz de France,Lafarge)財政支持，主要用于實際應用項目的研究，以減少溫室氣體排放，提高可再生能源的利用，降低能源消耗和利用等創新技術。

5 結論

法國巴黎的氣候特點夏無酷暑，冬無嚴寒，在采暖制冷方面需求不如我國北方城市迫切。但是隨著人們生活水平的不斷提高，以及全球氣候變暖的加劇，巴黎在采暖制冷方面提出了更高的要求。巴黎的采暖制冷有其自己的優勢，在條件允許的情況下，集中設置供熱廠，盡量減少分散的中小型鍋爐房，有利于降低空氣污染；單一介質供熱，通過與二次網的換熱滿足城市多種熱用戶；充分利用可再生能源供熱和低品質能源，節約礦物不可再生能源；增加熱電聯產，提高供熱效率，充分利用清潔能源，控制城市污染指標。

綜上所述，認真總結發達國家的采暖制冷的經驗，積極在我國大城市中發展可再生能源的利用，降低城市污染指標是我國采暖制冷的當務之急；同時還應加強供熱工程人員的素質培養，建設一支高知識水平、豐富實踐經驗的工程技術人員隊伍。