城市建筑物聯合能源系統

李波　郭林

摘要：建筑物能源系統的傳統設計一般是采用單一技術及單一設備滿足設計條件下的運行工況。而每一種技術都有其各自的優點與不足。聯合能源系統將整體負荷細分為基礎負荷、調節負荷及尖峰負荷，根據可用能源種類及負荷特點，采用聯合能源系統理念，通盤考慮投資、運營、服務、節能減排等因素，將多種技術與設備集成為一個系統，各種技術“揚長避短”，能夠以不高于傳統能源系統投資的同時達到長期節能效果及取得良好的社會經濟效益。

關鍵詞：城市能源；聯合能源系統；能源互聯網；節能減排

中圖分類號：X24 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）01-0249-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.144

Urban building integrated energy system

Li Bo，Guo Lin

（Beijing Constant Active Environmental System Equipment Installation Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100089，China）

Abstract：The traditional design of building energy system generally adopts a single technology and a single device to meet the operating conditions under the design conditions.Each technology has its own advantages and disadvantages.The United Energy System subdivides the overall load into basic load，regulation load and peak load. Based on the available energy types and load characteristics， the United Power System adopts the concept of a joint energy system and takes all factors such as investment， operation，service and energy conservation and emission reduction into consideration.Various technologies Integration with equipment as a system， a variety of technologies “to avoid weaknesses” to not higher than the traditional energy system investment at the same time achieve long-term energy-saving effect and achieve good social and economic benefits.

Keywords：City energy；United energy system；Energy internet；Energy saving and emission reduction

數據顯示[1]，2014年，全國建筑能耗約8.14億噸標準煤，占全國能源消費總量的19.12%。城市建筑群全年日常運行中需要消耗大量的低品質熱能，用于制冷、供暖、熱水，蒸汽等需求，這類能耗約占建筑能耗的80%[2] 。夏季空調集中使用時，京、津、滬等超大城市空調負荷占到城市尖峰負荷的40 %左右。嚴寒地區有的城市，建筑能耗竟占到本城市總能耗的一半左右 [3]，這一比例隨著城市化進程還會進一步增加。

由于終端用能形式為低品質熱能，不能直接依靠外部輸入，只能在城市范圍內建立分散的能源系統就地生產，包含原始能源輸入、能量轉化、輸送、分配和按需使用的一系列過程。

我國長期注重能源供應，忽略用能的管理；注重單項技術的應用，忽略用能產業鏈的整合。城市集中供熱、區域供熱、大型中央空調等系統都互不相關的獨立發展，雖然在各領域都取得了一定進步，但城市級能源使用側的總體研究、規劃、布局、建設、運行基本還沒有起步。城市能源系統綜合規劃，實現資源共享、能量互補，節能貢獻遠遠大于單項技術的應用。

聯合能源理論為城市能源系建設提供了一種新的方法，通過對能源系統的科學整合，最大限度地提高能源供應的安全性，大幅節約基礎設施投資、實現政府節能減排目標的同時不增加社會負擔。

此方法尤其適用于正在興建的新城市和開發區。

1 聯合能源系統簡介

如圖顯示，建筑的能源需求是由自然環境條件決定的，每一個能源系統的總裝機量必須滿足極端負荷需求，但在絕大部分時間內都只在部分負荷下運行，設備的實際利用率僅為其額定能力的40%。

能源系統中每一部分的裝機率和實際貢獻率存在差別，按照聯合能源的理論，任何一個能源系統都不應該只采用某項單一技術，而是將多種性質不同的技術科學組合應用，依據其貢獻率采用不同的投資策略和運行策略，才能獲得最大的經濟和社會效益。

2 聯合能源系統優勢

聯合能源系統能夠最大限度地保證能源供應的安全性，同時節約投資、降低運行費用、實現節能減排。

2.1 保障能源供應的安全性

（1）在控制排放總量的前提下，最大限度地利用了本土資源，在來源方面保證城市能源安全；（2）運行成本主要由煤炭決定，在價格上保障了民生安全；（3）熱電聯產、燃煤、燃氣、電力多種能源交叉保障，在系統上保證了城市能源安全；（4）實現冬夏用氣和晝夜用電平衡，緩解了城市能源供應的峰谷差問題，在供應側提高了城市能源安全保障。城市天然氣冬夏消耗從傳統的7：1變為5：3；城市電力晝夜消耗從傳統的5：1變為3：2，實現基本平衡。

2.2 節約建設投資

2.2.1 節約投資總量

聯合能源系統建設投入約為傳統系統的62.5%。

按單位供熱量計算，主力熱源加上管網的投資最大，燃氣調峰鍋爐僅相當于前者的1/4，而利用中央空調設備冬季供暖，也只需要增加少量投資。

城市聯合能源系統綜合造價為62.5萬/蒸噸，而單純采用傳統能源方式建設整個供熱系統需要100萬/蒸噸（80+20萬）。

2.2.2 提高資金利用效率

根據城市建設進度，先小投入建設貢獻率為6%的燃氣調峰的能源中繼站，形成局部供熱保證能力；再中等投入建設貢獻率為40 %左右的中央空調的能源中繼站，完成區域冷熱聯供；最后建設高投入的基礎熱源和管網。實現基礎設施投入與城市建設同步，避免前期大量基礎設施投入造成的長期資金沉淀。

2.3 降低運行費用

綜合運行成本略低于傳統的燃煤供熱，大大低于任何清潔能源供熱方式。在獲得環境效益的同時，不增加環保成本。

傳統區域燃煤供熱（非穩態）運行直接成本約為30元 /GJ（按5000Kcal煤價450元/噸、季節效率為65%計算）；

2.4 節能減排效果

聯合能源系統與全部燃煤供熱相比減排73%，排放量低于全部燃氣供熱，CO2排放水平超過歐洲標準。

與全部燃煤供熱相比減排73%，放量低于全部燃氣供熱，超過歐洲水平。

3 結束語

聯合能源系統投資經是傳統能源系統的投資的62.5%，直接成本略與傳統燃煤供熱相當，考慮折舊及財務費用，綜合成本更低；運行成本大大低于任何清潔能源供熱方式。與全部燃煤供熱相比碳減排73%，低于全部燃氣供熱，超過歐洲水平。

參考文獻

[1]梁競，張力小.中國省會城市能源消費的空間分布特征分析[J].資源科學，2009，31（12）：2086-2092.

[2]初明.中國能源研究會 能源系統工程專業委員會、能源經濟專業委員會聯合舉辦市場經濟與中國能源發展戰略政策研討會[J].中國能源，1993（02）：48-49.

[3]翁麗芬，張楠，陳俊萍.我國建筑能耗現狀下的建筑節能標準解析及節能潛力[J].制冷與空調，2011，25（01）：10-14.

[4]張國興，高秀林，汪應洛，郭菊娥，汪壽陽.中國節能減排政策的測量、協同與演變——基于1978-2013年政策數據的研究[J].中國人口.資源與環境，2014，24（12）：62-73.

收稿日期：2017-11-15

作者簡介：李波（1973-），男，碩士，研究方向為淺層地能冷熱一體化，城市建筑聯合能源系統。