城市建筑物聯(lián)合能源系統(tǒng)

李波　郭林

摘要：建筑物能源系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是采用單一技術(shù)及單一設(shè)備滿足設(shè)計(jì)條件下的運(yùn)行工況。而每一種技術(shù)都有其各自的優(yōu)點(diǎn)與不足。聯(lián)合能源系統(tǒng)將整體負(fù)荷細(xì)分為基礎(chǔ)負(fù)荷、調(diào)節(jié)負(fù)荷及尖峰負(fù)荷，根據(jù)可用能源種類及負(fù)荷特點(diǎn)，采用聯(lián)合能源系統(tǒng)理念，通盤考慮投資、運(yùn)營、服務(wù)、節(jié)能減排等因素，將多種技術(shù)與設(shè)備集成為一個(gè)系統(tǒng)，各種技術(shù)“揚(yáng)長避短”，能夠以不高于傳統(tǒng)能源系統(tǒng)投資的同時(shí)達(dá)到長期節(jié)能效果及取得良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：城市能源；聯(lián)合能源系統(tǒng)；能源互聯(lián)網(wǎng)；節(jié)能減排

中圖分類號：X24 文獻(xiàn)標(biāo)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(shù)據(jù)顯示[1]，2014年，全國建筑能耗約8.14億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國能源消費(fèi)總量的19.12%。城市建筑群全年日常運(yùn)行中需要消耗大量的低品質(zhì)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(diào)集中使用時(shí)，京、津、滬等超大城市空調(diào)負(fù)荷占到城市尖峰負(fù)荷的40 %左右。嚴(yán)寒地區(qū)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(jìn)程還會進(jìn)一步增加。

由于終端用能形式為低品質(zhì)熱能，不能直接依靠外部輸入，只能在城市范圍內(nèi)建立分散的能源系統(tǒng)就地生產(chǎn)，包含原始能源輸入、能量轉(zhuǎn)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(yīng)，忽略用能的管理；注重單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，忽略用能產(chǎn)業(yè)鏈的整合。城市集中供熱、區(qū)域供熱、大型中央空調(diào)等系統(tǒng)都互不相關(guān)的獨(dú)立發(fā)展，雖然在各領(lǐng)域都取得了一定進(jìn)步，但城市級能源使用側(cè)的總體研究、規(guī)劃、布局、建設(shè)、運(yùn)行基本還沒有起步。城市能源系統(tǒng)綜合規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)資源共享、能量互補(bǔ)，節(jié)能貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

聯(lián)合能源理論為城市能源系建設(shè)提供了一種新的方法，通過對能源系統(tǒng)的科學(xué)整合，最大限度地提高能源供應(yīng)的安全性，大幅節(jié)約基礎(chǔ)設(shè)施投資、實(shí)現(xiàn)政府節(jié)能減排目標(biāo)的同時(shí)不增加社會負(fù)擔(dān)。

此方法尤其適用于正在興建的新城市和開發(fā)區(qū)。

1 聯(lián)合能源系統(tǒng)簡介

如圖顯示，建筑的能源需求是由自然環(huán)境條件決定的，每一個(gè)能源系統(tǒng)的總裝機(jī)量必須滿足極端負(fù)荷需求，但在絕大部分時(shí)間內(nèi)都只在部分負(fù)荷下運(yùn)行，設(shè)備的實(shí)際利用率僅為其額定能力的40%。

能源系統(tǒng)中每一部分的裝機(jī)率和實(shí)際貢獻(xiàn)率存在差別，按照聯(lián)合能源的理論，任何一個(gè)能源系統(tǒng)都不應(yīng)該只采用某項(xiàng)單一技術(shù)，而是將多種性質(zhì)不同的技術(shù)科學(xué)組合應(yīng)用，依據(jù)其貢獻(xiàn)率采用不同的投資策略和運(yùn)行策略，才能獲得最大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

2 聯(lián)合能源系統(tǒng)優(yōu)勢

聯(lián)合能源系統(tǒng)能夠最大限度地保證能源供應(yīng)的安全性，同時(shí)節(jié)約投資、降低運(yùn)行費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

2.1 保障能源供應(yīng)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(yùn)行成本主要由煤炭決定，在價(jià)格上保障了民生安全；（3）熱電聯(lián)產(chǎn)、燃煤、燃?xì)狻㈦娏Χ喾N能源交叉保障，在系統(tǒng)上保證了城市能源安全；（4）實(shí)現(xiàn)冬夏用氣和晝夜用電平衡，緩解了城市能源供應(yīng)的峰谷差問題，在供應(yīng)側(cè)提高了城市能源安全保障。城市天然氣冬夏消耗從傳統(tǒng)的7：1變?yōu)?：3；城市電力晝夜消耗從傳統(tǒng)的5：1變?yōu)?：2，實(shí)現(xiàn)基本平衡。

2.2 節(jié)約建設(shè)投資

2.2.1 節(jié)約投資總量

聯(lián)合能源系統(tǒng)建設(shè)投入約為傳統(tǒng)系統(tǒng)的62.5%。

按單位供熱量計(jì)算，主力熱源加上管網(wǎng)的投資最大，燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐僅相當(dāng)于前者的1/4，而利用中央空調(diào)設(shè)備冬季供暖，也只需要增加少量投資。

城市聯(lián)合能源系統(tǒng)綜合造價(jià)為62.5萬/蒸噸，而單純采用傳統(tǒng)能源方式建設(shè)整個(gè)供熱系統(tǒng)需要100萬/蒸噸（80+20萬）。

2.2.2 提高資金利用效率

根據(jù)城市建設(shè)進(jìn)度，先小投入建設(shè)貢獻(xiàn)率為6%的燃?xì)庹{(diào)峰的能源中繼站，形成局部供熱保證能力；再中等投入建設(shè)貢獻(xiàn)率為40 %左右的中央空調(diào)的能源中繼站，完成區(qū)域冷熱聯(lián)供；最后建設(shè)高投入的基礎(chǔ)熱源和管網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施投入與城市建設(shè)同步，避免前期大量基礎(chǔ)設(shè)施投入造成的長期資金沉淀。

2.3 降低運(yùn)行費(fèi)用

綜合運(yùn)行成本略低于傳統(tǒng)的燃煤供熱，大大低于任何清潔能源供熱方式。在獲得環(huán)境效益的同時(shí)，不增加環(huán)保成本。

傳統(tǒng)區(qū)域燃煤供熱（非穩(wěn)態(tài)）運(yùn)行直接成本約為30元 /GJ（按5000Kcal煤價(jià)450元/噸、季節(jié)效率為65%計(jì)算）；

2.4 節(jié)能減排效果

聯(lián)合能源系統(tǒng)與全部燃煤供熱相比減排73%，排放量低于全部燃?xì)夤?，CO2排放水平超過歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

與全部燃煤供熱相比減排73%，放量低于全部燃?xì)夤?，超過歐洲水平。

3 結(jié)束語

聯(lián)合能源系統(tǒng)投資經(jīng)是傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的投資的62.5%，直接成本略與傳統(tǒng)燃煤供熱相當(dāng)，考慮折舊及財(cái)務(wù)費(fèi)用，綜合成本更低；運(yùn)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?xì)夤?，超過歐洲水平。

參考文獻(xiàn)

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

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[4]張國興，高秀林，汪應(yīng)洛，郭菊娥，汪壽陽.中國節(jié)能減排政策的測量、協(xié)同與演變——基于1978-2013年政策數(shù)據(jù)的研究[J].中國人口.資源與環(huán)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?yàn)闇\層地能冷熱一體化，城市建筑聯(lián)合能源系統(tǒng)。