集中供能下建筑能效對標

丁亞男

上海市節能減排中心有限公司

0 引言

區域集中供能是指對一定區域內的建筑群，由一個或多個能源站集中供應冷媒、熱媒，發電機發出的電力大部分自用，多余電力送入區域電網，實現冷、熱、電三聯供[1]。集中供能系統可將發電機組余熱再利用，利用吸收式溴化鋰機組制冷制熱，可有效提高能源的利用效率，實現能源“梯級利用”。同時，“自發自用、余電上網”的發電模式和配套的蓄冷系統可有效緩解高峰用電負荷的壓力，起到“削峰填谷”的作用，提高供電安全性和經濟性。相對于傳統的發電廠和熱電聯產系統，區域集中供能有節能、高效、環保和安全等特點[2]。

1 上海市集中供能現狀

目前，上海集中供能區域主要有虹橋商務區的核心區和西虹橋地區，此外，一些學校、醫院和酒店安裝小型分布式供能系統。根據統計結果及公開數據，截至2016年8月，上海地區共建成天然氣分布式項目43個，總裝機容量為169 668kW[3]。

2 集中供能系統運行模式

集中供能系統設備配置：燃氣發電機組+溴化鋰機組/余熱鍋爐，實現冷、熱、電三聯供，見圖1。熱水鍋爐和冷水機組作為供熱、供冷季調峰設備，三聯供系統或冷水機組夜間為蓄冷罐蓄冷，作為調峰或應急供冷裝置。

圖1 集中供能系統運行模式

3 集中供能區建筑能耗

選取集中供能區域的6棟建筑作為研究對象，業態包含辦公和商業，建筑A-E入住率均在95%以上，建筑F入住率約60%。其中，建筑A為集中供能區域的自主供能建筑，建筑A用冷和用熱由所配置的熱水鍋爐和冷水機組提供，其余5棟建筑用冷和用熱由區域能源中心提供；建筑A-D為中高檔辦公建筑，入駐企業類型相似，為外企總部、金融和互聯網企業等。

根據各棟建筑冷、熱來源的能源中心實際運行情況，計算冷和熱的折標系數，得出各棟建筑年綜合能耗，建筑能耗和面積見表1。

表1 集中供能區域5棟建筑能耗信息

4 能效對標

對集中供能區域建筑單位面積能耗分別與全市公共建筑能耗監測平臺及《合理用能指南》中類似建筑進行對標，集中供能區域建筑能效水平普遍較高。

4.1 對標市級能耗監測平臺

1)辦公建筑

根據《2017年度上海市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統數據情況報告》[4]，納入監測平臺監測的辦公建筑平均單耗為29．3kggce/m2（不含天然氣用量，電力折標系數取3．0）。經統計，采用熱水鍋爐供熱的一般辦公建筑，供熱用天然氣約占建筑總能耗的10%～15%，同比折算，納入市級監測平臺的辦公建筑平均單位建筑面積能耗約為32．56～34．47kggce/m2。

如圖2所示，將A-D建筑單位建筑面積能耗同口徑折算（電力折標系數取3．0），與市級能耗監測平臺建筑平均單位建筑面積能耗水平進行對標。集中供能建筑的單耗均低于市級建筑能耗監測平臺的平均水平。

圖2 辦公建筑對標市級監測平臺（單位：kg標準煤/m2）

一般情況下，有金融或互聯網企業入住的中高檔辦公建筑單耗將高于普通建筑，如建筑A的情況，單耗高于市級能耗監測平臺的平均水平，較為合理。一方面，中高檔建筑內客戶對環境舒適性要求高，空調和新風運行負荷高；另一方面，金融和互聯網企業加班較多，用能時間長。

根據對標結果看，集中供能條件下的建筑B-D的能效水平均優于市級監測平臺建筑的平均水平，也優于單獨供能的同類型建筑。由此可見，集中供能下的建筑能效水平較高。

2)商業建筑

根據市級建筑能耗監測平臺發布的2017年建筑能耗報告，商業建筑對標案例中對大型商業建筑進行了能效水平分析，單位建筑面積能耗為65．0kggce/m2（用能結構單一，空調采暖均消耗電力，電力折標系數取2．88，不含餐飲用氣）。F建筑按入住率折算單位建筑面積能耗，兩棟大型商業建筑（E、F）單位建筑面積能耗分別為 51．02 和54．33kg標煤/m2，均優于納入市級能耗監測平臺建筑的能效水平。

圖2 大型商業建筑對標市級監測平臺（單位：kg標煤/m2）

4.2 全市合理用能指南

與全市《合理用能指南》對標，電力折標系數與指南的規定進行同口徑折算，詳見表2。集中供能下的建筑能效水平均優于《合理用能指南》中的先進水平和同區域同類型的獨立供能建筑（A建筑）的能效水平。

5 集中供能下存在問題

雖然集中供能條件下建筑的能效水平較高，但在很大程度上取決于能源中心的建設和運行情況，具體包括：

1)能源中心的運行效率對建筑能效水平的影響

表2 《合理用能指南》對標

在集中供能條件下，建筑照明、插座等設備用電與普通建筑基本沒有差別，但空調用冷和熱的折標煤量取決于能源中心的運行效率和運行策略：能源中心運行效率較高，發電效率和余熱利用效率高，冷水和熱水的折標系數相對較小；反之，折標系數將相對較大，會導致建筑總能耗增加，能效水平降低。

2)集中供能管線布置對建筑能效水平的影響

能源中心普遍會建設在集中供能區域的中心位置，確保供往各方向的管線長度一致，避免出現因水力不平衡而導致某個方向供能量與需求量不匹配。但即使能源中心位置布置合理，若集中供能區域過大，供能管線過長，受管道承壓能力的影響通常會出現供水壓力不足，進而導致管線末端建筑能源供應量不足。在這種情況下，管線末端建筑無法獲得足夠的水量和溫差，空調末端設備卻仍保持最大功率或頻率運行，某些設備甚至出現“空轉”現象，導致建筑用電量增加、能效水平降低。同時，如果供能管線過長，能源中心輸送泵耗、熱量損失也會較大，將嚴重影響能源中心運行效率。一般供能管線以不超過2km為宜。

3)集中供能下能源收費機制對建筑能效水平的影響

能源中心通常會與用戶端簽訂能源基本用量協議，實行階梯價格機制。若基本用量的制定不合理，尤其是基本用量制定過高時，將導致建筑管理和運營單位缺乏節約用能的意識，造成冷熱水消耗大，建筑單耗升高。

6 建議

如何提高能源中心運行效率，是集中供能區域提高能效水平所面臨的主要問題之一。除能源中心設備配置及運營管理策略外，為避免供能管線水力不平衡，在建設初期就應考慮能源中心的建設位置，建議布置于供能區域的中心位置，且供能管線以不超過2km為宜。其次是能源中心的價格機制，應根據末端用戶入住率合理制定基本用量，并在其入住率穩定后及時進行階梯用量和價格的調整，以合理的能源價格約束末端用戶，避免能源浪費。