浅谈联合能源在区域供热的发展前景

1、    浅谈“联合能源”在区域供热的发展前景    王晓东 周玥摘要本文阐述了联合能源的概念，探讨了联合能源应用的优势，并以天津市宜兴埠地区4号地块为例，对供热负荷的预测、区域供热热源的选择和供热设施的配置进行了分析，提出了联合能源的发展前景。关键词联合能源 区域供热 发展前景引言随着人们对气候变暖、环境污染、能源供应安全、能源效率的日益关注，实现能源、环境和经济的协调发展已成为人们共同追求的目标。大力提高能源利用的效率、节约能源、开发利用可再生能源是城市可持续发展之路。因此合理利用自然资源，提高资源利用效率和重复循环率，打造节能、高效、安全、合理的能源

2、系统是当前倡导的新能源发展的主要途径。1、“联合能源”的概念联合能源不是一项技术，而是一种技术手段，是对成熟技术在应用上的工艺集成与创新。联合能源供热（供冷）系统不同于常规的供热（供冷）系统。它并不是使用单一冷源或单一热源来给建筑物提供建筑物所需要的冷热负荷和生活热水负荷，也并不使用单一的能源，而是根据建筑物的具体情况和使用特点，结合所在城市地理及气候条件、能源供应和相关能源政策，将燃气锅炉、水源热泵、燃气热电冷三联供集成为一个系统，使整个系统流程合理，能源的利用率达到最大化，各种单项技术应用最优化，实现能源按品位分级利用和循环利用，是典型的循环经济模式。2、区域供热热源城市建设一直是随着社会

3、经济发展而不断提高相应标准。如果说城市区域供热在上世纪90年代的供热需求标准是“规模、安全、保障”，那么到了21世纪的城市区域供热需要的标准是“高质、环保、和谐”。这一标准对用户来说，既要有标准的供热温度，又要可以调节个性用热的需求，同时还有洁净的空气和清澈的蓝天；对供热企业来说，是供热的高效率、生产的安全性、运行的连续保障和可持续的企业发展；对政府来说，是供热的稳定、城市规划发展的协调、基础设施的建设与稳定，也是人类活动与社会环境的和谐发展。目前，城市的热源已经从过去较为单一的以燃煤为主的供热形式发展为多种热源形式并存，如热电联产、区域锅炉房、燃油锅炉房、燃气锅炉房、户式燃气炉、地热、热泵、

4、太阳能等。现有的城市集中供热系统基本上是由热电联产或区域锅炉房供热为主，以较小的区域锅炉房、新能源等供热为辅。但城市区域供热基本上都是由以上单一的热源来提供，当供热系统在运行中常会发生各种各样的事故时，往往就会造成全系统的停运，结果给供热单位和热用户都带来很大的损失。因此热源的选择必须考虑区域民生稳定、经济发展、自然环境保护等因素，同时要顺应国家政策和区域发展规划，城市区域热源应以“节能、环保、减排”为宗旨，从而解决现代城市区域热源与环境的和谐发展。3、“联合能源”的应用联合能源系统就是利用多种热源技术对规划区域提供供热（供冷）。其热源技术包括：季节性蓄能、燃气分级高效利用（燃气发电、余热供暖

5、制冷、烟气泠凝）、燃气锅炉调峰、气候补偿技术以及蓄能技术（冰蓄冷、水蓄冷、水蓄热）等。以天津市宜兴埠地区待建的综合性居住区4号地为例，探讨在联合能源在区域（地块）供热规划的应用。宜兴埠地区位于天津市北部，规划该区域热源由东北郊热电厂提供，但由于热源及管网问题近期无法满足，因此在该地区规划阶段引入了联合能源。宜兴埠居住区4号地总占地33.02公顷，总建筑面积53.29万平米，其中住宅建筑面积44.4万平方米，非经营性公建3.45万平方米，经营性公建5.48万平方米，规划户数约4770户。3.1负荷预测住宅只考虑供暖，热指标采用45瓦/平方米，其热负荷为19980千瓦。公建（经营性和非经营性）考虑

6、采暖和制冷，冷指标采用130瓦/平方米，冷负荷为11609千瓦；热指标采用50瓦/平方米，其热负荷为4485千瓦。宜兴埠4号地块总热负荷为24485千瓦，冷负荷为11609千瓦。3.2供热的热源本地块供热规划中，建立以燃气发电机组驱动地源热泵作为供热基础热源，配合燃气锅炉房调峰的联合能源供热、供冷系统，解决大型公建的采暖和制冷以及住宅区的采暖。联合能源系统使多种热源组合起来，合理调配，使各种热源利用率达到最大化。3.2.1燃气发电机采用燃气发电机组将燃气能量40%转化为电能，电力不并网，自发电全部机房内消化，用于驱动机房内热泵机组（及水泵），作为供暖（制冷）的基础负荷。发电余热通过余热型溴冷机

7、转化为供暖（制冷）的基础负荷。3.2.2地源热泵根据天津市的水文地质条件，大面积应用地埋管换热系统，将夏季制冷废热储存于地下，提高土壤温度，冬季作为地源热泵热源；反之亦然。地源热泵系统是闭式系统，在运行过程中不与外界发生物质交换，因此不会对土壤或地下水等造成污染，是一种清洁环保、高效节能的可再生能源。在供热时将地源热泵作为供热的基础热源。3.2.3燃气锅炉房燃气具有便于输送、便于调节、现场不需固定容器储存等特点。随着国家有关优惠政策的出台，再加上天然气锅炉热效率比较高，燃气供热得以迅速发展。本项目中配置常规燃气锅炉作为基础热源。3.2.4烟气由于采用了燃气发电机组和燃气锅炉，自然存在大量的排烟

8、现象，排烟的能量约占燃料总量的15%。在单独使用锅炉的情况下，余热无法利用只能当作废热排放。而在联合能源供应系统中，余热可用于建筑供暖、制冷和制取生活热水，因此夏季烟气进入溴冷机制冷，冬季烟气进入溴冷机（余热锅炉）制热。3.3供热设施的配置燃气发电机及配套热泵机组：按热负荷的40%配置发电机及热泵。制冷系统效率制冷按4.5计算。制冷不足部分采用冷水机组及冰蓄冷（冰蓄冷占22%，8小时融冰）。热泵制热系统效率按3.5计算，制热不足部分采用燃气锅炉。机组配置如下：名称 参数 台数地源热泵 制冷量1638kw功率277kw制热量1693kw功率367kw 5燃气发电机 电力输出：1948kw 热量输

9、出：2154kw天然气：475nm³/h 1溴冷机 制冷量2262kw制热量2154kw 1蓄冷系统 冰盘管方式，蓄冷量21000kwh8小时连续释冷量2600kw 1燃气锅炉 制热量2800kw天然气320nm³/h 5根据以上技术参数，在宜兴埠地区4号地块的详细规划中，在该地块分别布置了能源中继站和能源站。能源中继站主要是为住宅服务，仅考虑供热需求，能源中继站内包括燃气锅炉房和地源热泵机组，能源中继站建筑面积约400平方米，；能源站主要是为公建服务，同时考虑供热和制冷需求，能源站内包括燃气发电机组、余热溴冷机组、地源热泵机组、冰蓄冷系统，能源站建筑面积约800平方米。能

10、源中继站和能源站均考虑地下设置。4、“联合能源”的发展前景4.1可操作性联合能源供热对城市的区域供热提供了技术手段，适用于城市的一些供热空白区及规模较大的开发地块。因此，在规划地块近期无法实现集中供热的条件下，联合能源系统可以随着建设节奏与开发节奏同步，随时提供供热、供冷服务，其可操作性很强。4.2安全性由于联合能源系统采用燃气、电力和可再生能源交叉供能方式，该系统既有自发电，又应用市政电，既有热泵系统又有燃气系统，任何一种能源出现供应问题，都不会造成系统停运，这比任何采用单一能源的传统方式更安全、更有保障。4.3经济性利用联合能源系统是传统燃气供热和地源热泵供热运行费用的一半左右。使用燃气自

11、发电与市政电力联合运行，可以通过执行有效的运行策略达到冬夏用气平衡，昼夜用电平衡，符合城市能源供应要求，也是燃气供应和电力供应最鼓励的用能方式。同时在公建集中的区域设置能源站，解决了公建区域内的冷热需求，实现能源循环利用。4.4舒适度利用联合能源系统可以调控灵活，为用户提供的供热和供冷时间可根据天气情况适当提前或延长，同时考虑在每个用户端配置带室内温控阀的散热器，提高用户用热的满意度和舒适度。4.5 高效率合理利用自然资源,提高资源利用效率是能源高效利用主要途径。联合能源主要是利用天然气自发电，替代市政商业用电驱动系统内部电机和热泵，运行成本可下降50%以上;发电余热可用于建筑供暖、制冷和制取生活热水，使天燃气利用率可达200%以上，远高于普通燃气设备对天然气的利用率，同等能量供应条件下节省燃气50以上。4.6节能减排联合能源系统全部利用清洁能源和可再生能源，符合国家节能减排的政策，与传统燃煤供热方式比较，节能量达到40%，减排量达到70%，符合国家节能减排的政策。5、结语随着能源严