区域能源规划要点

2013年第五届中国地源热泵行业高层论坛

2013年8月22—24日天津

全国区域能源专业委员会理事长

许文发教授区域能源规划要点发展分布式能源必须先做能源规划目录区域能源规划要点2区域能源13区域能源规划441

区域能源

区域供暖、区域供冷、区域供电以及解决区域能源需求的能源系统和它们的综合集成统称为区域能源。这种区域可是：行政划分的城市和城区；也可是一个居住小区或一个建筑群；还可是特指的开发区、园区、等等。能源系统可以是锅炉房供热系统；冷水机组系统；热电厂系统；冷热电联供系统；热泵供能系统；等等。所用的能源还可以是：燃煤系统；燃油系统；燃气系统；可再生能源系统（太阳能热水系统，地下水源热泵系统，地表水源热泵系统，污水源热泵，土壤源热泵系统。光伏发电系统，风力发电系统；等等。）生物质能系统等等。总之，人类社会发展至今所有一切用于生产和生活的能源，在一个特指的区域内得到科学的、合理的、综合的、集成的应用，完成能源生产、供应、输配、使用和排放全过程，称之为区域能源。1.1什么是区域能源？1.1.1区域：

一个特指的范围；可以是一个城市、一个城区、一个街区、一个建筑群、一栋建筑；还可以是开发区、生态区、低碳区。1.1.2能源：可以是一次能源，自然形成的不可再生的化学矿物能源，如煤碳、石油、常规天然气（石油天然气）、非常规天然气（页岩气、煤层气）；二次能源，由一次能源转换出了电能、热水、蒸汽、各种热媒等；可再生能源、太阳能、风能、水力位能、地热能等；以及各种余热废热；还包括各种高品位能源和各种低品位能源。1

区域能源1.1什么是区域能源？1.1.3供能系统：

可以是燃煤锅炉房供热系统、燃气锅炉房供热系统、燃煤发电厂系统、燃气发电厂系统、各种热电厂系统、冷热电联供系统、各种热泵供能系统等。1.1.4区域能源用户：

可以是建筑用能，包括建筑用电、暖通、空调、热水、蒸气；还可以是产业用能，包括在区域中各种产业需要的能源、冷、热、电等；还可以是交通用能，包括在区域中为交通工具提供的各种能源，例如为电动车辆充电系统等等。1

区域能源1.1什么是区域能源？

国际区域能源协会是1909年成立的，它致力于促进它的会员在提供可靠的、经济的、高效率的、对环境有利的、正确的区域能源方案方面，成为行业领先者。通过区域供冷、供热与热电联产的先进技术，促进能源效率和环境质量的提高。20世纪中期发达国家就已经认识到了区域能源所带来的经济效益，欧洲很多国家就大力发展区域供热，到70年代开始发展区域供冷，同时推进热电联产。

20世纪末，世界各国都已经认识到能源消耗带来的环境问题，同时也在认识到了能源供应和使用的科学合理会带来更好的环境效益。一些发达国家已经开始综合的集成的使用能源。以这样的观点来认识和发展区域能源，就使得区域能源在21世纪初进一步得到发展的机遇。美国的学者认为：美国是否能实现减少二氧化碳排放的目标，取决于增加应用区域能源的幅度和可行性。欧洲的经验证明，建立区域能源系统是减少二氧化碳排放不可或缺的方法、并且经济实惠节省开销。1

区域能源1.2国际上对区域能源的认识国际区域能源协会第104届年会和贸易展览区域能源/CHP2013基于能效的建筑，价值传递

国际区域能源协会：1909建立，

到2013已

104年属于501(c)6行业协会（注：非盈利组织）包括26个国家2000+会员涵盖56%末端用户;主要位于北美，欧洲。包括众多主要的公立与私立大学、事业单位、企业。3主导机构因因素3.1国际能源形形势、页岩岩气、IDEA年会1.2.1人类社区发发展、生产产生活的主主观需求：：人类自产生生那一一刻就是是群居，随随着人类社社会的进化化，为满足足这种群居居的需求，，出现了各各种形式区区域，发展展至今天就就出现了，，功能越来来越完善的的种种区域域，这些区1.2.2中国的城市化进程需求发展区域能源：

当今在中国，老城区的改造，新城区的建设，新的城镇在建设发展，这些建设中都离不开能源的建设。1区域能源1.2国际上对区区域能源的的认识1.2.3区域能源以以它对各种种能源的综综合、集成成、科学、、合理的应应用受到青青睐。区域域能源可以以使各种高高低品位能能源在它的的区域内科科学、合理理、综合、、集成、梯梯级应用，，以达到节节能、减排排的效益。。1.2.4区域能源以以它对区域域内各种能能源用户需需求，综合合、集成分分析，将各各种负荷、、错时、错错峰及不同同入住率同同时考虑以以降低能源源系统的装装机容量，，增加系统统的运行时时间和能源源综合利用用率，达到到节能减排排效果。1.2.5区域能源的的综合节能能减排效益益，现已被被世界各国国公认，纷纷纷采取不不同的方式式应用，而而且推广越越来越广泛泛。区域供供热、区域域供冷、区区域供电、、区域综合合供冷、供供热、供电电等等。1区域能源1.2国际上对区区域能源的的认识1区域能源中国城镇化化加速发展展，城镇成成为了能耗耗和碳排放放的主要区区域城镇化加速速发展。2010年中国城镇镇化率已达到49.7%，城镇人口口达到6.66亿，共有657个城市（建建制市）、、1578个县（含自自治县）和和19410个镇。2000~2010年，中国城城镇化率年年均增长1.36%（3.72+49.7=53.42），城镇人人口平均每每年增加2017万人中国在区域域空间上已已经形成了了长三角、、珠三角和和京津冀等等三个大的的城镇密集集地区，以以及辽中南南、中原、、山东半岛岛、武汉、、长株潭、、成渝、关关中－天水水、闽东南南、环北部部湾等城镇镇群。这种种以一个或或多个城市市为核心，，多个城镇镇共同组织织的城镇密密集地区和和城市城镇镇群，已经经成为各地地重要的经经济增长极极，对区域域发展发挥挥了强大的的辐射带动动作用快速城镇化化在有力推推动中国经经济、社会会发展的同同时，也导导致了人口口、经济和和交通等能能源消费因因素向城镇镇地区的高高度集中，，使其成为为了中国能能耗和碳排排放的主要要区域人们在利用用大自然提提供的能源源进行生产产生活，这这能源包括括一次性的的化石能源源；煤炭、、石油、天天然气等等等；也包括括可再生能能源：太阳阳能、水利利位能、风风能、地热热能等等。。不论利用那那一种能源源，都存在在着怎么才才能利用得得更好，就就是利用率率最高，产产生的危害害最少。存存在着合理理利用、科科学利用的的方式方法法问题；要要实现合理理、科学利利用能源，，就要综合合考虑，采采用集成的的手段。什么是合理理用能、科科学用能、、综合用能能、集成用用能呢？1区域能源1.3区域能源对对节能减排排的重要意意义1.3.1合理用能、、科学用能能、综合用用能、集成成用能1.3.2区域能源可可以提高能能源综合利利用率降低低排放22能源形势中国能源环环境形势：：能耗高、、环境压力力大世界能源平平均利用效效率：50.32%，我国36.81%；世界平均每每百万美元元GDP耗能：2.49吨油当量，，我国7.18吨油量；为应对全球球气候变化化我国政府府承诺：到2020年单位国内内生产总值值二氧化碳碳排放要比比2005年下降40％-45％，其中节节能提高能能效贡献率率要达到85％以上。关键问题：：提高能效效、减少排排放（节能能减排）1区域能源1.3区域能源对对节能减排排的重要意意义能源是分品品位的，不不论是一次次能源，还还是二次能能源（经一一次能源转转换产生的的；电、蒸蒸汽、热水水，冷水等等等）。能能源依据他他在自然界界里的存量量，它所产产生能量的的多少，它它所产生能能量的级别别（温度）），它所能能转换成其其它能源形形式的多少少，他能被被梯级利用用得次数多多少，它对对自然环境境所造成的的影响，利利用它所需需成本等等等。来分为为高低品位位的。例如如：天然气气比煤炭的的品要高；；因为天然然气的利用用成本较低低，可梯级级利用次数数多，产生生的污染少少等等。再再如：电能能比50℃热水品位要要高；因为为电能可转转成许多其其它形式的的能源：光光能、化学学能、机械械能、热能能等等；而而50℃热水只能用用来采暖空空调或做生生活热水。。合理用能、、科学用能能、综合用用能、集成成用能就是是高品位能能源用在高高品位处。。低品位能能源用在低低品位处，，不能高能能低用。1区域能源1.3区域能源对对节能减排排的重要意意义1.3.3品位对应人们在生产产生活中对对用能的温温度的需求求是不同的的，例如：：对环境舒舒适温度需需求，夏季季是24-26℃；冬冬季季是是18-20℃℃；对对生生活活热热水水的的需需求求是是50℃℃左右右；；对对烹烹饪饪温温度度是是100℃℃-几百百度度；；对对发发电电需需求求是是几几百百度度到到上上千千度度；；对对各各种种生生产产工工艺艺要要求求的的温温度度也也是是由由几几十十度度到到几几百百度度再再到到上上千千度度不不等等的的。。合理理用用能能、、科科学学用用能能、、综综合合用用能能，，集集成成用用能能就就是是根根据据实实际际生生产产生生活活需需求求来来供供应应温温度度对对口口的的能能源源。。做做到到高高温温能能源源用用到到高高温温处处，，低低温温能能源源用用到到低低温温处处，，不不能能高高能能低低用用。。1区域域能能源源1.3区域域能能源源对对节节能能减减排排的的重重要要意意义义1.3.4温度度对对口口自然然界界中中有有存存在在很很多多高高品品位位的的能能源源，，他他们们可可以以产产生生温温度度很很高高的的二二次次能能源源，，但但在在人人们们利利用用的的初初始始阶阶段段，，都都被被忽忽视视了了。。例例如如20世纪40-50年代，，在燃燃煤发发电的的能源源系统统中，，燃煤煤的发发电效效率只只有30-35%左右，，剩余余的能能量完完全排排放掉掉了，，煤炭炭在发发电过过程中中只被被利用用了一一次。。后来来人们们发明明了热热电联联产，，将发发完电电的余余热用用来解解决区区域供供热，，燃煤煤的利利用率率提高高到了了70-80%左右，，实现现了燃燃煤的的两次次利用用。一一次用用高温温段发发电，，再一一次用用余热热段供供热，，实现现梯级级利用用。1区域能能源1.3区域能能源对对节能能减排排的重重要意意义1.3.5梯级利利用由于节节能减减排形形势的的紧迫迫，目目前很很多项项目中中出现现了各各种形形式能能源的的综合合利用用，取取长补补短，，共同同达到到保护护环境境节约约资源源的目目的。。例如如用一一次能能源为为主，，可再再生能能源为为辅的的区域域能源源系统统；或或是可可再生生能源源为主主，一一次能能源为为辅的的区域域能源源系统统；冷冷热电电三联联供系系统与与热泵泵系统统综合合的区区域能能源系系统等等。所有的的这些些综合合利用用能源源系统统的初初衷和和目标标就是是以最最小的的能源源消耗耗，最最少的的排放放达到到最佳佳的能能源利利用效效果。。例如如：天天然气气锅炉炉一次次燃烧烧采暖暖排放放NOx为几百百到1区域能能源1.3区域能能源对对节能能减排排的重重要意意义1.3.6综合利利用若达到到最佳佳的节节能减减排效效果，，仅单单独用用一种种设备备，用用一个个系统统，用用一转转市术术是不不能完完全实实现的的。节节能减减排来来到二二十一一世纪纪，要要求进进行对对各设设备系系统、、技术术进行行综合合，集集成，，互相相补充充完善善达到到最优优的效效果。。例如如：冷冷热电电三联联供系系统与与热泵泵系统统集成成，达达到经经济，，节能能，减减排的的理想想效果果。1.3.7集成用用能2区域能能源规规划人类根根据生生产和和生活活的需需要出出于各各种目目的将将地球球划分分为各各种各各样的的区域域，为为着这这些区区域的的发展展和建建设编编织着着各方方面的的规划划，绘绘制着着各种种各样样的蓝蓝图。。对这这些区区域有有各种种各样样的需需求，，但能能源的的需求求是首首当其其冲的的。人人类的的现代代文明明没有有能源源保障障是不不可能能的。。因此此无论论是什什么功功能的的区域域，能能源的的需求求和供供应是是首先先要考考虑的的。区域能能源规规划就就是对对你所所选定定的区区域的的能源源需求求和供供应在在建设设或开开发（（或是是在扩扩充、、改造造）初初期有有一个个计划划。对对能源源需求求的种种类：：品位位、数数量、、使用用的特特点、、时间间、价价格以以及排排放等等有一一个预预期；；对能能源供供应的的可能能有一一个展展望，，包括括：能能源资资源的的情况况，可可利用用的情情况，，利用用的成成本分分析；；还要要对在在本区区域所所采用用的能能源技技术有有一个个技术术经济济的分分析对对比；；当然然不能能忘了了能源源消耗耗给环环境带带来影影响的的分析析。区域能能源规规划是是一个个专业业性很很强的的工作作，它它需要要既懂懂得规规划又又要懂懂能源源、环环保和和经济济方面面的专专家团团队来来完成成。当当然它它还要要和区区域在在其它它方面面的规规划很很好协协调。。2.1什么是是区域域能源源规划划区域能能源规规划应应该服服从于于城市市规划划，应应该包包含在在城市市规划划中。。“中中华人人民共共和国国城乡乡规划划法””规定定：“在过去的有关规划的标准规范中，没有对区域能源规划提出过明确具体要求和规定，这就要求我们能源工作者积极主动地做好这方面工作，使区域能源规划纳入国家要求的规划的正式内容中。2区域能能源规规划2.2区域能能源规规划与与城市市规划划的关关系2.3.1能源需需求侧侧在所规规划的的区域域中，，各种种能源源用户户对能能源的的需求求应该该包括括本规规划中中；包包括：：能源源的种种类、、品位位、温温度、、数量量、功功能、、用能能的时时间、、季节节等等等。2.3.2能源供供应侧侧在所规规划的的区域域中；；各种种能源源资源源的情情况；；一次次化石石能源源，二二次转转换能能源，，可再再生能能源，，可用用的低低品位位能源源。包包括品品位、、数量量、可可利用用性。。可选选用的的技术术、设设备。2区域能能源规规划2.3区域能能源规规划该该有哪哪些内内容？？2.3.3能源的的梯级级利用用一次能能源的的梯级级利用用转换换的选选择，，转换换输配配系统统的确确定，，梯级级利用用怎样样实现现？多多种能能源怎怎么综综合利利用？？不同同品位位能源源怎样样集成成？所所选用用的技技术和和设备备，组组成一一个怎怎样的的系统统？区域能能源系系统——能源中中心的的运行行策略略。与与城市市公共共能源源的关关系。。2.3.4节能减减排效效益分分析对区域域能源源系统统的能能源消消耗总总量，，排放放总量量分析析计算算；以以一次次能源源为基基准计计算能能源总总利用用率。。2.3.5对方案案总体体进行行技术术经济济分析析（也也可对对单位能耗的投资、运行费、回收年限等进行财务分析。2区域能能源规规划2.3区域能能源规规划该该有哪哪些内内容？？2.4.1城市规规划中中的专专业规规划；；在现行行的国国家关关于城城市规规划的的规范范、标标准中中，都都要求求在城城市规规划中中除了了要有有总体体规划划外，，还要要有各各种专专业规规划，，其中中关于于能源源方面面的规规划有有：城城市电电力专专业规规划，，燃气气专业业规划划，供供热专专业规规划，，给排排水专专业规规划等等……但它们都都是一个个专业的的规划，，而不是是综合考考虑的能能源总体体规划。。2区域能源源规划2.4区域能源源规划不不同于：：2.4.2电力系统统的热电电联产规规划；为了建设设热电厂厂，发展展热电联联产，实实现城市市集中供供热，电电子系统统在拟建建热电厂厂之前都都要为要要建热电电厂的区区域做一一个热电电联产规规划，只只为发展展热电联联产。2.4.3分布式能能源规划划；为发展分分布式能能源，实实现能源源的高效效利用，，特别是是对天然然气的梯梯级利用用，近年年来很多多燃气三三联供次次日放让让初期都都要做能能源规划划，但是是一次能能源—燃气的利利用规划划，很少少综合考考虑其他他能源；；可再生生能源各各种余热热低品位位热源。。2区域能源源规划2.4区域能源源规划不不同于：：2.4.4可再生能能源在建建筑中应应用规划划；近十年国国家大力力推进可可再生能能源利用用，特别别住建部部和财政政部大力力支持可可再生能能源在建建筑中应应用的示示范，近近四百个个项目，，近百个个城市取取得重大大的成效效。在这这些示范范的初期期都要做做“可再再生能源源在建筑筑中应用用规划””，这只只是一个个可再生生能源的的应用规规划，而而不涵盖盖其它种种类的能能源应用用规划。。3区域能源规划划要点3.1制定区域能源源规划总则；；3.2制定能源规划划的总体目标标3.3介绍区域概况况重点了解区域域内和周边地地区的自然生生态环境，在在能源规划中中提出合适的的能源综合利利用方案，对对环境影响作作出合理的评评估3.4进行区域用能能统计区域内用能的的统计、分类类，重点解决决各类用能需需求的能源品品位以及相互互关系。按建筑用能，，产业用能，，交通用能等等三大类分别别统3.5说明区域内现现有能源供应应情况重点说明区域域内现有能源源供应情况，，并结合区域域内新增增用能需求对对现状的影响响3.6制定建筑主体体节能规划；；3.7制定区域能源源高效利用的的规划方案温度对口、品品位对应、梯梯级利用、综综合用能，集集成用能3.8制定可再生能能源利用的规规划方案说明可再生能能源利用的条条件和目标说明可再生能能源利用方案案及技术经济济性风力发电，垃垃圾资源化，，太阳能利用用和发展计划划华南理工大学学建筑设计研研究院343.9制定能源供应应系统规划；制定分布式能能源站及冷热热电联供规划划制定区域供冷冷系统规划制定集中供热热.生活热水系统统规划制定蓄能技术术的应用及规规划3.10说明能源规规划方案的环环境效益，以以及对周边地地区节能减排排的贡献3.11说明区域能源源规划的经济济性华南理工大学学建筑设计研研究院35主要工作内容容3.12制定规划实施施进度、明确确可落实技术术3.13进行能源系系统运营机制制的研究及建建议；引进区域性能能源服务运营营公司的运营营模式进行区域能源源系统开发建建设及建议理顺区域能源源生产、运营营机构与现行行电力公司的的关系华南理工大学学建筑设计研研究院364区域能源与分分布式能源4.1.1分布式能源一一般是指独立立于大供电系系统之外，既既发电又供冷冷供热的分散散能源系统，，它是区域能能源中的一种种形式。4.1.2区域能源包函函了在本区域域中应用的各各种能源形式式，包括一次次能源,二次能源，可可再生能源；；高品位能源源，低品位能能源；梯级利利用，综合利利用的能源等等等。4.1.3分布式能源为为区域能源提提供了合理用用能科学用能能的一种机遇遇和形式4.1区域能源与分分布式能源的的区别燃煤发电厂发发电的利用效效率一般在35%；热电联产机组组的利用效率率一般在45%以上；燃气蒸汽联合合循环机组利利用效率一般般在55%以上；天然气分布式式冷热电联供供，实现了能能源梯级利用用，利用效率率可达70%~95%。我国城市能源源前景发展分布式能能源4.1.4冷热电联供提提高能源综合合利用率大学城分布式式能源站生产产运行情况大学城能源站站以天然气为为一次能源，，通过燃气-蒸汽联合循循环机组发电电，利用发电电后的尾部烟烟气余热生产产高温热媒水水和余热锅炉炉低压蒸汽制制备生活热水水和空调冷冻冻水，向周围围用户提供电电、热、冷，，是典型的分分布式能源系系统。大学城城分布式能源源系统建设在在大学城区域域负荷中心，，实现区域内内所需各种能能源的就地生生产、就地供供应，最大限限度地减少了了能源输送损损耗。大学城能源站站将高品位的的一次能源用用于发电，低低品位的高温温烟气用于二二次发电和供供热制冷，实实现了一次能能源的梯级利利用，系统的的综合能源利利用效率达到到78%。而而且经余热利利用后，余热热锅炉排烟温温度由140℃降至90℃左右，对对环境的影响响降至最低。。大学城能源站站生产运行情情况实现能源高效效梯级利用，，能源综合利利用效率高达达78%：-----燃机发电做功功，燃机发电电效率41%；-----燃机发电做功功后产生的500℃高温余热，，带动蒸汽机机组发电做功功能源效率26%;-----从余热锅炉抽抽低压蒸汽供供应热水及低低压蒸汽，能能源利用效率率6%；-----通过热水型溴溴化锂机组制制冷，能源利利用效率3%；-----排放到大气的的130℃高温烟气，，通过换热制制成90--95℃的烟气热媒媒水，能源利利用效率2%4.2.1冷热电需求侧侧基础负荷一一定要准确，，同时工作系系数要合理恰恰当。各个用用户用能规律律清晰。4.2.2分布式能源站站一定要有分分季节分时段段详细的运行行策略，每一一步都有明确确的目标为依依据。4.2.3天然气燃烧尾尾气的物理热热要设法回收收，既冷凝热热回收。4区域能源与分分布式能源4.2对分布式能源源的几点思考考4.3.1不当作商，当当游商。要搞搞营销，要拉拉客户。4.3.2不只买电，什什么能源都买买：冷热电热热水蒸汽等等4.3.3不要只考虑发发电的效益，，要考虑能源源梯级利用的的综合效益。。4.3.4不要以发电企企业的思维来来考虑问题，，要以一个能能源供应商视视野来分析自自己的市场，，占领市场。4.3.5不要只盯住发发一度电多少少钱，要计算算一立方米天天然气一共赚赚了多少钱。。4.3.6除了煤，天然然气和电以外外，还有可再再生能源，各各种低品位的的余热，废热热。记住电力力系统作蓄冰冰工程历史。。4区域能源与分分布式能源4.3电力企业参与与分布式能源源，区域能源源的建议4.4.1热泵技术是是发掘利用用低品位能能源最得力力的手段。4.4.2区域能源中中的低品位位能源利用用主要依靠靠热泵技术术。4.4.3若要实现高高品位能源源的梯级利利用离不开开热泵，热热泵可将高高品位位能源源被利用一一两次后的的余（废））热再利用用。4.4.4可以用热泵泵为主其他他形式为为辅实现集集成的区域域能源系统统。4区域能源与与分布式能能源4.4热泵技术是是区域能源源的重要组组成部分4.5.1蓄能技术可可以将区域域能源中暂暂时不用的的能源冷和和热蓄存起起来，实现现冷热电负负荷的移峰峰填谷，提提高能源的的利用率，，提高能源源供应安全全保障度。。4.5.2蓄能技术可可以实现各各种品味能能源之间的的转换，实实现错时错错峰和分区区供应。4.5.3蓄冷技术，，特别是冰冰蓄冷技术术，可以