民用采暖能耗现状与发展

民用采暖能耗现状与发展

1我国能源、节能技术的应用,已经将于2013年《能源促进地热能开发利用的指导意见》现在，传统的岩浆岩能源正在减少。在总能耗中，民用供暖能耗的比例逐年增加。地热作为一种无污染、可再生的清洁能源,与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比,具备数量巨大、可再生、低碳、环保、就地取用等优势。同时地热资源的开发也符合国家的节能减排政策。2013年初,国家能源局、财政部、国土部和住建部联合发布的《关于促进地热能开发利用的指导意见》,更增大了对地热能这一新能源的开发利用的政策支持。胜利油田所处区域存在丰富的地热水资源,地热水温度较高,具有较好的利用价值。早在2002年,胜利油田就开始在其外围区域采取地热供热的形式。随着我国环保问题的加剧,以环保和节能为主要特征的地热供热形式越来越得到国家和集团公司的重视和认可。胜利油田拥有丰富的地热资源,在地热利用方面具有天然的优势,在技术允许的条件下,合理地选择地热供热方式,不仅有利于能源的可持续性利用、环境的保护,同时还可以提高企业的经济效益,降低供热成本。本文就胜利油田采取地热供热形式的经济性做一下简要的分析。2加热和加热的主要形式地热供热常见的供热形式有三种:纯地热水换热供热、地热水换热+压缩式热泵供热、地热水换热+吸收式热泵供热。2.1级网热水供热图1为纯地热水换热供热系统流程图:从开采井出来的70℃的高温水,经过汽水分离器和旋流除砂器的处理后,进入换热器与二级网热水换热。换热后温度降至38℃,经过回注泵加压后注入回注井中。二级网热水(采暖热水)经过换热后,温度由35℃升高至45℃,为热用户供热。此种供热方式的换热量与开采井出水量、出水温度和二级网供回水温度密切相关。参考胜利油田目前在用的地热井参数,假设新建开采井出水量为66m2.2级网热水回收利用图2为地热水换热+压缩式热泵供热系统流程图:当开采井供热能力大于供热单元的热负荷需求时,地热水经过换热器与二级网热水直接换热,从换热器出来的地热水被直接注入回注井中;当开采井供热能力小于供热单元的热负荷需求时,地热水首先经过换热器与二级网热水直接换热,换热后的地热水温度降低至38℃,然后经过压缩式热泵,将热量传递给二级网热水,地热水最终降至18℃左右回注至地层。通过板换换热的二级网热水和经过热泵换热的二级网热水汇集在一起,进入热用户为热用户供暖。压缩式热泵的性能系数较高,一般在4~6之间。2.3+压缩式热泵供热图3为地热水换热+吸收式热泵供热系统流程图。此种供热形式与地热水换热+压缩式热泵供热形式相似,不同之处在于,这里采用的是第一类吸收式热泵进行供热能力的补充。第一类吸收式热泵的性能系数大于1,一般为1.5~2,并需要采用集中供热的一级网热水作为吸收式热泵的驱动热源。3热热经济分析3.1初投资费用上述供热方式的经济性指标主要包括工程的初投资以及运行费用。设备的初投资是一次性费用,主要包括设备费、材料费、安装费、土建投资费及其他相关费用等。运行费用则是长时期的消耗,主要包括水耗、电耗、燃料消耗、工作人员工资费用、日常维修管理费用以及设备折旧费等。3.2热供热模式的选取对于胜利油田规划新建的小区,在技术条件允许的情况下,每个小区都可以采用以上3种地热供热模式。为此建立一个模型,比较以上地热供热方式在各热负荷条件下的优劣,并根据此模型,为新建小区选取一种较为合理的供热方式,降低供热成本。在模型建立过程中,地热井参数参考油田在用地热井参数,并忽略几种供热模式下相同或基本相同的投资及费用。3.2.1该模型旨在忽略投资和成本3.2.2主要费用第一,热用户参数:采暖供回水温度:45℃/35℃。第二,地热井参数:出水流量:66m第三,驱动热源参数:以燃煤锅炉房作为吸收式热泵的驱动热源,地热站入口热价取77.11元/GJ(该热价指计入锅炉房及一级网成本后,所折算的地热站的入口驱动热源的成本);一级网供水温度(计算换热器用):110℃。第四,折旧费:采用直线折旧法,折旧年限14年,残值率3%。第五,维修费:按总投资的2%。第六,压缩式热泵COP值按5计算,吸收式热泵COP值按1.7计算。第七,一级管网长度按1km计(一级管网指利用锅炉房集中供热作为补充热源或者驱动热源时由锅炉房引至地热站的管线)。第八,年供量计算。年供热量的计算采用矩形+三角形模型来计算。一个供热单元的热负荷需求是随着室外温度的降低而增加的,在冬季供暖初期和末期,供热负荷仅占设计热负荷的40%左右,随着室外温度的降低,供热负荷增加,在冬季最冷时期,供热单元的热负荷需求达到最大值,即设计热负荷。在这个过程中,如果设计热负荷高于单口生产井的供热能力,则在热负荷需求超过生产井的供热能力时,需要新上地热井或者开启热泵对供热能力进行补充。为了简化计算,地热换热、热泵供热的年供热量以及驱动热源的年耗量这里采用图4中的矩形+三角形的模型来计算,图中的其他热源即是指新上地热井或者热泵。3.3供热热价热价变动参照上述模型和参数,各种地热供热形式的热价与热负荷关系如图5所示:根据图5可知:3.3.1地热换热供热成本最高,尤其是热负荷在2MW以下的情况时,随着热负荷的减小,供热成本迅速增加,1MW时成本高达187元/GJ,这是由于地热井初投资过高造成的。随着热负荷的增加,供热成本迅速下降,在达到生产井最大供热能力2.46MW时,供热成本降低至82元,这种情况下运行是比较经济的。随着热负荷的进一步增加,单口生产井无法满足供热需求,需新建生产井,初投资的增加使得运行成本再次升高至155元/GJ。从图5中可以看出,随着热负荷的增加,在达到设计热负荷的情况下,供热成本随着生产井数量的增加是增加的趋势,这是由于地热管线的投资随着生产井数量的增加所占投资比重不断增加所造成的。3.3.2地热换热+压缩式热泵:采用地热换热+压缩式热泵的供热形式,供热热价较地热换热+集中供热的形式有所降低。在热负荷低于单口生产井供热能力的情况下,只需地热直接换热即可。当热负荷超过单口生产井供热能力时,开启压缩式热泵进行补充,当热负荷超过热泵的补充能力后,需新上地热井。此种供热形式热价稳定在80元/GJ。3.3.3地热换热+吸收式热泵:采用地热换热+吸收式热泵的供热形式,供热热价在三种地热供热形式中最低。与地热换热+压缩式热泵供热形式类似,在热负荷超过单口生产井供热能力的情况下,需开启吸收式热泵进行补充,当热负荷超过热泵的补充能力后,需新上地热井。此种供热形式热价稳定在70元/GJ。4供热形式不同(1)采用地热换热的形式经济效益最差,供热成本高于90元/GJ。对于热负荷需求低于2MW的供热单元,在有区域锅炉房或者热电联供等可用热源的情况下,不推荐采用地热供热;(2)地热换热+压缩式热泵的供热形式较地热换热的供热形式,供