2021年咨询工程师继续教育讲义-多能互补能源站概述及案例分享.doc

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1、多能互补能源站概述及案例分享1.多能互补与区域能源多能互补是实现区域能源供应的必要条件区域能源可以利用多种资源、能源来供能区域能源承受更多减排的压力可再生能源、废热等占的比重原来越大可再生能源供能的稳定性与持续性能源网络的构建，提供了可能性传统能源与可再生能源、废热的结合是最佳解决路径能源网络，可再生能源+燃气分布式2.区域能源发展概览区域供能1.0版以单一能源供应为主集中的区域供热、供冷区域供能2.0版根据资源情况耦合可再生能源区域供能3.0版新技术、资源的循环利用、供能范围的扩大1.0版巴黎大区CPCU集中供热3个垃圾焚烧炉，提供蒸汽，总容量为397兆瓦，占比39%，减少了80万吨二氧化碳

2、的碳排放。CPCU拥有两座燃气热电联产电厂（CHP），每座电厂的发电量为125兆瓦，每年为当地配电网（约16万户*）发电1T瓦时。燃气和燃煤锅炉还提供大量热能，总热容为982MWth五个燃油锅炉为电网提供调峰需求。2.0版中新生态城1.规划占地面积34.2平方公里总建筑面积2570万m2规划居住人口35万人，分5个片区2.年供热负荷为1131.14GWh年供热水总能耗为392.47GWh远期年用电量为1359.2GWh燃气总能耗为392.47GWh3.北疆电厂：146MW；滨海休闲旅游区热电厂：395MW太阳能：年总日照时数在2613h，属于资源丰富区深层地热：年可开采量87.76TJ浅层地热

3、：适宜区污水处理厂：15万m3/d，200t/d的湿式厌氧消化处理装置供热面积104m2供冷面积104m2供电装机容量，MW太阳能采暖85.5太阳能光伏42.8道路能源3.924地埋管564.48564.39深层地热131.32污水源165.38风力9.4热电厂1090.01电厂余热218.05天然气三联供24.01202.36燃气锅炉167.34电空调250合计245083954.5根据资源和用户特点，选取适宜方式3.0版东京奥林匹克运动员村供能安全降低住宅能耗低碳=燃料电池垃圾焚烧余热太阳能光伏住宅、商业体建筑面积：18万m2需求-建筑能源-交通能源可再生能源+未利用热+氢能3.0版瑞典哈

4、马碧生态城瑞典哈马碧1.1万套住宅，3.5万人在此居住和生活热电厂利用分类的可燃废弃物作为燃料，实现电力和热的供应污水处理产生的热量转换为集中供热和集中降温；太阳能电池把太阳能转换为电力，太阳能热水器利用太阳能对水进行加热创新性的节水与污水解决方案，其中污水处理厂产生的沼气用于炊事及汽车用气固体废弃物实行三级分类管理：就近建筑物、就近街区、就近地区3.区域能源研究与应用难点可再生能源等投资高，经济性差场地、建设条件地理、地质条件负荷特点适宜所有权等条件3.应对常规能源互补，合理的装机比例太阳能、热泵等运行费用低有条件应用，确定适宜比例发展潜力大：太阳能热水、太阳能光伏、地埋管热泵、污水源/再生

5、水源热泵、生物燃气、（深层地热）可再生能源与低品位余能供能技术技术发展现状可利用性优点缺点适宜用户技术指标经济指标太阳能热水成熟较好节能，运行费用小，供能总成本低初投资较高，需辅热源，光污染公建民建道路能源平均保证率：50%单位面积集热造价（集热器+水箱）1020元/m2太阳能采暖成熟较好节能，运行费用小，供能总成本低初投资较高，需辅热源，光污染公建北方农村采暖平均保证率：50%单位面积集热造价（集热器+水箱）1020元/m2太阳能光伏成熟较好节能，运行费用低，建筑一体化电池造价高，污染大，光污染公建多晶硅电池转换效率17.2%1m2办公楼，光伏板0.5m2450015000元/kW风能成熟风

6、力资源良好地区无废水气污染，可再生初投资较高，北京地区资源一般屋顶风车，风光互补路灯，景观（10kW）机组报价6700元/kW技术发展现状可利用性优点缺点应用现状和用户技术指标经济指标地埋管热泵成熟土壤条件适宜，用能对象同时需冷热节能，运行费用小供能总成本低初投资较高，单井取热功率较小，供热品位低，布井数量较多、占地面积较大制热能效比5，制冷能效比4。持续吸热速率2540 W/m1m2办公楼0.5m2室外埋管空间（垂直埋管）单位建筑面积的平均年常规能源替代量全国平均12.7kgce/m2制热能效比5，制冷能效比4。持续吸热速率 2540W/m1平米办公楼0.5平米室外管理空间（垂直埋管）单位建

7、筑面积的平均年常规能源代量全国平均12.7kgce/m2初投资350450元/m2冬季供热直接运行费23.04元/m2夏季直接运行费用13.4元/m2污水源热泵快速发展阶段，行业目前整体规模偏小；北方地区，南方地区少就近利用节能，运行费用低，污水资源化利用污水厂附近，有一定人口规模，初期规模小，有流量波动集中供暖中央空调能效比略高于地埋管热泵初投资115.08元/m2地下水源热泵成熟有地下水资源节能，运行费用低受资源限制、回灌、打井空间、污染、沉降、取放热平衡集中供暖中央空调能效比略高于地埋管热泵略低于地埋管热泵地表水源热泵成熟区域内有江河湖海节能，运行费用低需保证水质和气温，北方冬季不可用集

8、中供暖中央空调因地区而异因地区差异大重庆：初投资约204元/m2；上海世博中心：546元/m23 可再生能源、低品位余能供能技术太阳能利用比例最高潜力最大延庆、密云、怀柔光热：屋顶光伏：3563MW（屋顶、停车场、道路、污水处理厂、供水厂）风能：分散，小规模、分布式浅层地热能：供能8600万m2土壤源热泵：3112km2海淀山后、朝阳、通州、大兴、顺义、昌平等大部分地区水源热泵：425km2，石景山、门头沟、昌平等部分地区生物质城市污水：3.51109MJ再生水：6.63109MJ厨余天然气烟气深度余热回收燃气锅炉锅炉：7.5109MJ四大燃气热电中心和区域燃气能源中心：12109MJ工业余热

9、：燕山石化，9.5109MJ天然气压力能调压站：总发电量140MW，0.66109MJ水能：河水流量逐年减少，继续开发利用潜力不大深层地热能：供能6800万m2延庆县城、昌平小汤山、丰台、朝阳北苑、大兴区南部3.区域能源研究与应用装机容量/供能比例天然气、电能外部资源保障，供能必需，用能安全要求较高场合（机场.）、民建（热负荷较高）生态城区可再生能源太阳能热水比例：50%60%以上太阳能光伏供电比例：10%风力发电：比例低，不到1%地源、污水源热泵：土壤、水源资源量确定生物质利用：依资源量、人口规模确定深层地热：依资源量确定电厂余热：依资源量确定垃圾：依人口规模确定区域供能概览-发展方向（1）

10、多能耦合方式：天然气与生物质的耦合利用园林废弃物、垃圾、污泥：制气/燃烧，作为天然气补充生物燃气并网：输配环节体现碳减排（2）多能耦合方式：天然气与氢经济的结合天然气制氢区域供能概览-燃料电池燃料电池热电联供系统示意图独栋住宅家用燃料电池综合住宅（公寓）管道井安装燃料：NG电池类型：SOFC发电量：700W发电效率：46.5%，热电总效率：90.0%外形尺寸：1000mm780mm300mm销售8万台，18万￥/台，预计2025年3.5万￥50000￥/kW（天然气分布式：5000￥/kW）区域供能的发展趋势新技术的应用：氢能、燃料电池、蓄热技术等强调资源的循环利用，才能达到“零碳”、“零排放

11、”强调区域协同：余热的跨地区使用障碍条块分割：“电改”问题，售电问题、环卫交易机制的建立经济性的问题多能互补供能系统设计（1）多能互补+区域资源循环利用新建建筑，大量空地，可统一规划供能面积大，利用本地资源区域资源循环利用中心（2）自底向顶、需求侧能源规划多能互补供能系统设计多能互补供能系统设计约束条件优化策略：经济性最优设备负荷率（0，1）释能0输出功率额定功率（电制冷机、锅炉）可再生能源利用率高蓄能量=释能量设备供能量=用户负荷目标函数：运行费用最小（天然气、外购电）决策变量：设备逐时负荷率（热泵、内燃机）优化前后决策变量取值案例1项目简介多能耦合系统：包含三联供系统、地源热泵系统、水蓄冷

12、热系统、电制冷、锅炉和市政热力系统。供能面积60多万平米，项目建设投资近3亿元。供能范围规模大能源站建筑面积1万多平米地下二层技术先进详细而准确的负荷预测多能耦合综合能源站-三联供，土壤源，水蓄能，燃气锅炉、电制冷、烟气深度利用，综合管廊BIM设计、大倍率弯头、顺水三通、详细的水泵扬程计算、预热绝热支架、支座管网为综合管廊节能减排可再生能源利用率40%节能率20%较常规系统碳减排：19%，清洁能源利用率100%，达到绿色生态城区要求烟气消白国内一流，国际先进案例2多能耦合系统：包含三联供系统、冰蓄冷系统、电制冷、锅炉和自然冷却。项目建设投资：近3亿可减少标煤1931.53吨标准煤（当量值），减排减排CO221117.77吨规模大能源站地上一层地下一层，建筑面积约10000平米供能面积：40多万平米技术先进BIM设计多能耦合综合能源站烟气消白自然冷却供能要求高供暖：95/78供冷：4/13（0.5）