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《全國可再生能源供暖典型案例匯編》第二部分
來源:國家能源局 | 作者:綜合節電科技服務網 | 發布時間: 2021-12-13 | 241 次瀏覽 | 分享到:
可再生能源供暖技術是指利用地熱能、太陽能、生物質能等可再生能源進行供暖的技術。2021 年國家能源局印發《關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》(國能發新能〔2021〕3 號,以下簡稱《通知》),提出因地制宜推廣各類可再生能源供暖技術,積極推廣地熱能開發利用、合理發展生物質能供暖、繼續推進太陽能和風電供暖。

第二章 能源局征集案例

2.1 安徽省

合肥濱湖科學城地熱供暖項目


一、項目基本情況

本項目采用地源熱泵、污水源熱泵、水蓄能、冰蓄冷、天然氣三聯供等多種

互補的能源供應形式,優化能源配置。提升能源結構,并且全部為可再生能源或

清潔能源,具有低碳節能、綠色環保、安全可靠等突出特點。項目規劃為“三站

兩網”,即設置 3 個區域供冷供熱能源站互為補充、互為保障,增強能源供應的

穩定性;3 個能源站通過 2 個室外區域環網(供水網、回水網)互相溝通,合理

高效地為用戶提供能源。

二、技術路線及工藝流程

地源熱泵、污水源熱泵、水蓄能、冰蓄冷、天然氣三聯供等多種互補的能源

供應形式和多源環狀多級泵形式的能源總線系統,確保了項目運行的安全可靠。

(一)大溫差供能模式

本區域能源系統采用地源熱泵、污水源熱泵、水蓄能、冰蓄冷、天然氣三聯

供等多種互補的能源供應形式。為了進一步提高運行效率,加大系統輸送能效,

再生水源熱泵機組、地源熱泵機組及離心冷水機組均通過兩臺機組串聯成為一個

大溫差機組模塊。

(二)再生水源熱泵系統

在濱湖新區廬州大道與方興大道交叉口的西北側,塘西河南岸有一座再生水

廠—塘西河再生水廠,其設計處理污水能力為 35000 噸/天,現階段產能為 20000

噸/天,水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918)中一級 A 與《城

市污水再生利用景觀環境用水水質》(GB/T 18921)中娛樂性景觀用水的標準

中較為嚴格的標準,滿足污水源熱泵對水質的要求。根據塘西河再生水廠對

水溫的監測表明,污水處理廠再生水流量均勻,每天 24h 處理水量均勻為

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231.5kg/s;出水溫度穩定,冬季為 12℃,夏季為 25℃;能滿足全天各個時

段的供冷供熱需求。

(三)冷熱電三聯供系統

天然氣分布式能源系統的主要優點為:冷熱電聯產,有效提高了能源的綜合

利用率;節能減排,屬于清潔環保能源系統。

(四)地源熱泵+水蓄能系統

空調蓄能技術是指采用冷熱機組和蓄能裝置,在電網低谷的電費計時時段,

進行蓄能作業,而在空調負荷高峰時,將所蓄能量釋放的成套技術。

本水蓄能系統采用地源熱泵型離心機組模塊制冷制熱進行蓄能,根據合肥市

峰谷電價時段劃分,全部低谷電價時刻總計 9 小時運行離心熱泵機組模塊蓄能運

行,為每個自然日 23 點到次日凌晨 8 點,其他平段時刻可實現直接對外供冷供

熱。錯峰用電,削峰填谷,優化電網電力結構,利用低谷及部分平段電價蓄能,

在高峰電價釋能,提高系統經濟效益。

三、主要設備選型

選擇高效節能設備:

(1)空調主機選用地源熱泵、污水源熱泵、水蓄能主機等,三聯供采用煙

氣溴化鋰制冷主機,均為高效節能設備。

(2)空調電制冷主機采用中壓電機,10kV 供電,可有效降低供電線路的損

耗。燃氣發電機選用中壓燃氣燃燒器,提高燃氣的燃燒效率。

(3)空調一、二級泵均采用變頻水泵,每臺水泵均單設變頻器。

(4)冷卻塔風機變頻運行,每臺單設變頻器。

(5)空調水系統采用 9℃大溫差冷凍水,與 5℃溫差的水系統相比,冷凍水

循環水泵的流量減少 41%。

(6)空調制冷劑選用 R134a 環保冷媒,空調及通風系統均選用先進的節能

型低噪聲設備。

(7)冬季電氣用房直接引入室外冷空氣進行降溫。

消聲減振:

(1)空調及通風系統均設置消聲器以控制噪聲對室內外環境的影響,使之

符合國家及的噪聲控制標準。

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(2)各空調、通風設備及管道的安裝均采取減振、隔振措施。

(3)設備用房內壁均貼吸聲材料,選用防火隔聲門密閉隔聲。

暖通環保:

(1)室外各種排風口距地高度及距周圍敏感目標的間距均符合有關環保

規定。

(2)新風口遠離建筑物的排風口、開放式冷卻塔和其他污染源,并設置防

蟲鼠的不銹鋼防護網和初效過濾器。

(3)三聯供燃氣發電機的燃料采用天然氣,燃燒后產物為 CO2 和水,屬于

清潔能源。發電機壓燃燒后的煙氣經過余熱回收利用后通過煙囪高空排放,煙囪

設置高度要高于屋面 2m 以上。

空調水凈化裝置:

(1)空調冷卻水處理采用化學法,設自動化學加藥處理設備+帶反沖洗的集

中過濾裝置(螺旋除污器),抑制冷卻水中藻類、軍團菌等有害生物的產生。

(2)空調冷凍水和熱水的補水采用經全自動鈉離子交換器處理后的軟化水,

同時設置帶反沖洗的集中過濾裝置(螺旋除污器)。

能量計量裝置:

(1)空調水系統、燃氣系統的能量結算點均設置能量計量裝置,每個支路

上應設置超聲波式冷/熱量計量裝置。

(2)冷凍機房、換熱機房、三聯供機房、水泵間風機房、空調機房均應設

置電表,計量設備用電量。

(3)空調冷凍水系統、冷卻水系統的補水管均設置水表,計量空調補水的

用水量。

四、生產運行情況

合肥濱湖新區核心區區域能源項目規劃建設 3 個能源站進行供冷供熱,項目

規劃供能建筑面積 300-500 萬平方米,目前已簽約用戶 163 萬平方米,2019-2020

年度夏季供冷量 1136.98 萬千瓦時,用電量 444 萬千瓦時,低谷電用電量占比

55.06%,高峰用電量占比 16.41%,平均電度電價為 0.53 元/(KWh);冬季供熱

量 541.8 萬千瓦時(受新冠疫情影響),用電量 266.84 萬千瓦時,低谷用電量占

比 75.36%,高峰用電量占比 4.55%,平均電度電價為 0.44 元/(KWh)。項目運行

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初期各種不利因素導致系統損耗非常大,合理調整運行策略雖然并不能有效地減

少系統損耗,但是顯著地降低了電費成本這一主要的供能成本,使得項目初期既

能具備較好的經濟性。后續隨著整個項目建設完工及供能面積增大,用戶相繼投

入使用,增大用能負荷;三個能源站就近響應用戶的用能需求,減小輸送距離,

系統損耗會大幅度減小,系統綜合 COP 會有顯著地提升,供能成本還會有進一步

地降低,項目綠色環保、低碳節能的特點將會愈發顯著。

五、項目經濟性、環境及社會效益

(一)經濟性

項目能夠使能源使用單位減少能源系統初投資和運行使用費用;濱湖新區區

域能源項目能夠有效提升該區域新建項目的“綠色建筑”星級潛力;項目建成后

將為濱湖新區的經濟增長做出貢獻;碳交易實行后,將會進一步增加經濟創收。

(二)環境效益

能夠大幅提高能源的綜合利用效率。根據已建成項目運營數據分析,區域能

源系統平均能夠較分散式空調系統節能 21.6%。如果通過更加合理優化的系統設

計、建設和運營管理,綜合能耗將能夠降低 30%左右,從而大幅降低了用戶的使

用費用和區域二氧化碳的排放量。同時,取消了大量的空調室外機、冷卻塔等空

調設施,不僅改善了建筑外觀、美化了城市形象,還有效的緩解了區域熱島效應。

(三)社會效益

統計數據表明,中國建筑能耗的總量逐年上升,在能源消費總量中所占的比

例已從上世紀 70 年代末的 10%,上升到近年的 27.5%。而建筑最大的耗能點是

采暖和空調,占建筑總能耗的比例高達 50%。因此從采暖和空調節能方面入手,

是實現區域低碳生態目標的重要途徑。

本項目完全契合濱湖新區城市生態建設試點區發展主旨,不僅能有效的推動

合肥市甚至整個中國節能環保事業的快速、健康發展,開創可再生能源高效利用

的新紀元,還為合肥市建設成為資源節約型、環境友好型城市打下良好的基礎。

本項目在建設過程中能夠解決大量的勞動就業人口,項目建成投產后將會為

社會提供約 100 人的固定就業機會,定員來源采用社會公開招聘,擇選錄用原則,

優先考慮有相應技術經驗的工人,增加了就業結構和就業機會。

項目能源站選址在公共綠地和城市防護綠地內,遠離居民生活聚居區,

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并且能源站多為地下建筑物,能夠有效避免對周邊居民生活環境的影響。本

項目充分合理地利用了土地資源。采用下沉廣場和景觀綠化掩蔽,不破壞原

有市政景觀規劃。

六、典型經驗和做法

本項目采用以市政熱源、電能、天然氣、可再生能源等多種能源形式相結合

的復合型能源,并通過多能源站互聯的形式,極大地提高了系統的穩定性和可靠

性。同時采用區域能源系統有效減少了用戶側的設備和人員投入、管理,很大程

度上降低了能源系統出現安全事故的概率。項目建成投產后將成為能源梯級利用、

可再生能源規?;瘧玫膰壹壍浞?,具有重大的推廣價值和社會意義。該項目

可以利用室外大管網進行蓄能,充分利用低谷電,峰時通過流量調節減少機組運

行負荷,通過負荷預測、動態調整,實現供需平衡。

七、問題和建議

問題包括兩方面,一是配套優惠政策有待加強,為推廣地熱能等可再生能源

利用,應給予蓄能電價優惠或補貼,進一步促進可持續發展。二是區域能源系統

未納入到園區規劃,在市場開發過程中,部分用戶已經建設或采用其他能源形式,

造成區域能源系統負荷使用指標低,也造成資源浪費。

相關建議如下:

(1)利用可再生能源系統的供熱基礎設施建設納入大建設,緩解企業經營

困難,為“碳達峰、碳中和”雙碳目標早日實現奠定基礎。

(2)加大地熱能開發和重視程度,促進能源規劃落地實施,出臺相關能源

政策,保護區域能源項目,鼓勵使用地源熱泵等新能源項目推廣應用,逐步形成

開發有度、 市場有序的良好局面。

(3)加大資金支持,促進地熱產業可持續發展,對利用地熱資源項目的前

期投入建設和技術研發等給予適當資金補助。

(4)夏熱冬冷地區區域能源規模建議控制在 100 萬平方米,供能區域在 3km

以內。

(5)建議以地源、水源等可再生能源熱泵作為區域能源的基礎能源形式,

根據用戶業態特點配置蓄能系統,輔以太陽能、天然氣等為補充,熱泵系統建議

按照區域能源總負荷合理配置,在 60%左右比較經濟。

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(6)用戶開發注意用戶用能時間的互補,減少蓄能設備的投入,提高系統

的運行效率,比如公建和住宅,學校和其他用戶。

(7)能源站建設結合用戶的建設時序分期實施。

(8)夏熱冬冷地區兼顧夏天制冷與冬天供暖需求,與傳統暖氣片末端不同,

用戶末端一般為風機盤管形式(也可輔以地暖保障冬季供暖),以各種形式熱泵

為基礎能源的區域能源站建議冬季供暖溫度在 45℃-50℃之間,輔以燃氣鍋爐調

峰,如此可在保障用暖需求下,實現能源站節能性、環保性最大化。

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國禎生態阜陽市城南新區高溫熱水供暖項目


一、項目基本情況

國禎美潔供暖范圍覆蓋阜陽南部城南新區主城區,工程供暖面積可達 500

萬平方米;供熱范圍可滿足阜陽經濟技術開發區、潁州經濟開發區、阜合產業園

區等所有工業用戶的用熱需求,替代各類鍋爐 60 多臺。還利用余熱生產供應熱

水,供阜城各類浴池使用。國禎美潔年可利用桔稈等農林廢棄物 43.2 萬噸,年

減排溫室氣體二氧化碳約 35 萬噸,年節約傳統化石能源約 20 萬噸標煤。

二、供暖面積

設計供暖面積為 500 萬平方米,已簽訂合同供暖面積超 300 萬平方米。

2019-2020 冬供順利實現供暖,供暖面積達 50 萬平方米(包括阜陽市人民醫院、

紅星美凱龍大商業、民生醫院、寶龍溫德姆至尊豪廷大酒店),2020-2021 年冬

供投入供暖面積約 85 萬平方米,另外城南熱水供熱管網二期項目前期規劃、設

計已初步完成,正在積極籌備開工事宜。

三、技術路線及工藝流程

以利用可再生能源的生物質熱電暖聯產項目為基礎,充分利用冷卻汽輪機排

汽的循環水余熱,通過做過一定功的汽輪機抽汽對循環水進一步加熱,以達到供

暖需求溫度,合格的供暖熱水通過管網供到采暖用戶,具體供暖工藝流程如下:

供熱首站分為蒸汽系統、凝結水系統、循環水系統、市售熱水系統、補水系

統、電氣系統、熱控系統七大系統。

其中汽源來自國禎美潔汽輪機分兩路經首站蒸汽系統,一路供給基本換熱器

(尖峰換熱器)、市售熱水換熱器、除氧器,一路供給汽動凝泵、汽動循泵。換

熱器加熱合格后的高溫熱水由循泵(汽動、電動)提供動力進入供水主管,途徑

城南熱用戶后回至供暖回水管,經旋流除污器后進入循泵(汽動、電動);供熱

面積達到允許的前提下,利用國禎美潔循環水進行供熱,國禎美潔冷卻塔進入循

泵,由循泵提供動力進入供暖供水母管,循環后經旋流除污器進入國禎美潔冷凝

器,回水溫度不夠部分有首站換熱器提供。換熱器產生的凝結水匯集至凝結水箱,

由凝泵打回國禎美潔除氧器,部分進入首站加藥水箱。工藝流程圖如下:

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四、主要設備選型

序號 設備名稱 規格型號參數 單位 數量

一 熱電聯產主設備

1 生物質鍋爐 NG-130/9.2/540-S 臺 2

2 抽凝式汽輪機 C30-8.83/1.27 臺 1

3 發電機 QF-30-2 臺 1

4 凝汽器 N-2400 臺 1

5 循環水泵 KQSN700-M27/510 臺 3

6 生物質燃料棚 1# 12367 ㎡,2# 6335.8 ㎡,3# 12481

㎡,4# 4011.6 ㎡,共計 35195.4 ㎡

座 4

二 供暖系統主設備

1 汽動循環泵 Q=3500t/h,H=125m,1541Km 臺 1

2 電動循環泵 Q=3500t/h,H=125m,1541Km 臺 1

3 凝結水汽動泵 Q=193.3t/h,H=135m,114Km 臺 1

4 凝結水電動泵 Q=50t/h,H=135m,29Km 臺 1

5 固定管板式換熱器 HRJCL-1200-370-2.5/1.6-2,Q=993.9t/h 臺 2

6 固定管板式換熱器 HRJCL-1200-370-2.5/1.6-2,Q=306.8t/h 臺 1

7 旋膜式除氧器 Q=140t/h 臺 1

8 驅動汽輪機 B1.6-1.37/0.3,汽耗 4.2t/h 臺 1

9 驅動汽輪機 B1.6-1.37/0.3,汽耗 3.5t/h 臺 1

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五、生產運行情況

本工程采暖熱負荷采用兩級熱網供暖方式,即汽輪機低參數調整抽汽通過設

在廠區內的一級熱網加熱站加熱一級熱網水,然后由一級熱網水通過設在各熱力

站的二級熱交換站加熱二級熱網水,最后由二級熱網水把熱量供給熱用戶。熱網

供回水溫度為 95/40℃,熱網循環水量為 3500 t/h。共設有 2 臺循環泵,供暖初

期熱網循環泵單臺運行,熱負荷增大后兩臺循環泵并列運行,由熱網加熱器進汽

門調整供水溫度,實現熱網調節方式質調和量調相結合。

(1)公建供暖:由首站加熱后至 70 度左右的一次熱水,通過供熱水網到公

建站房經過板換與二次網水進行交換后使溫度達到 50 度左右產生的熱量通過風

機盤管出風口達到供暖目的(供暖溫度 18±2℃)。

(2)民用供暖:由首站加熱后至 70 度左右的一次熱水,通過供熱水網到民

用站房經過板換與二次網冷水進行交換后使溫度達到 45 度左右產生的熱水打到

地暖盤管,通過散熱達到供暖目的(供暖溫度 18±2℃)。

六、建設運營模式

建設運營采用 BOOT(建設-擁有-運營-移交)的運作方式,建設資金來自國

禎生態,特許經營期限為 30 年,期滿后特許經營權由政府收回,并將項目公司

投資建設經營管道供暖所形成的資產,移交給政府或其指定單位并保證其在移交

時處于正常運行狀態后無償轉讓。

七、項目經濟性

(1)項目采用循環水余熱加上汽機抽汽熱能,以水為載體,具有較好的經

濟性和安全性。

(2)換熱器出來的凝結水全部回收二次循環利用,減少水、熱能損失。

(3)供暖首站內采用高效換熱器,提高換熱效率,減小占地面積。水泵等

設備全部采用高壓變頻控制,節能效果明顯。

(4)熱控系統全部實現自動化控制,采暖溫度和壓力實現自動調節控制,

提高了安全、經濟性。

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項目 單位 現運營 達產運營

營業總收入 萬元 5,778.81 7,169.36

營業成本 萬元 5,271.12 5,391.38

稅金及附加 萬元 226.07 382.31

財務費用 萬元 433.51 867.03

利潤總額 萬元 -151.89 528.64

折舊及攤銷 萬元 781.39 1,302.71

經營性現金凈流量 萬元 629.50 2,657.28

投資總額 萬元 14,500.00 28,490.81

投資回收期 年 23.03 9.48

八、環境及社會效益

項目采用可再的生物質能進行供暖、供熱、發電三聯產,可有效的減少化石

能源約 20 萬噸標煤/年。積極踐行零碳行動,年減排溫室氣體二氧化碳約 35 萬

噸,符合國家碳達峰、碳中和的戰略目標。年可利用桔稈等農林廢棄物約 43 萬

噸,有效的疏導、杜絕桔稈焚燒現象,并為秸稈供應鏈人員增收超 1 億元,提供

就業崗位 1000 多人。

同時,隨著人們物質文化水平的提高,對生活品質提升也有更高的需求,正

如十九大報告中指出的,我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活

需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。國禎生態積極開發集中供暖項目,提高

阜城人民對冬季采暖的需求,提高阜城人員生活品質,得到了廣大居民的認可和

政府的支持。

九、典型經驗和做法

(一)與政府規劃、道路建設、土地拍賣保持一致性,節約投資、減少協調

量項目的成功來源于高品質的施工質量和運行、營銷服務,更來源于政府的大力

支持。在工程建設過程中得到阜陽市城南新區建設管委會各級領導的大力支持,

才能促成項目的快速建設、投運。圍繞規劃設計、項目管理,結合政府的道路修

建計劃、下穿京九鐵路施工計劃,結合開發商公建、民建投資節點,保持信息對

稱,步調一致,有利于節約投資、減少協調。

(二)市場營銷

(1)前期公建投運保障供暖穩定,后期民建供暖面積穩定增長市醫院、民

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生醫院、寶龍溫德姆酒店晝夜負荷穩定,輔以紅星美凱龍商業、新城吾悅廣場商

業,保障機組穩定運行。隨著后期民建項目三年周期建成、投運,民建供暖負荷

穩步增長。

(2)供暖宣傳根據交房計劃,提前與物業對接,將供暖宣傳材料放入交房

包。宣傳材料包含供暖政策、服務標準、辦事程序、供暖知識,裝修注意事項等。

(3)利用數字化,便民繳費,充分利用數字化,通過銀企直連系統,關注

微信公眾號,建立客戶電子檔案,提前交費。實時掌握用戶需求,提高供暖產品

質量和客戶服務水平,推進供暖管理向精細化和智能化發展。

(三)技術創新

該項目融合了多項創新技術包括直埋無補償安裝技術、水平定向鉆施工運用

和綜合管廊內管道的敷設。

十、問題和建議

(一)供暖管網的設計、建設要與城市規劃、建設同步進行,減小施工難度

和項目投資,需要當地政府大力支持。國禎生態供暖管網建設就得到了阜陽政府

的大力支持,工程建設推進快、重復開挖建設少。

(二)供暖是民生工程,對于像阜陽“非強制性供暖區域”,管網投資建設

均由企業負責,建設投資大,回收周期長,企業很難支撐高額的運行和財務費用,

如果供暖市場開發緩慢,很容易把企業拖垮。如國禎生態建設供暖面積 500 萬平

方,投資約 3 億元,企業自籌 30%,70%源于貸款,對于民營企業來說,融資難,

融資成本大,造成企業后期增長乏力,再加入生物質發電電價補貼不能及時支付,

企業將難以生存。建議政府對可再生的生物質熱電暖聯產的企業給予政策支持,

比如對生物質熱電暖聯產企業電價補貼給予優先支付,對城市配套供暖管網給予

資金支持等。

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