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《全国可再生能源供暖典型案例汇编》第二部分
来源:国家能源局 | 作者:综合节电科技服务网 | 发布时间: 2021-12-13 | 688 次浏览 | 分享到:
可再生能源供暖技术是指利用地热能、太阳能、生物质能等可再生能源进行供暖的技术。2021 年国家能源局印发《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》(国能发新能〔2021〕3 号,以下简称《通知》),提出因地制宜推广各类可再生能源供暖技术,积极推广地热能开发利用、合理发展生物质能供暖、继续推进太阳能和风电供暖。

第二章 能源局征集案例

2.1 安徽省

合肥滨湖科学城地热供暖项目


一、项目基本情况

本项目采用地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联供等多种

互补的能源供应形式,优化能源配置。提升能源结构,并且全部为可再生能源或

清洁能源,具有低碳节能、绿色环保、安全可靠等突出特点。项目规划为“三站

两网”,即设置 3 个区域供冷供热能源站互为补充、互为保障,增强能源供应的

稳定性;3 个能源站通过 2 个室外区域环网(供水网、回水网)互相沟通,合理

高效地为用户提供能源。

二、技术路线及工艺流程

地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联供等多种互补的能源

供应形式和多源环状多级泵形式的能源总线系统,确保了项目运行的安全可靠。

(一)大温差供能模式

本区域能源系统采用地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联

供等多种互补的能源供应形式。为了进一步提高运行效率,加大系统输送能效,

再生水源热泵机组、地源热泵机组及离心冷水机组均通过两台机组串联成为一个

大温差机组模块。

(二)再生水源热泵系统

在滨湖新区庐州大道与方兴大道交叉口的西北侧,塘西河南岸有一座再生水

厂—塘西河再生水厂,其设计处理污水能力为 35000 吨/天,现阶段产能为 20000

吨/天,水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918)中一级 A 与《城

市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921)中娱乐性景观用水的标准

中较为严格的标准,满足污水源热泵对水质的要求。根据塘西河再生水厂对

水温的监测表明,污水处理厂再生水流量均匀,每天 24h 处理水量均匀为

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231.5kg/s;出水温度稳定,冬季为 12℃,夏季为 25℃;能满足全天各个时

段的供冷供热需求。

(三)冷热电三联供系统

天然气分布式能源系统的主要优点为:冷热电联产,有效提高了能源的综合

利用率;节能减排,属于清洁环保能源系统。

(四)地源热泵+水蓄能系统

空调蓄能技术是指采用冷热机组和蓄能装置,在电网低谷的电费计时时段,

进行蓄能作业,而在空调负荷高峰时,将所蓄能量释放的成套技术。

本水蓄能系统采用地源热泵型离心机组模块制冷制热进行蓄能,根据合肥市

峰谷电价时段划分,全部低谷电价时刻总计 9 小时运行离心热泵机组模块蓄能运

行,为每个自然日 23 点到次日凌晨 8 点,其他平段时刻可实现直接对外供冷供

热。错峰用电,削峰填谷,优化电网电力结构,利用低谷及部分平段电价蓄能,

在高峰电价释能,提高系统经济效益。

三、主要设备选型

选择高效节能设备:

(1)空调主机选用地源热泵、污水源热泵、水蓄能主机等,三联供采用烟

气溴化锂制冷主机,均为高效节能设备。

(2)空调电制冷主机采用中压电机,10kV 供电,可有效降低供电线路的损

耗。燃气发电机选用中压燃气燃烧器,提高燃气的燃烧效率。

(3)空调一、二级泵均采用变频水泵,每台水泵均单设变频器。

(4)冷却塔风机变频运行,每台单设变频器。

(5)空调水系统采用 9℃大温差冷冻水,与 5℃温差的水系统相比,冷冻水

循环水泵的流量减少 41%。

(6)空调制冷剂选用 R134a 环保冷媒,空调及通风系统均选用先进的节能

型低噪声设备。

(7)冬季电气用房直接引入室外冷空气进行降温。

消声减振:

(1)空调及通风系统均设置消声器以控制噪声对室内外环境的影响,使之

符合国家及的噪声控制标准。

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(2)各空调、通风设备及管道的安装均采取减振、隔振措施。

(3)设备用房内壁均贴吸声材料,选用防火隔声门密闭隔声。

暖通环保:

(1)室外各种排风口距地高度及距周围敏感目标的间距均符合有关环保

规定。

(2)新风口远离建筑物的排风口、开放式冷却塔和其他污染源,并设置防

虫鼠的不锈钢防护网和初效过滤器。

(3)三联供燃气发电机的燃料采用天然气,燃烧后产物为 CO2 和水,属于

清洁能源。发电机压燃烧后的烟气经过余热回收利用后通过烟囱高空排放,烟囱

设置高度要高于屋面 2m 以上。

空调水净化装置:

(1)空调冷却水处理采用化学法,设自动化学加药处理设备+带反冲洗的集

中过滤装置(螺旋除污器),抑制冷却水中藻类、军团菌等有害生物的产生。

(2)空调冷冻水和热水的补水采用经全自动钠离子交换器处理后的软化水,

同时设置带反冲洗的集中过滤装置(螺旋除污器)。

能量计量装置:

(1)空调水系统、燃气系统的能量结算点均设置能量计量装置,每个支路

上应设置超声波式冷/热量计量装置。

(2)冷冻机房、换热机房、三联供机房、水泵间风机房、空调机房均应设

置电表,计量设备用电量。

(3)空调冷冻水系统、冷却水系统的补水管均设置水表,计量空调补水的

用水量。

四、生产运行情况

合肥滨湖新区核心区区域能源项目规划建设 3 个能源站进行供冷供热,项目

规划供能建筑面积 300-500 万平方米,目前已签约用户 163 万平方米,2019-2020

年度夏季供冷量 1136.98 万千瓦时,用电量 444 万千瓦时,低谷电用电量占比

55.06%,高峰用电量占比 16.41%,平均电度电价为 0.53 元/(KWh);冬季供热

量 541.8 万千瓦时(受新冠疫情影响),用电量 266.84 万千瓦时,低谷用电量占

比 75.36%,高峰用电量占比 4.55%,平均电度电价为 0.44 元/(KWh)。项目运行

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初期各种不利因素导致系统损耗非常大,合理调整运行策略虽然并不能有效地减

少系统损耗,但是显著地降低了电费成本这一主要的供能成本,使得项目初期既

能具备较好的经济性。后续随着整个项目建设完工及供能面积增大,用户相继投

入使用,增大用能负荷;三个能源站就近响应用户的用能需求,减小输送距离,

系统损耗会大幅度减小,系统综合 COP 会有显著地提升,供能成本还会有进一步

地降低,项目绿色环保、低碳节能的特点将会愈发显著。

五、项目经济性、环境及社会效益

(一)经济性

项目能够使能源使用单位减少能源系统初投资和运行使用费用;滨湖新区区

域能源项目能够有效提升该区域新建项目的“绿色建筑”星级潜力;项目建成后

将为滨湖新区的经济增长做出贡献;碳交易实行后,将会进一步增加经济创收。

(二)环境效益

能够大幅提高能源的综合利用效率。根据已建成项目运营数据分析,区域能

源系统平均能够较分散式空调系统节能 21.6%。如果通过更加合理优化的系统设

计、建设和运营管理,综合能耗将能够降低 30%左右,从而大幅降低了用户的使

用费用和区域二氧化碳的排放量。同时,取消了大量的空调室外机、冷却塔等空

调设施,不仅改善了建筑外观、美化了城市形象,还有效的缓解了区域热岛效应。

(三)社会效益

统计数据表明,中国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占的比

例已从上世纪 70 年代末的 10%,上升到近年的 27.5%。而建筑最大的耗能点是

采暖和空调,占建筑总能耗的比例高达 50%。因此从采暖和空调节能方面入手,

是实现区域低碳生态目标的重要途径。

本项目完全契合滨湖新区城市生态建设试点区发展主旨,不仅能有效的推动

合肥市甚至整个中国节能环保事业的快速、健康发展,开创可再生能源高效利用

的新纪元,还为合肥市建设成为资源节约型、环境友好型城市打下良好的基础。

本项目在建设过程中能够解决大量的劳动就业人口,项目建成投产后将会为

社会提供约 100 人的固定就业机会,定员来源采用社会公开招聘,择选录用原则,

优先考虑有相应技术经验的工人,增加了就业结构和就业机会。

项目能源站选址在公共绿地和城市防护绿地内,远离居民生活聚居区,

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并且能源站多为地下建筑物,能够有效避免对周边居民生活环境的影响。本

项目充分合理地利用了土地资源。采用下沉广场和景观绿化掩蔽,不破坏原

有市政景观规划。

六、典型经验和做法

本项目采用以市政热源、电能、天然气、可再生能源等多种能源形式相结合

的复合型能源,并通过多能源站互联的形式,极大地提高了系统的稳定性和可靠

性。同时采用区域能源系统有效减少了用户侧的设备和人员投入、管理,很大程

度上降低了能源系统出现安全事故的概率。项目建成投产后将成为能源梯级利用、

可再生能源规模化应用的国家级典范,具有重大的推广价值和社会意义。该项目

可以利用室外大管网进行蓄能,充分利用低谷电,峰时通过流量调节减少机组运

行负荷,通过负荷预测、动态调整,实现供需平衡。

七、问题和建议

问题包括两方面,一是配套优惠政策有待加强,为推广地热能等可再生能源

利用,应给予蓄能电价优惠或补贴,进一步促进可持续发展。二是区域能源系统

未纳入到园区规划,在市场开发过程中,部分用户已经建设或采用其他能源形式,

造成区域能源系统负荷使用指标低,也造成资源浪费。

相关建议如下:

(1)利用可再生能源系统的供热基础设施建设纳入大建设,缓解企业经营

困难,为“碳达峰、碳中和”双碳目标早日实现奠定基础。

(2)加大地热能开发和重视程度,促进能源规划落地实施,出台相关能源

政策,保护区域能源项目,鼓励使用地源热泵等新能源项目推广应用,逐步形成

开发有度、 市场有序的良好局面。

(3)加大资金支持,促进地热产业可持续发展,对利用地热资源项目的前

期投入建设和技术研发等给予适当资金补助。

(4)夏热冬冷地区区域能源规模建议控制在 100 万平方米,供能区域在 3km

以内。

(5)建议以地源、水源等可再生能源热泵作为区域能源的基础能源形式,

根据用户业态特点配置蓄能系统,辅以太阳能、天然气等为补充,热泵系统建议

按照区域能源总负荷合理配置,在 60%左右比较经济。

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(6)用户开发注意用户用能时间的互补,减少蓄能设备的投入,提高系统

的运行效率,比如公建和住宅,学校和其他用户。

(7)能源站建设结合用户的建设时序分期实施。

(8)夏热冬冷地区兼顾夏天制冷与冬天供暖需求,与传统暖气片末端不同,

用户末端一般为风机盘管形式(也可辅以地暖保障冬季供暖),以各种形式热泵

为基础能源的区域能源站建议冬季供暖温度在 45℃-50℃之间,辅以燃气锅炉调

峰,如此可在保障用暖需求下,实现能源站节能性、环保性最大化。

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国祯生态阜阳市城南新区高温热水供暖项目


一、项目基本情况

国祯美洁供暖范围覆盖阜阳南部城南新区主城区,工程供暖面积可达 500

万平方米;供热范围可满足阜阳经济技术开发区、颍州经济开发区、阜合产业园

区等所有工业用户的用热需求,替代各类锅炉 60 多台。还利用余热生产供应热

水,供阜城各类浴池使用。国祯美洁年可利用桔秆等农林废弃物 43.2 万吨,年

减排温室气体二氧化碳约 35 万吨,年节约传统化石能源约 20 万吨标煤。

二、供暖面积

设计供暖面积为 500 万平方米,已签订合同供暖面积超 300 万平方米。

2019-2020 冬供顺利实现供暖,供暖面积达 50 万平方米(包括阜阳市人民医院、

红星美凯龙大商业、民生医院、宝龙温德姆至尊豪廷大酒店),2020-2021 年冬

供投入供暖面积约 85 万平方米,另外城南热水供热管网二期项目前期规划、设

计已初步完成,正在积极筹备开工事宜。

三、技术路线及工艺流程

以利用可再生能源的生物质热电暖联产项目为基础,充分利用冷却汽轮机排

汽的循环水余热,通过做过一定功的汽轮机抽汽对循环水进一步加热,以达到供

暖需求温度,合格的供暖热水通过管网供到采暖用户,具体供暖工艺流程如下:

供热首站分为蒸汽系统、凝结水系统、循环水系统、市售热水系统、补水系

统、电气系统、热控系统七大系统。

其中汽源来自国祯美洁汽轮机分两路经首站蒸汽系统,一路供给基本换热器

(尖峰换热器)、市售热水换热器、除氧器,一路供给汽动凝泵、汽动循泵。换

热器加热合格后的高温热水由循泵(汽动、电动)提供动力进入供水主管,途径

城南热用户后回至供暖回水管,经旋流除污器后进入循泵(汽动、电动);供热

面积达到允许的前提下,利用国祯美洁循环水进行供热,国祯美洁冷却塔进入循

泵,由循泵提供动力进入供暖供水母管,循环后经旋流除污器进入国祯美洁冷凝

器,回水温度不够部分有首站换热器提供。换热器产生的凝结水汇集至凝结水箱,

由凝泵打回国祯美洁除氧器,部分进入首站加药水箱。工艺流程图如下:

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四、主要设备选型

序号 设备名称 规格型号参数 单位 数量

一 热电联产主设备

1 生物质锅炉 NG-130/9.2/540-S 台 2

2 抽凝式汽轮机 C30-8.83/1.27 台 1

3 发电机 QF-30-2 台 1

4 凝汽器 N-2400 台 1

5 循环水泵 KQSN700-M27/510 台 3

6 生物质燃料棚 1# 12367 ㎡,2# 6335.8 ㎡,3# 12481

㎡,4# 4011.6 ㎡,共计 35195.4 ㎡

座 4

二 供暖系统主设备

1 汽动循环泵 Q=3500t/h,H=125m,1541Km 台 1

2 电动循环泵 Q=3500t/h,H=125m,1541Km 台 1

3 凝结水汽动泵 Q=193.3t/h,H=135m,114Km 台 1

4 凝结水电动泵 Q=50t/h,H=135m,29Km 台 1

5 固定管板式换热器 HRJCL-1200-370-2.5/1.6-2,Q=993.9t/h 台 2

6 固定管板式换热器 HRJCL-1200-370-2.5/1.6-2,Q=306.8t/h 台 1

7 旋膜式除氧器 Q=140t/h 台 1

8 驱动汽轮机 B1.6-1.37/0.3,汽耗 4.2t/h 台 1

9 驱动汽轮机 B1.6-1.37/0.3,汽耗 3.5t/h 台 1

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五、生产运行情况

本工程采暖热负荷采用两级热网供暖方式,即汽轮机低参数调整抽汽通过设

在厂区内的一级热网加热站加热一级热网水,然后由一级热网水通过设在各热力

站的二级热交换站加热二级热网水,最后由二级热网水把热量供给热用户。热网

供回水温度为 95/40℃,热网循环水量为 3500 t/h。共设有 2 台循环泵,供暖初

期热网循环泵单台运行,热负荷增大后两台循环泵并列运行,由热网加热器进汽

门调整供水温度,实现热网调节方式质调和量调相结合。

(1)公建供暖:由首站加热后至 70 度左右的一次热水,通过供热水网到公

建站房经过板换与二次网水进行交换后使温度达到 50 度左右产生的热量通过风

机盘管出风口达到供暖目的(供暖温度 18±2℃)。

(2)民用供暖:由首站加热后至 70 度左右的一次热水,通过供热水网到民

用站房经过板换与二次网冷水进行交换后使温度达到 45 度左右产生的热水打到

地暖盘管,通过散热达到供暖目的(供暖温度 18±2℃)。

六、建设运营模式

建设运营采用 BOOT(建设-拥有-运营-移交)的运作方式,建设资金来自国

祯生态,特许经营期限为 30 年,期满后特许经营权由政府收回,并将项目公司

投资建设经营管道供暖所形成的资产,移交给政府或其指定单位并保证其在移交

时处于正常运行状态后无偿转让。

七、项目经济性

(1)项目采用循环水余热加上汽机抽汽热能,以水为载体,具有较好的经

济性和安全性。

(2)换热器出来的凝结水全部回收二次循环利用,减少水、热能损失。

(3)供暖首站内采用高效换热器,提高换热效率,减小占地面积。水泵等

设备全部采用高压变频控制,节能效果明显。

(4)热控系统全部实现自动化控制,采暖温度和压力实现自动调节控制,

提高了安全、经济性。

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项目 单位 现运营 达产运营

营业总收入 万元 5,778.81 7,169.36

营业成本 万元 5,271.12 5,391.38

税金及附加 万元 226.07 382.31

财务费用 万元 433.51 867.03

利润总额 万元 -151.89 528.64

折旧及摊销 万元 781.39 1,302.71

经营性现金净流量 万元 629.50 2,657.28

投资总额 万元 14,500.00 28,490.81

投资回收期 年 23.03 9.48

八、环境及社会效益

项目采用可再的生物质能进行供暖、供热、发电三联产,可有效的减少化石

能源约 20 万吨标煤/年。积极践行零碳行动,年减排温室气体二氧化碳约 35 万

吨,符合国家碳达峰、碳中和的战略目标。年可利用桔秆等农林废弃物约 43 万

吨,有效的疏导、杜绝桔秆焚烧现象,并为秸秆供应链人员增收超 1 亿元,提供

就业岗位 1000 多人。

同时,随着人们物质文化水平的提高,对生活品质提升也有更高的需求,正

如十九大报告中指出的,我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活

需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。国祯生态积极开发集中供暖项目,提高

阜城人民对冬季采暖的需求,提高阜城人员生活品质,得到了广大居民的认可和

政府的支持。

九、典型经验和做法

(一)与政府规划、道路建设、土地拍卖保持一致性,节约投资、减少协调

量项目的成功来源于高品质的施工质量和运行、营销服务,更来源于政府的大力

支持。在工程建设过程中得到阜阳市城南新区建设管委会各级领导的大力支持,

才能促成项目的快速建设、投运。围绕规划设计、项目管理,结合政府的道路修

建计划、下穿京九铁路施工计划,结合开发商公建、民建投资节点,保持信息对

称,步调一致,有利于节约投资、减少协调。

(二)市场营销

(1)前期公建投运保障供暖稳定,后期民建供暖面积稳定增长市医院、民

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生医院、宝龙温德姆酒店昼夜负荷稳定,辅以红星美凯龙商业、新城吾悦广场商

业,保障机组稳定运行。随着后期民建项目三年周期建成、投运,民建供暖负荷

稳步增长。

(2)供暖宣传根据交房计划,提前与物业对接,将供暖宣传材料放入交房

包。宣传材料包含供暖政策、服务标准、办事程序、供暖知识,装修注意事项等。

(3)利用数字化,便民缴费,充分利用数字化,通过银企直连系统,关注

微信公众号,建立客户电子档案,提前交费。实时掌握用户需求,提高供暖产品

质量和客户服务水平,推进供暖管理向精细化和智能化发展。

(三)技术创新

该项目融合了多项创新技术包括直埋无补偿安装技术、水平定向钻施工运用

和综合管廊内管道的敷设。

十、问题和建议

(一)供暖管网的设计、建设要与城市规划、建设同步进行,减小施工难度

和项目投资,需要当地政府大力支持。国祯生态供暖管网建设就得到了阜阳政府

的大力支持,工程建设推进快、重复开挖建设少。

(二)供暖是民生工程,对于像阜阳“非强制性供暖区域”,管网投资建设

均由企业负责,建设投资大,回收周期长,企业很难支撑高额的运行和财务费用,

如果供暖市场开发缓慢,很容易把企业拖垮。如国祯生态建设供暖面积 500 万平

方,投资约 3 亿元,企业自筹 30%,70%源于贷款,对于民营企业来说,融资难,

融资成本大,造成企业后期增长乏力,再加入生物质发电电价补贴不能及时支付,

企业将难以生存。建议政府对可再生的生物质热电暖联产的企业给予政策支持,

比如对生物质热电暖联产企业电价补贴给予优先支付,对城市配套供暖管网给予

资金支持等。

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