恒有源科技發(fā)展集團(tuán)(微信號(hào):HYYESSTD)專(zhuān)注于淺層地能作為建筑物供暖的替代能源的科研、開(kāi)發(fā)和推廣。致力于原創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)為建筑物無(wú)燃燒智慧供暖(冷),大力發(fā)展地能熱冷一體化新興產(chǎn)業(yè)。
一、區(qū)域能源的定義
區(qū)域供暖、區(qū)域供冷、區(qū)域供電以及解決區(qū)域能源需求的能源系統(tǒng)和它們的綜合集成統(tǒng)稱(chēng)為區(qū)域能源。這種區(qū)域可以是行政劃分的城市和城區(qū);也可以是一個(gè)居住小區(qū)或一個(gè)建筑群;還可以是特指的開(kāi)發(fā)區(qū)、園區(qū)等。
總之,人類(lèi)社會(huì)發(fā)展至今所有一切用于生產(chǎn)和生活的能源,在一個(gè)特指的區(qū)域內(nèi)得到科學(xué)的、合理的、綜合的、集成的應(yīng)用,完成能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、供應(yīng)、輸配、使用和排放全過(guò)程,稱(chēng)之為區(qū)域能源。
二、區(qū)域能源系統(tǒng)
區(qū)域能源系統(tǒng)是局域能源網(wǎng)絡(luò),通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)向綜合建筑物提供熱水、蒸汽(區(qū)域供熱)、冷水(區(qū)域供冷)、用電(通常稱(chēng)微網(wǎng))、或者是綜合供應(yīng)。
區(qū)域能源系統(tǒng)可以是鍋爐房供熱系統(tǒng);冷水機(jī)組供冷系統(tǒng);熱電廠系統(tǒng);冷熱電聯(lián)供系統(tǒng);熱泵供能系統(tǒng);太陽(yáng)能供能系統(tǒng);風(fēng)電系統(tǒng)等等。所用的能源還可以是:燃煤、燃油、燃?xì)?、可再生能源(太?yáng)能熱水系統(tǒng),地下水源熱泵系統(tǒng),地表水源熱泵系統(tǒng),污水源熱泵系統(tǒng),地能熱泵系統(tǒng),光伏發(fā)電系統(tǒng),風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng))、生物質(zhì)能等。這些服務(wù)的不同形式通常是平行運(yùn)行,服務(wù)相同建筑物的部分或全部。應(yīng)利用當(dāng)?shù)氐臈l件和應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)貑?wèn)題,專(zhuān)門(mén)地設(shè)計(jì)區(qū)域能源系統(tǒng)。
區(qū)域能源系統(tǒng)要適合特有的情況,能夠滿足特定的當(dāng)?shù)囟喾N需求(例如準(zhǔn)確可靠的醫(yī)院需求)或者相適應(yīng)當(dāng)?shù)靥赜械馁Y源條件(例如燃燒當(dāng)?shù)乜捎玫纳镔|(zhì))。為了提供這些能源服務(wù),通常區(qū)域能源系統(tǒng)圍繞作為系統(tǒng)心臟的中心站建設(shè)。一旦中心站運(yùn)行,能量通過(guò)管線或電線易于與建筑物連接。為了提供這些能源服務(wù),通常區(qū)域能源系統(tǒng)圍繞作為系統(tǒng)心臟的中心站建設(shè)。一旦中心站運(yùn)行,能量通過(guò)管線或電線易于與建筑物連接。很像人的血管系統(tǒng),通常管線以閉式方式運(yùn)行,從中心站輸送熱水到建筑物用戶(hù),然后涼水返回心臟再加熱,往復(fù)循環(huán)。區(qū)域能源系統(tǒng)可以利用當(dāng)?shù)氐目稍偕Y源,通過(guò)高效率的中心站對(duì)綜合建筑物(工業(yè)、商業(yè)、住宅)供冷與供熱。
三、我國(guó)能源消耗現(xiàn)狀
目前中國(guó)能源消耗高、環(huán)境壓力大。世界能源平均利用效率為5 0 . 3 2 %,其中,我國(guó)為36.81%,印度為39%,美國(guó)為51%,日本為56%,丹麥為72%;為應(yīng)對(duì)全球氣候變化我國(guó)政府承諾:到 2 0 2 0 年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比2005年下降40%-45%,其中節(jié)能提高能效貢獻(xiàn)率要達(dá)到8 5%以上。2 0 0 9年國(guó)際能源署發(fā)布報(bào)告稱(chēng),中國(guó)消費(fèi)了32.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,而美國(guó)消費(fèi)了31.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,中國(guó)成為全世界第一大能源消費(fèi)國(guó)。2012年我國(guó)一次能源消費(fèi)量3 6 . 2億噸標(biāo)煤,消耗全世界2 0 %的能源(消費(fèi)了全世界煤炭的一半),單位 G D P 能耗是世界平均水平的2.5倍,美國(guó)的3.3倍,日本的7倍,同時(shí)高于巴西、墨西哥等發(fā)展中國(guó)家。中國(guó)每消耗1噸標(biāo)煤的能源僅創(chuàng)造14000元人民幣的GDP,而全球平均水平是消耗1噸標(biāo)煤創(chuàng)造25000元GDP,美國(guó)的水平是31000元GDP,日本是50000元GDP。為解決當(dāng)前問(wèn)題,發(fā)展區(qū)域能源已經(jīng)勢(shì)在必行。
四、我國(guó)發(fā)展區(qū)域能源的意義與必要性
1、區(qū)域能源能夠控制能源消費(fèi)增加過(guò)快,降低能耗
區(qū)域能源實(shí)現(xiàn)多種能源的科學(xué)、合理、綜合、集成的應(yīng)用,在需求側(cè)——應(yīng)用側(cè)實(shí)現(xiàn)品位對(duì)應(yīng),溫度對(duì)口,梯級(jí)利用,多能互補(bǔ),可以使各種能源得到適得其所,發(fā)揮其特長(zhǎng),可降低總能耗,降低單位產(chǎn)品的能耗,降低單位 GDP的能耗。
2、區(qū)域能源能夠提升能源利用效率
能源革命的目標(biāo)就是要提高能源利用效率,區(qū)域能源科學(xué)合理用能,實(shí)現(xiàn)能源的對(duì)應(yīng)、對(duì)口、梯級(jí)、綜合利用,把一次能源多級(jí)梯次利用,把各種能源綜合、集成利用,把能源“吃干、榨盡”,用最少的能源,完成更多的工作。把我國(guó)的能源利用率從 36% 逐步提升到50% → 72% → 90%。
3、區(qū)域能源能夠推動(dòng)能源消費(fèi)革命
區(qū)域能源能夠推動(dòng)能源方式的改變,把能源用到合理、合適的地方。例如把供暖溫度由95℃降到 75℃→ 60℃→ 50℃ ;供暖不用一次燃燒能源的 1000 ℃。 用吸收式熱泵提升工業(yè)20 ~ 40℃余熱、廢熱至 50 ~ 60℃,滿足供熱需要。
4、區(qū)域能源能夠推進(jìn)能源供給革命
區(qū)域能源能夠督促用戶(hù)選擇利用效率高的能源形式。不同的產(chǎn)業(yè)需要不同種類(lèi)的能源,例如工業(yè)冶煉、鑄壓必須用一次高溫的能源,服務(wù)紡業(yè)的洗染可以用低品低溫的余熱、廢熱。居民供暖、地板輻射用30~40℃熱水;暖風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管用50~55℃熱水;散熱器用75~55℃熱水;區(qū)域能源為用戶(hù)的多種選擇提供了可能。
5、區(qū)域能源推進(jìn)天然氣的梯級(jí)綜合利用,實(shí)現(xiàn)“三聯(lián)供”
天然氣是一種高效清潔的化石能源,是下一代人類(lèi)社會(huì)的主打能源。但現(xiàn)在人們更多的是將它們一次就燒掉了,不僅能效低(僅有40%左右),而且排放污染也高。為實(shí)現(xiàn)天然氣的綜合梯級(jí)利用,世界各國(guó)都在大力發(fā)展天然氣的分布式能源。利用天然氣的高品位——發(fā)電產(chǎn)生高品位二次能源;再利用天然氣發(fā)完電的余熱——低品位,為各種產(chǎn)業(yè)和建筑提供能源。實(shí)現(xiàn)汽、熱、電“三聯(lián)供”,梯級(jí)利用天然氣能效可達(dá)90%以上。區(qū)域能源為天然氣分布式能源提供了廣闊的空間,它不僅可以自己形成獨(dú)立的能源系統(tǒng),同時(shí)它還可以和其它形式的能源集成為一個(gè)綜合高能效的系統(tǒng)。
6、區(qū)域能源能夠大力發(fā)展利用可再生能源
少用或不用一次化石能,少燒或不燒可燃物質(zhì)獲得能源,是節(jié)能減排追求的目標(biāo)。可再生能源的利用提供了這種可能:太陽(yáng)能可直接轉(zhuǎn)化為電能或熱能;風(fēng)能可轉(zhuǎn)化為熱能;地?zé)崮芸赊D(zhuǎn)化為電能或熱能等等。但是可再生能源轉(zhuǎn)化的能源,多是低品位、不連續(xù)、不穩(wěn)定的。人類(lèi)利用可再生能源時(shí)都要考慮輔助措施或輔助能源。區(qū)域能源為可再生能源在區(qū)域中的利用提供了這種可能和保證。
7、區(qū)域能源能夠大力發(fā)掘、利用各種低品位能源
各種余熱、廢熱及淺層地能等的低品位熱的數(shù)量是人類(lèi)社會(huì)消耗有效能源的許多倍,但是目前利用率很低,浪費(fèi)很大。在區(qū)域能耗中,需要量最多、最大的還是低品位能源,特別是建筑用能。所以區(qū)域能源可以很好地應(yīng)用低品位能源,把發(fā)掘出來(lái)的各種低品位熱用于區(qū)域能源。
五、發(fā)展區(qū)域能源需要的條件
1、區(qū)域能源要求有現(xiàn)代的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制
能源是一種商品,可以在市場(chǎng)上自由交易,但目前在我國(guó)還不能完全做到,因?yàn)槲覀冋麄€(gè)國(guó)家的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制還不夠完善,還帶有一些計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。油、氣、電、熱還沒(méi)有完全體現(xiàn)它們的商品屬性,還不能進(jìn)行市場(chǎng)交易,區(qū)域能源要求建立平等、合理的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)體制。
2、區(qū)域能源要求實(shí)現(xiàn)能源管理機(jī)制的革命
區(qū)域能源可以在一個(gè)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種能源管理體制的協(xié)調(diào)融合,形成一個(gè)有機(jī)一體的管理體制,同時(shí)也就要求在更大范圍內(nèi)甚至全國(guó)建立健全適合中國(guó)特色的能源管理體制和機(jī)制。
3、區(qū)域能源推進(jìn)要求能源價(jià)格的革命
區(qū)域能源是多品種、多品位能源在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用,所以各種能源應(yīng)該有一個(gè)合理的價(jià)格,應(yīng)該按質(zhì)論價(jià)、市場(chǎng)定價(jià)、隨行就市。而目前我國(guó)還沒(méi)有建立起這樣一個(gè)能源價(jià)格的定價(jià)機(jī)制,水、煤、氣、電、熱如何定價(jià)?要平衡各方利益,從長(zhǎng)計(jì)議推進(jìn)能源價(jià)格的革命。
4、區(qū)域能源要求完善能源的法律法規(guī)
能源的規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理和服務(wù)都應(yīng)該有法律法規(guī)來(lái)指導(dǎo)和制約,過(guò)去我們只有行業(yè)的、條條的、地區(qū)的、塊塊的,供電、供熱、供氣的規(guī)定、規(guī)范,缺乏總體的、全面的能源法律法規(guī),缺乏適用于區(qū)域能源的相關(guān)法律法規(guī)。只有完善了區(qū)域能源的法律法規(guī),才能真正推進(jìn)節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)高能效。
5、區(qū)域能源應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)引進(jìn)國(guó)際能源的新概念、新理念、新觀念
國(guó)際上區(qū)域能源發(fā)展有一百多年的歷史,有很多理念和概念值得我們學(xué)習(xí)應(yīng)用。例如城市能效、區(qū)域能效、行業(yè)能效、系統(tǒng)能效等等;再如品位對(duì)應(yīng)、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用等等,加強(qiáng)與國(guó)際上在區(qū)域能源方面的合作就首先要學(xué)習(xí)理解先進(jìn)的概念、理念、觀念。
6、區(qū)域能源推進(jìn)能源國(guó)際合作
區(qū)域能源與國(guó)際合作就要學(xué)習(xí)國(guó)際上先進(jìn)的能源技術(shù),能源的生產(chǎn)技術(shù),轉(zhuǎn)換技術(shù),應(yīng)用技術(shù),運(yùn)行管理技術(shù),運(yùn)營(yíng)服務(wù)技術(shù),若實(shí)現(xiàn)能源革命必須掌握先進(jìn)的技術(shù),改進(jìn)我們的技術(shù),革現(xiàn)有技術(shù)的命,包括軟硬件。國(guó)際合作離不開(kāi)人才的交流和培養(yǎng),應(yīng)該完善我們的能源行業(yè)人才培養(yǎng)體系,編寫(xiě)系統(tǒng)、統(tǒng)一的教材,特別是運(yùn)營(yíng)管理方面加強(qiáng)人才的培養(yǎng),把人送出去參加國(guó)際上一些能源企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理。
7、區(qū)域能源呼喚有國(guó)際水平的能源裝備
區(qū)域能源提高能源效率,實(shí)現(xiàn)能源的綜合、集成利用,對(duì)各種能源都要吃干榨盡,對(duì)各種利用技術(shù)和設(shè)備都要高效率、低排放。高品位、高溫的能源轉(zhuǎn)換為低品位、低溫的能源比較容易實(shí)現(xiàn),但將大量低品位、低溫的能源轉(zhuǎn)換為我們需要的能源,這需要更過(guò)的新技術(shù)、新裝備。所以必須有世界當(dāng)今一流的能源生產(chǎn)、使用、轉(zhuǎn)換的裝備,而且是有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的,區(qū)域能源推動(dòng)能源裝備生產(chǎn)、利用的革命。例如:在燃機(jī)、制冷機(jī)、余熱回收等方面的裝備,再如采集井能源采集方面的系統(tǒng)設(shè)備等。
六、區(qū)域能源的發(fā)展與展望
在2015年6月29日生態(tài)文明貴陽(yáng)國(guó)際論壇2015年會(huì)上,聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布了《城市區(qū)域能源:充分激發(fā)能源效率和新能源的潛力》報(bào)告中文版。這一報(bào)告選取包括中國(guó)鞍山內(nèi)在的全球45個(gè)區(qū)域能源利用示范城市,為世界各國(guó)城市的能源利用和轉(zhuǎn)型提供了參考。主題論壇中,聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署技術(shù)、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)司長(zhǎng)麗嘉諾娜表示,目前城市能源的一半用于供暖和制冷,現(xiàn)代化的區(qū)域能源體系,將是降低能源需求的關(guān)鍵?!秷?bào)告》中選取了45個(gè)做區(qū)域能源最成功的城市,已經(jīng)有了區(qū)域能源利用的最佳實(shí)踐。這些經(jīng)驗(yàn)告訴我們,區(qū)域能源是一個(gè)非常好的嘗試,
并且可以為全世界有意試驗(yàn)區(qū)域能源利用的城市提供范例。
區(qū)域能源為能源與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合提供了廣闊前景,區(qū)域能源為多能源同時(shí)供應(yīng)給多用戶(hù)的多種需求提供了可能,在一個(gè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)這種功能,沒(méi)有信息的支撐是不可能的。當(dāng)能源已經(jīng)危及到生存和發(fā)展,能源革命的號(hào)角已響起,我們應(yīng)該用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造能源,開(kāi)啟能源革命。
源自_《中國(guó)地能》雜志