区域能源规划要点ppt课件.ppt

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1、2013年第五届中国地源热泵行业高层论坛 2013年8月2224日 天津 全国区域能源专业委员会理事长 许文发 教授,区域能源规划要点,发展分布式能源必须先做能源规划,目录,区域能源规划要点,2,区域能源,1,3,区域能源规划,4,4,1 区域能源,区域供暖、区域供冷、区域供电以及解决区域能源需求的能源系统和它们的综合集成统称为区域能源。这种区域可是：行政划分的城市和城区；也可是一个居住小区或一个建筑群；还可是特指的开发区、园区、等等。能源系统可以是锅炉房供热系统；冷水机组系统；热电厂系统；冷热电联供系统；热泵供能系统；等等。所用的能源还可以是：燃煤系统；燃油系统；燃气系统；可再生能源系统（太

2、阳能热水系统，地下水源热泵系统，地表水源热泵系统，污水源热泵，土壤源热泵系统。光伏发电系统，风力发电系统；等等。）生物质能系统等等。 总之，人类社会发展至今所有一切用于生产和生活的能源，在一个特指的区域内得到科学的、合理的、综合的、集成的应用，完成能源生产、供应、输配、使用和排放全过程，称之为区域能源。,1.1 什么是区域能源？,1.1.1 区域： 一个特指的范围；可以是一个城市、一个城区、一个街区、一个建筑群、一栋建筑；还可以是开发区、生态区、低碳区。1.1.2 能源： 可以是一次能源，自然形成的不可再生的化学矿物能源，如煤碳、石油、常规天然气（石油天然气）、非常规天然气（页岩气、煤层气）；

3、二次能源，由一次能源转换出了电能、热水、蒸汽、各种热媒等；可再生能源、太阳能、风能、水力位能、地热能等；以及各种余热废热；还包括各种高品位能源和各种低品位能源。,1 区域能源,1.1 什么是区域能源？,1.1.3 供能系统： 可以是燃煤锅炉房供热系统、燃气锅炉房供热系统、燃煤发电厂系统、燃气发电厂系统、各种热电厂系统、冷热电联供系统、各种热泵供能系统等。1.1.4 区域能源用户： 可以是建筑用能，包括建筑用电、暖通、空调、热水、蒸气；还可以是产业用能，包括在区域中各种产业需要的能源、冷、热、电等；还可以是交通用能，包括在区域中为交通工具提供的各种能源，例如为电动车辆充电系统等等。,1 区域能源

4、,1.1 什么是区域能源？,国际区域能源协会是1909年成立的，它致力于促进它的会员在提供可靠的、经济的、高效率的、对环境有利的、正确的区域能源方案方面，成为行业领先者。通过区域供冷、供热与热电联产的先进技术，促进能源效率和环境质量的提高。20世纪中期发达国家就已经认识到了区域能源所带来的经济效益，欧洲很多国家就大力发展区域供热，到70年代开始发展区域供冷，同时推进热电联产。 20世纪末，世界各国都已经认识到能源消耗带来的环境问题，同时也在认识到了能源供应和使用的科学合理会带来更好的环境效益。一些发达国家已经开始综合的集成的使用能源。以这样的观点来认识和发展区域能源，就使得区域能源在21世纪初

5、进一步得到发展的机遇。美国的学者认为：美国是否能实现减少二氧化碳排放的目标，取决于增加应用区域能源的幅度和可行性。欧洲的经验证明，建立区域能源系统是减少二氧化碳排放不可或缺的方法、并且经济实惠节省开销。,1 区域能源,1.2国际上对区域能源的认识,国际区域能源协会第104届年会和贸易展览区域能源/CHP2013基于能效的建筑，价值传递,国际区域能源协会：1909建立， 到2013已 104 年属于501(c)6 行业协会（注：非盈利组织）包括26个国家2000+ 会员涵盖56% 末端用户; 主要位于北美，欧洲。包括众多主要的公立与私立大学、事业单位、企业。,3 主导机构因素,3.1 国际能源形

6、势、页岩气、IDEA年会,1.2.1 人类社区发展、生产生活的主观需求： 人类自产生那 一刻就是群居，随着人类社会的进化，为满足这种群居的需求，出现了各种形式区域，发展至今天就出现了，功能越来越完善的种种区域，这些区域要满足人类生产、生活的需要就必须有能源的供应。1.2.2 中国的城市化进程需求发展区域能源： 当今在中国，老城区的改造，新城区的建设，新的城镇在建设发展，这些建设中都离不开能源的建设。,1 区域能源,1.2国际上对区域能源的认识,1.2.3 区域能源以它对各种能源的综合、集成、科学、合理的应用受到青睐。区域能源可以使各种高低品位能源在它的区域内科学、合理、综合、集成、梯级应用，以

7、达到节能、减排的效益。 1.2.4 区域能源以它对区域内各种能源用户需求，综合、集成分析，将各种负荷、错时、错峰及不同入住率同时考虑以降低能源系统的装机容量，增加系统的运行时间和能源综合利用率，达到节能减排效果。 1.2.5 区域能源的综合节能减排效益，现已被世界各国公认，纷纷采取不同的方式应用，而且推广越来越广泛。区域供热、区域供冷、区域供电、区域综合供冷、供热、供电等等。,1 区域能源,1.2国际上对区域能源的认识,1 区域能源,中国城镇化加速发展，城镇成为了能耗和碳排放的主要区域,城镇化加速发展。2010年中国城镇化率已达到49.7%，城镇人口达到6.66亿，共有657个城市（建制市）、

8、1578个县（含自治县）和19410个镇。20002010年，中国城镇化率年均增长1.36%（3.72+49.7=53.42），城镇人口平均每年增加2017万人中国在区域空间上已经形成了长三角、珠三角和京津冀等三个大的城镇密集地区，以及辽中南、中原、山东半岛、武汉、长株潭、成渝、关中天水、闽东南、环北部湾等城镇群。这种以一个或多个城市为核心，多个城镇共同组织的城镇密集地区和城市城镇群，已经成为各地重要的经济增长极，对区域发展发挥了强大的辐射带动作用,快速城镇化在有力推动中国经济、社会发展的同时，也导致了人口、经济和交通等能源消费因素向城镇地区的高度集中，使其成为了中国能耗和碳排放的主要区域,人

9、们在利用大自然提供的能源进行生产生活，这能源包括一次性的化石能源；煤炭、石油、天然气等等；也包括可再生能源：太阳能、水利位能、风能、地热能等等。 不论利用那一种能源，都存在着怎么才能利用得更好，就是利用率最高，产生的危害最少。存在着合理利用、科学利用的方式方法问题；要实现合理、科学利用能源，就要综合考虑，采用集成的手段。 什么是合理用能、科学用能、综合用能、集成用能呢？,1 区域能源,1.3区域能源对节能减排的重要意义,1.3.1合理用能、科学用能、综合用能、集成用能,1.3.2区域能源可以提高能源综合利用率降低排放,22,能源形势,中国能源环境形势：能耗高、环境压力大世界能源平均利用效率：5

10、0.32%，我国36.81%；世界平均每百万美元GDP耗能：2.49吨油当量，我国7.18吨油量；为应对全球气候变化我国政府承诺：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40-45，其中节能提高能效贡献率要达到85以上。关键问题：提高能效、减少排放（节能减排）,1 区域能源,1.3区域能源对节能减排的重要意义,能源是分品位的，不论是一次能源，还是二次能源（经一次能源转换产生的；电、蒸汽、热水，冷水等等）。能源依据他在自然界里的存量，它所产生能量的多少，它所产生能量的级别（温度），它所能转换成其它能源形式的多少，他能被梯级利用得次数多少，它对自然环境所造成的影响，利用它所需成本

11、等等。来分为高低品位的。例如：天然气比煤炭的品要高；因为天然气的利用成本较低，可梯级利用次数多，产生的污染少等等。再如：电能比50热水品位要高；因为电能可转成许多其它形式的能源：光能、化学能、机械能、热能等等；而50热水只能用来采暖空调或做生活热水。 合理用能、科学用能、综合用能、集成用能就是高品位能源用在高品位处。低品位能源用在低品位处，不能高能低用。,1 区域能源,1.3区域能源对节能减排的重要意义,1.3.3品位对应,人们在生产生活中对用能的温度的需求是不同的，例如：对环境舒适温度需求，夏季是24-26；冬季是18-20；对生活热水的需求是50左右；对烹饪温度是100-几百度；对发电需求

12、是几百度到上千度；对各种生产工艺要求的温度也是由几十度到几百度再到上千度不等的。 合理用能、科学用能、综合用能，集成用能就是根据实际生产生活需求来供应温度对口的能源。做到高温能源用到高温处，低温能源用到低温处，不能高能低用。,1 区域能源,1.3区域能源对节能减排的重要意义,1.3.4温度对口,自然界中有存在很多高品位的能源，他们可以产生温度很高的二次能源，但在人们利用的初始阶段，都被忽视了。例如20世纪40-50年代，在燃煤发电的能源系统中，燃煤的发电效率只有30-35%左右，剩余的能量完全排放掉了，煤炭在发电过程中只被利用了一次。后来人们发明了热电联产，将发完电的余热用来解决区域供热，燃煤

13、的利用率提高到了70-80%左右，实现了燃煤的两次利用。一次用高温段发电，再一次用余热段供热，实现梯级利用。,1 区域能源,1.3区域能源对节能减排的重要意义,1.3.5梯级利用,由于节能减排形势的紧迫，目前很多项目中出现了各种形式能源的综合利用，取长补短，共同达到保护环境节约资源的目的。例如用一次能源为主，可再生能源为辅的区域能源系统；或是可再生能源为主，一次能源为辅的区域能源系统；冷热电三联供系统与热泵系统综合的区域能源系统等。 所有的这些综合利用能源系统的初衷和目标就是以最小的能源消耗，最少的排放达到最佳的能源利用效果。例如：天然气锅炉一次燃烧采暖排放NOx为几百到上千PPm，天然气冷热

14、电三联供梯级利用排放NOx为几个到几十个PPm。,1 区域能源,1.3区域能源对节能减排的重要意义,1.3.6综合利用,若达到最佳的节能减排效果，仅单独用一种设备，用一个系统，用一转市术是不能完全实现的。节能减排来到二十一世纪，要求进行对各设备系统、技术进行综合，集成，互相补充完善达到最优的效果。例如：冷热电三联供系统与热泵系统集成，达到经济，节能，减排的理想效果。,1.3.7集成用能,2 区域能源规划,人类根据生产和生活的需要出于各种目的将地球划分为各种各样的区域，为着这些区域的发展和建设编织着各方面的规划，绘制着各种各样的蓝图。对这些区域有各种各样的需求，但能源的需求是首当其冲的。人类的现

15、代文明没有能源保障是不可能的。因此无论是什么功能的区域，能源的需求和供应是首先要考虑的。区域能源规划就是对你所选定的区域的能源需求和供应在建设或开发（或是在扩充、改造）初期有一个计划。对能源需求的种类：品位、数量、使用的特点、时间、价格以及排放等有一个预期；对能源供应的可能有一个展望，包括：能源资源的情况，可利用的情况，利用的成本分析；还要对在本区域所采用的能源技术有一个技术经济的分析对比；当然不能忘了能源消耗给环境带来影响的分析。区域能源规划是一个专业性很强的工作，它需要既懂得规划又要懂能源、环保和经济方面的专家团队来完成。当然它还要和区域在其它方面的规划很好协调。,2.1什么是区域能源规划

16、,区域能源规划应该服从于城市规划，应该包含在城市规划中。“中华人民共和国城乡规划法”规定：“制定和实施城乡规划，应当遵循城乡统筹，合理布局、节约土地、集约发展和先规划后建设的原则，改善生态环境，促进资源、能源节约和综合利用，保护耕地等自然资源和文化遗产，保护地方特色，民族特色和传统风貌，防止污染和其他公害，并符合区域人口发展，国防建设、防灾减灾和公共卫生、公共安全的需要。”国家的规范也对城市规划的具体内容作了详细规定（见附件）在过去的有关规划的标准规范中，没有对区域能源规划提出过明确具体要求和规定，这就要求我们能源工作者积极主动地做好这方面工作，使区域能源规划纳入国家要求的规划的正式内容中。,

17、2 区域能源规划,2.2区域能源规划与城市规划的关系,2.3.1能源需求侧在所规划的区域中，各种能源用户对能源的需求应该包括本规划中；包括：能源的种类、品位、温度、数量、功能、用能的时间、季节等等。2.3.2能源供应侧在所规划的区域中；各种能源资源的情况；一次化石能源，二次转换能源，可再生能源，可用的低品位能源。包括品位、数量、可利用性。可选用的技术、设备。,2 区域能源规划,2.3区域能源规划该有哪些内容？,2.3.3能源的梯级利用一次能源的梯级利用转换的选择，转换输配系统的确定，梯级利用怎样实现？多种能源怎么综合利用？不同品位能源怎样集成？所选用的技术和设备，组成一个怎样的系统？区域能源系

18、统能源中心的运行策略。与城市公共能源的关系。2.3.4节能减排效益分析对区域能源系统的能源消耗总量，排放总量分析计算；以一次能源为基准计算能源总利用率。2.3.5对方案总体进行技术经济分析（也可对多个方案进行比较）对单位能耗的投资、运行费、回收年限等进行财务分析。,2 区域能源规划,2.3区域能源规划该有哪些内容？,2.4.1城市规划中的专业规划；在现行的国家关于城市规划的规范、标准中，都要求在城市规划中除了要有总体规划外，还要有各种专业规划，其中关于能源方面的规划有：城市电力专业规划，燃气专业规划，供热专业规划，给排水专业规划等但它们都是一个专业的规划，而不是综合考虑的能源总体规划。,2 区

19、域能源规划,2.4区域能源规划不同于：,2.4.2电力系统的热电联产规划；为了建设热电厂，发展热电联产，实现城市集中供热，电子系统在拟建热电厂之前都要为要建热电厂的区域做一个热电联产规划，只为发展热电联产。,2.4.3分布式能源规划；为发展分布式能源，实现能源的高效利用，特别是对天然气的梯级利用，近年来很多燃气三联供次日放让初期都要做能源规划，但是一次能源燃气的利用规划，很少综合考虑其他能源；可再生能源各种余热低品位热源。,2 区域能源规划,2.4区域能源规划不同于：,2.4.4可再生能源在建筑中应用规划；近十年国家大力推进可再生能源利用，特别住建部和财政部大力支持可再生能源在建筑中应用的示范

20、，近四百个项目，近百个城市取得重大的成效。在这些示范的初期都要做“可再生能源在建筑中应用规划”，这只是一个可再生能源的应用规划，而不涵盖其它种类的能源应用规划。,3 区域能源规划要点,3.1 制定区域能源规划总则；3.2 制定能源规划的总体目标3.3 介绍区域概况 重点了解区域内和周边地区的自然生态环境，在能源规划中提出合适的能源综合利用方案，对环境影响作出合理的评估3.4 进行区域用能统计 区域内用能的统计、分类，重点解决各类用能需求的能源品位以及相互关系。 按建筑用能，产业用能，交通用能等三大类分别统,3.5 说明区域内现有能源供应情况 重点说明区域内现有能源供应情况，并结合区域 内新增用

21、能需求对现状的影响3.6 制定建筑主体节能规划； 3.7 制定区域能源高效利用的规划方案 温度对口、品位对应、梯级利用、综合用能，集成用能3.8 制定可再生能源利用的规划方案说明可再生能源利用的条件和目标说明可再生能源利用方案及技术经济性风力发电，垃圾资源化，太阳能利用和发展计划,华南理工大学建筑设计研究院,34,3.9 制定能源供应系统规划； 制定分布式能源站及冷热电联供规划 制定区域供冷系统规划 制定集中供热. 生活热水系统规划 制定蓄能技术的应用及规划3.10 说明 能源规划方案的环境效益，以及对周边地区节能减排的贡献3.11 说明区域能源规划的经济性,华南理工大学建筑设计研究院,35,

22、主要工作内容,3.12 制定规划实施进度、明确可落实技术3.13 进行 能源系统运营机制的研究及建议；引进区域性能源服务运营公司的运营模式进行区域能源系统开发建设及建议理顺区域能源生产、运营机构与现行电力公司的关系,华南理工大学建筑设计研究院,36,4 区域能源与分布式能源,4.1.1分布式能源一般是指独立于大供电系统之外，既发电又供冷供热的分散能源系统，它是区域能源中的一种形式。4.1.2区域能源包函了在本区域中应用的各种能源形式，包括一次能源,二次能源，可再生能源；高品位能源，低品位能源；梯级利用，综合利用的能源等等。 4.1.3分布式能源为区域能源提供了合理用能科学用能的一种机遇和形式,

23、4.1区域能源与分布式能源的区别,燃煤发电厂发电的利用效率一般在35%；热电联产机组的利用效率一般在45%以上；燃气蒸汽联合循环机组利用效率一般在55%以上；天然气分布式冷热电联供，实现了能源梯级利用，利用效率可达70%95%。,我国城市能源前景,发展分布式能源,4.1.4冷热电联供提高能源综合利用率,大学城分布式能源站生产运行情况,大学城能源站以天然气为一次能源，通过燃气-蒸汽联合循环机组发电，利用发电后的尾部烟气余热生产高温热媒水和余热锅炉低压蒸汽制备生活热水和空调冷冻水，向周围用户提供电、热、冷，是典型的分布式能源系统。大学城分布式能源系统建设在大学城区域负荷中心，实现区域内所需各种能源

24、的就地生产、就地供应，最大限度地减少了能源输送损耗。,大学城能源站将高品位的一次能源用于发电，低品位的高温烟气用于二次发电和供热制冷，实现了一次能源的梯级利用，系统的综合能源利用效率达到78%。而且经余热利用后，余热锅炉排烟温度由140降至90左右，对环境的影响降至最低。,大学城能源站生产运行情况,实现能源高效梯级利用，能源综合利用效率高达78%：-燃机发电做功，燃机发电效率41%；-燃机发电做功后产生的500 高温余热，带动蒸汽机组发电做功能源效率26%;-从余热锅炉抽低压蒸汽供应热水及低压蒸汽，能源利用效率6%；-通过热水型溴化锂机组制冷，能源利用效率3%；-排放到大气的130 高温烟气，

25、通过换热制成90-95 的烟气热媒水，能源利用效率2%,4.2.1冷热电需求侧基础负荷一定要准确，同时工作系数要合理恰当。各个用户用能规律清晰。 4.2.2分布式能源站一定要有分季节分时段详细的运行策略，每一步都有明确的目标为依据。 4.2.3天然气燃烧尾气的物理热要设法回收，既冷凝热回收。,4 区域能源与分布式能源,4.2对分布式能源的几点思考,4.3.1不当作商，当游商。要搞营销，要拉客户。 4.3.2不只买电，什么能源都买：冷热电热水蒸汽 等 4.3.3不要只考虑发电的效益，要考虑能源梯级利用的综合效益。 4.3.4不要以发电企业的思维来考虑问题，要以一个能源供应商视野来分析自己的市场，

26、占领市场。4.3.5不要只盯住发一度电多少钱，要计算一立方米天然气一共赚了多少钱。 4.3.6除了煤，天然气和电以外，还有可再生能源，各种低品位的余热，废热。记住电力系统作蓄冰工程历史。,4 区域能源与分布式能源,4.3电力企业参与分布式能源，区域能源的建议,4.4.1 热泵技术是发掘利用低品位能源最得力的手段。 4.4.2 区域能源中的低品位能源利用主要依靠热泵技术。4.4.3 若要实现高品位能源的梯级利用离不开热泵，热泵可将高品 位能源被利用一两次后的余（废）热再利用。4.4.4 可以用热泵为主其他 形式为辅实现集成的区域能源系统。,4 区域能源与分布式能源,4.4热泵技术是区域能源的重要

27、组成部分,4.5.1蓄能技术可以将区域能源中暂时不用的能源冷和热蓄存起来，实现冷热电负荷的移峰填谷，提高能源的利用率，提高能源供应安全保障度。4.5.2蓄能技术可以实现各种品味能源之间的转换，实现错时错峰和分区供应。4.5.3蓄冷技术，特别是冰蓄冷技术，可以大大地降低设备装机容量，利用低谷电量，提高品质冷冻水，提高空调品质。,4 区域能源与分布式能源,4.5蓄能技术是区域能源的重要组成部分,4.6.1技术发展使建筑能源多元化； 4.6.2经济发展使社会资金寻找新的增长领域； 4.6.3节能减排要求科学，合理，综合，集成利用能源；4.6.4落后的技术，设备，系统逐渐被淘汰；4.6.5各种新能源不

28、断被发现，可再生能源应用越来越广泛；4.6.6调整能源结构，限煤改气，发展分布式能源；,4 区域能源与分布式能源,4.6区域能源行业正在重新洗牌,中国的能源结构与世界水平比较,2我国城市能源前景,以煤为主是我国发展的最大难题之一,中国能源消费长期以煤为主，带了严重的问题，是绿色发展的最大障碍煤炭消费量占全球接近50%大部分的新增消费量在中国1981年到2009年全球煤炭累计增长了32.4亿吨我国为24,7亿吨，占76%2005年以来煤炭新增更是占了世界的80%以上80% 的大气污染和50%水体污染是煤引起的煤炭生产引发的安全问题、地质灾害问题都是中国政府十分头疼的事情由于以煤为主，中国和美国能

29、源消费量十分接近，但是温室气体排放量比美国高出15%,2 我国城市能源前景,48,能源形势,世界能源平均利用效率：50.32%，我国36.81%；世界平均每百万美元GDP耗能：2.49吨油当量，我国7.18吨油量；为应对全球气候变化我国政府承诺：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40-45，其中节能提高能效贡献率要达到85以上。关键问题：提高能效、减少排放（节能减排）,我国城市能源前景,中国能源环境形势：能耗高、环境压力大,2020年GDP能源强度指标的分解,天津、上海、江苏、浙江、广东,18%,北京、河北、辽宁、山东,17%,山西、吉林、黑龙江、安徽、福建、江西、河南、湖北、湖南、重庆、四川、陕西,16%,内蒙古、广西、贵州、云南、甘肃、宁夏,15%,海南、西藏、青海、新疆,10%,地区,“十二五”单位GDP能耗下降率指标,省市,谢谢！,许文发 :13910163921 ,