【城市能源规划智见】地热+建筑成为园区清洁化建设“新风尚”

编者按：国网（苏州）城市能源研究院城市能源规划咨询中心主要聚焦于园区级和区县级综合能源系统规划、商业模式分析、体制机制分析以及配套展示宣传等领域，根据城市能源系统的主要构成和功能，重点从电力、热力、建筑、交通等专业领域开展深入研究，实现从理论研究到落地应用的贯通。本专栏将围绕园区级和区县级综合能源规划关键问题，从理论研究、模型方法和经验实践等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。

文章导读：地热资源作为一种新型可再生能源，主要包括浅层地温能、水热型地热资源及干热岩地热资源三部分，其利用方式主要有地热发电、地热供暖、温泉沐浴和地热养殖。目前，我国仅地热能供暖面积已超过1.5亿平方米，地源热泵装机容量达到2万兆瓦，形成了一系列较为完备的地热能开发利用新技术，培育了一大批技术先进、实力过硬的地热开发利用企业，打造了以“雄县模式”为代表的地热能科学、高效、可持续开发利用模式。因此，研究地热水源丰富型园区能源系统特征对指导该类园区能源规划具有重要意义。

地热+建筑成为园区清洁化
建设“新风尚”

陈杰军

国网（苏州）城市能源研究院

一、利用地热水源资源的低品位特性，匹配建筑暖通负荷为主的园区能源需求，助推园区清洁化发展

      地热水源丰富型园区依靠其资源特性多发展旅游、商务、居住等功能性产业，形成了以机关、学校、医院、福利院等公共建筑以及居民建筑为主的建筑格局。从经济发展来看，此类园区处于城镇化后期阶段，经济发展潜力大，未来创新型经济将成为主要发展引擎。从能源消费来看，此类园区能源消费主要集中在建筑领域。同时，随着未来经济水平和人民美好生活需求的上升，园区能源需求增长空间大。

      在国家绿色发展以及园区高质量发展的背景下，园区应积极采用绿色建筑提高自身绿色发展水平，构建生态宜居宜业的城市环境。地热水源资源冬季温度较外界环境温度略高，夏季较外界环境温度略低，能够提供稳定的冷热源，保障热泵机组的高效率运行，满足园区建筑暖通空调低品位能源需求。此外，通过热泵技术进行采集为建筑物供暖制冷，较常规供暖技术节能50%—60%，运行费用降低约30%—40%。因此，此类园区应充分利用地热水源资源，匹配建筑暖通空调负荷需求，加快园区清洁化进程。

二、充分挖掘园区地热水源资源，综合利用太阳能、空气能、天然气等清洁能源，打造园区清洁低碳、安全高效的能源供应系统

      地热水源丰富型园区能源利用应坚持“一能尽用、多能协同”的原则，充分挖掘园区地热水源资源，综合利用其它清洁能源协调运行，进而建设绿色低碳、安全高效的园区能源体系。

      围绕“一能尽用”原则，应根据规划园区地热水源资源禀赋以及工程经济性，合理选择浅层地热型地源热泵、地下水源型水源热泵、地表水源型水源热泵、污水源型水源热泵等共四种地热水源利用技术满足园区基本暖通空调负荷需求对于水源热泵，还需考虑水质情况，适应性选择直接利用系统或间接利用系统。

      围绕“多能协同”原则，应考虑园区暖通空调负荷的调峰需求，根据安全可靠、经济低碳原则，合理选择太阳能集热器+空气源热泵，冷水机组+冷却塔，燃气锅炉、电锅炉等供能技术，搭配地热水源热泵系统，满足园区暖通空调负荷系统。

      除此之外，还应充分利用蓄热蓄冷技术，实现园区暖通空调峰荷的时空转移，尽量减少调峰设备的配置。常见的适用于园区的蓄热蓄冷技术是水蓄热和水蓄冷技术。当园区调峰资源品位较高时，也可选择相变蓄热、固体蓄热和熔盐蓄热等技术。

      杭州奥体中心主体育场区面积115608平方米（其中空调面积29521平方米），其空调冷热源采用江水源热泵系统。江水源热泵系统承担体育场全部空调冷热负荷，制冷供热机房内设置3台江水源热泵机组：制冷量1522kW（433RT），制热量1130kW。杭州奥体中心主体育场夏季供冷采用“江水源热泵”，冬季供热采用“江水源热泵+燃气锅炉辅助供热的节能技术”。通过江水源热泵的合理利用，大幅降低了冷却塔的使用量，缓解了城市局部区域的“热岛”效应，避免或减少温室气体的排放。

三、地热水源开发应以经济性为目的，宜集中则集中、宜分散则分散，打造符合园区特性的综合能源系统

      地热水源的开发应综合考虑供能区域负荷密度等特性，以经济性为目的，合理选择集中和分散供能模式：

      高密度商务型社区主要用能主体是办公、酒店、商场等企业机构，呈现出高建筑密度、高负荷密度和高容积率的“三高”特点。这类社区建筑特别适合采用集中式的冷热系统，通过功能混合实现负荷平准化，降低社区尖峰负荷的能源需求，减小设备容量与投资。

      以创新产业、休闲生活等为主的低密度商务型社区容积率低、绿化率高的商务园区适合采用分布式的冷热系统，同时通过被动式技术降低建筑能耗，利用地热水源等可再生能源可以实现超低能耗或近零能耗社区的建设。

四、打造园区智慧能源管控平台，优化园区地热水源资源与其它资源协同运行，挖掘园区需求侧响应等增值服务模式

      地热水源丰富型园区同时配备有燃气锅炉、电锅炉、电制冷机等辅助能源设备，园区能源供应系统复杂且相互耦合。因此，此类园区十分有必要结合5G、物联网、人工智能、云计算等新兴技术，建立智慧能源管控平台，优化园区能源系统运行，提高能源利用效率，实现绿色低碳、安全高效的能源使用目的。同时，通过智慧能源管控平台还可以挖掘园区综合能源增值服务，实现园区需求侧响应、故障诊断、节能服务、分布式能源交易等模式发展。

      总之，地热水源丰富型园区应充分利用地热水源资源，综合太阳能等可再生能源，打造集中或分散的园区能源系统。同时搭建智慧能源管控平台，优化园区能源系统运行特性，挖掘园区综合能源增值服务，实现园区清洁化发展。

专家介绍

陈杰军，国网（苏州）城市能源研究院城市能源规划咨询中心研究员。主要从事综合能源系统规划及服务等方面研究，先后参与国家电网公司科技项目、国网江苏省电力公司科技项目、国家电网管理咨询项目等10多项。发表EI论文共2篇，获得发明专利授权2项，参与出版专著编写1本。

团队简介：城市能源院坐落于江苏省苏州市高新区科技城，由国家电网有限公司和苏州市人民政府联合出资组建，2017年8月正式挂牌成立，是中国首个城市能源研究院。目前已获得国家科技型中小企业、省级研发机构认定、省高新技术企业入库。

      城市能源院作为国家电网公司建设“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”的重要单元，紧紧围绕国家电网公司党组部署的“高端智库、技术研发、市场示范、产业孵化、国际合作”五大职能定位，充分发挥“高端智库平台、产业孵化平台、国际合作平台”三大平台优势，通过不断推进跨界发展、创新发展、协同发展，为服务国网公司战略落地实施作出独特贡献。坚持在国际合作的背景下，城市能源院以建设“高端智库驱动型的能源产业创新孵化平台”为核心，成为城市能源变革整体解决方案的战略倡导者、规划引领者、实践推动者。

      城市能源院自成立以来，积极探索实践“四个革命、一个合作”能源战略思想在城市全面落地，承担中国科学院、国家能源局、国家科技部、国家自然科学基金项目等多项国家级重大课题。牵头编制《苏州建设国际能源变革发展典范城市创建方案》。支撑国网公司综合能源服务顶层设计研究和国网江苏电力综合能源服务业务发展战略研究。联合德国能源署、国网欧研院开展同里新能源小镇综合能源系统规划。“城市能源优化利用实验室”获得国家电网公司培育类实验室命名。与东南大学共建创新联合体，设立研究生工作站获省教育厅批复；与苏州大学合作课题被省科技厅推荐为江苏省产学研合作成功案例。出资参股国网江苏电力设计咨询有限公司，提升建设城市能源革命整体解决方案核心能力。承接苏州广电传媒广场智慧管控平台建设项目，促成苏州广电大楼获得省内首个LEED铂金级认证。成功承办“第三届国际能源变革论坛—城市和区域能源转型分论坛”，发布首份《中国城市能源报告》，与中国能源报合作创办首个《中国城市能源周刊》，打造“城市能源”高端论坛，持续提升社会影响力和品牌美誉度。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：蒋东方

声明

根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编《中国电力》编辑部的作品，转载时要包含本微信号名称、二维码等关键信息，在文首注明《中国电力》原创。个人请按本微信原文转发、分享。欢迎大家转载分享。