区域能源规划要点

2013年第五届中国地源热泵行业高层论坛2013年8月22—24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13区域能源规划441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）；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。RegisterfortheEvent3主导机构因素3.1国际能源形势、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）、1578个县（含自治县）和19410个镇。2000~2010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：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）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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。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，