开发地热水源 打造符合园区特性的综合能源系统
发布者:xylona | 来源:中国能源报 | 0评论 | 6677查看 | 2020-12-09 16:50:40    

地热水源丰富型园区能源消费主要集中在建筑领域,应坚持“一能尽用、多能协同”原则,建设绿色低碳、安全高效的园区能源体系,积极采用绿色建筑提高自身绿色发展水平,助力构建生态宜居宜业的城市环境。


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。


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。


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。


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。


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。


(作者供职于国网(苏州)城市能源研究院)

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