2012年中国建筑学会年会建筑设备节能减排新技术论坛

2012年10月29 00:00:00 来源:中国空调制冷网
主持人:感谢大家能够准时参加这次会议。这次论坛是2012年中国建筑学会年会的分论坛,我们一共有20几个分会,没有全部举办分论坛,我们这个论坛是其中之一。

今天下午的论坛一共有六个报告,首先我介绍一下报告专家。第一位是许文发教授,中国城市建设研究院顾问总工程师,报告题目是“区域能源与分布式能源”。第二位是康慧,中国电力工程顾问集团公司研发中心教授级高工,报告题目是“我国能源行业基本情况介绍”。第三位是李俊明,清华大学教授,报告题目是“微细流动与传热在空调系统中的应用”。第五位是赵建成教授,北京艾玛斯区域供冷技术开发有限公司总经理,报告题目是“区域能源供应的运行于管理”。第五位是张杰,北京市建筑设计研究院副总工程师、教授,报告题目是“冷热电三联供区域系统工作。第六位是张杰,中国可再生能源行业协会执行会长,题目是“低碳节能在建筑中的应用”。

首先有请许文发教授做报告。

许文发:谢谢各位参会。参加报告的各位都是教授或教授级高工,我们今天下午的报告会就相当于硕士课或者博士课。我是中国建筑学会热冷动力分会的,这是建筑学会给我们的任务。

我讲区域能源与分布式能源。什么是区域能够,区域能源就是区域供暖、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。人类社会发展至今,所有一切用于生产生活的能源在一个特指的区域内综合的、合理的、科学的集成的应用,完成了能源生产、输配和排放的全过程称之为区域能源。在一个区域内,这个区域是特指的。特指的范围是城市、城区、街区、建筑群、建筑物、开发区等等。能源可以是一次能源、二次能源,也可以是可再生能源。还有功能系统,燃煤、燃气、发电、燃气发电、燃煤发电、热泵功能系统、太阳能系统等等。区域能源的用户可以是建筑用能,也包括产业用能,还可以包括交通用能等等。

国际上对区域能源的认识。国际区域能源协会是1908年成立的。请大家注意我刚才在前面写的名字是全国区域能源专业委员会,我们这个专业委员会是2009年成立的,比国际区域能源专业委员会成立时间晚了101年。国际区域能源协会致力于促进会员提供可靠、经济、高效、对环境有意的能源,通过区域的供冷、供热、热电联产提高区域能源的效率。

为什么有区域,是从人类最原始的群居开始的。中国城市化的区域能源建设,中国每年有二十几亿。区域能源就是以它对各种能源的综合、集成、合理的科学应用受到青睐,区域能源可以使各种能源在区域内得到集成的梯级利用,达到节能减排的效果。区域能源以它对区域内各种能源用户的需求,综合集成分析,将各种符合错时、错峰及不同入住率同时考虑,以降低能源系统的装机容量,增加系统的运行生产和能源综合利用效率,达到节能减排的效果。

区域能源的综合节能减排效益已经被世界各国供认,越来越广泛的采用区域供热、区域供冷、区域供电、综合的供冷、供热、供电等等。

我们国家的区域能源发展由建国初期的区域供热,现在600多个城市有400多个热力公司,近些年来已经出现区域供冷。我们国家最大的区域供冷项目已经达到了1500多万。

区域能源对合理的节能减排有什么重要意义。就是要合理用能、科学用能、集成用能。利用这些能源的时候,怎么用好,产生的危害最少,存在合理利用、科学利用的问题。

首先要品位对应。能源是分品位的,无论是哪一种能源,都是分品位的,依据能源在自然界的存量,所产生能量的多少、产生能量的级别和温度、能产生其他能源的多少、对自然界造成的影响等等分为高低品位。例如,天然气比煤炭的品位要高。电能比50度热水的品位高。因为电能可以转化为许多其他形式的能源,而50度的热水只能用来采暖和生活用水。高品位能源用低品位数,不能高能低用。这就是为什么一般情况下不主张用电直接采暖供热的原因。因为电是高品位能源。

第二要温度对口。人们在生产生活过程中对舒适的需求是不同的,科学用能、合理用能、综合用能、集成用能就是根据生产生活的实际需要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。我们先说锅炉采暖,燃料在锅炉里燃烧,可以变成1000度,最后变成95度和70度的热水来采暖,现在是把它变成75度、50度的热度。简单来说,用1000度炉膛的燃料烧了一壶开水,开水都没开,有900度的温差能级都没用。这就是近年来热泵得到利用的主要原因。

第三,积极利用。自然界中很多高品位能源,可以产生很高温度的二次能源,但都被忽视了。例如二十世纪四五十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。现在技术的发展,特别是热泵的应用,可以使高品位能源梯级利用四次之多,比如燃气蒸汽联合循环发电、冷热电联供、热泵区域能源系统等等。它是将发完电的乏汽送入预热锅炉产生水蒸气,再送入蒸汽轮机发电,之后发完电的水蒸气换热制冷、供热,最后再用热泵将冷凝水热量提升用来采暖或生产生活用水。

第四,综合利用。将各种能源综合在一起利用。

第五,集成利用。采用不同的技术、设备集成在一起,达到节能减排的效果。

第二个问题是分布式能源。什么是分布式能源?分布式能源是分布在用户端的独立的各种产品和技术,包括高效的热电联产系统,功率在3千瓦到400兆瓦的燃气轮机、蒸汽轮机、内燃机、燃料电池、微型燃气轮机等等。还包括分布式可再生能源。

我们国家的定义是分布式能源是利用小型设备向用户提供能源的新的能源利用方式,与传统的集中式能源相比,分布式能源接近负荷,不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输送,可大大减少线损,节省输配电建设投资和运行费用。

我国行业标准定义为分布式能源就是布置在用户附近,以燃起为一次能源进行发电,并利用发电进行制冷供热,同时向用户输出热冷的能源供应系统。

上海市有一个标准,在用户内部或靠近用户,联合供应点、热冷能的系统,系统输入的能源可以是燃起、轻柴油、生物质能、氢能或太阳能等等。

为什么要发展分布式能源?首先是要调整能源结构,转换能源利用方式,增加清洁能源利用,限煤改气,提高能效,降低排放。发展分布式能源建设区域能源,改革能源供应和利用方式,向国际先进水平学习,是我国能源发展与建设的基本方针。

不谦虚地说,以上这段话是我总结的。我们国家能源发展与建设的基本方针应该是调整能源结构,增加清洁能源的用量,限煤改气。现在北京已经不允许用煤采暖,从2012年起,不再建燃煤发电厂。

分布式能源可以提高能源的综合利用率,世界能源的平均综合利用效率是52.32%,我们国家是36.81%。请大家注意这两个数据。世界平均每百万美元GDP能耗是2.49吨油当量,我们国家是7.18吨油当量,我国的能耗比世界平均能耗高出近2倍。

为了应对全球气候变化,到2020年,国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40-50%。

燃煤发电厂的能源利用率一般在35%,热电联产机组的效率一般在45%左右,燃气、蒸汽联合机组的效率一般在55%左右,天然气分布式能源利用率可以达到70-95%。北京的四大燃气热电厂,全年的燃气利用率不到55%。国际最高水平的利用率可以达到95%,我们国家目前限定的是70%,只有达到这个数字才允许上分布式能源,国家才允许并网供应天然气。

分布式能源与燃煤电厂相比,基本没有烟气和二氧化硫排放,与燃气锅炉和直燃机相比,氮氧化物排放差一个数量级。

世界的在能源结构当中:石油占35%,我们国家是占18.9%。天然气的世界平均水平是24%,我们国家占3.6%。煤炭的世界平均水平是29%,我们国家占71%。核电的世界平均水平是55%,我们国家占0.8恩%。水电及其他能源,世界平均水平是6.5%,我们国家是6.6%。

“十二五”能源规划,煤炭占65%,石油占17%,天然气占7%,核电占11%。

全球非常规天然气的发展。非常规天然气就是煤层气和页岩气。由于美国的页岩气和非常规天然气的发展带动了世界能源结构的调整。

中国的非常规天然气主要是页岩气和煤层气。按照国际能源署的预测,非常规天然气的储量,特别是页岩气的储量,中国可能位居世界第一位。

分布式能源可以同时供应多品位能源,满足多层次用户的需求。分布式能源可以实现高品位能源的梯级利用,提供高品位的电能到低品位二三十度的热水,各种用户都可以从分布式能源当中找到自己需要的能源。

区域能源的发展要求更多低品位能源。比如建筑用能,要求都是低品位的,没有必要用高品位能源进行转换。

国际分布式能源的发展。分布式能源发电量,日本占15.9%,德国占18%。

国际分布式能源发展是比较高的。这里介绍一个丹麦的项目。在20多年来,丹麦的GDP翻一番,但能源消耗几乎没有增加,原因就在于积极发展热电联产,靠提高能源效率来支持经济发展。目前丹麦所有的火电厂都供热,所有的供热锅炉房都发电。如果北京20吨以上的锅炉房发电,变成分布式能源站的话,中国的能源效率将发生很大变化。

发展分布式能源必须先做区域能源规划。什么是区域能源规划?就是人们根据各种需要,将地球划分成区域,区域的发展有各种各样的规划和蓝图。在规划当中,能源的需求和供应是需要考虑的。区域能源规划就是对选定的区域能源需求和供应,在建设和开发时进行计划。对能源需求的品位、数量、特点、时间、价格及其排放进行预期,对能源供应进行展望,包括能源、资源的情况、可利用情况、利用的成本分析,还要对本区域所采用的能源技术进行对比分析,不能忘记能源对环境的影响。

区域能源规划是专业性很强的工作,既要懂得规划,又要懂得能源、环保和经济方面的专家团队来完成。目前区域能源规划是很热门的工作,很多的设计单位、科研单位、能源公司都在做这项工作。因为这项工作没有明确的市场限定条件。

区域能源规划应该服从城市规划。区域能源规划是区域良性发展的必修课。我们国家每年以接近27亿平方米的竣工面积进行建设。这些竣工面积都是以区域的形式出现的。今年年初我去了贵阳,贵阳是一个山头一个山头的,一个开发商买了一个山头,在这个山头上建了3000多平方米的房子。不管取什么样的名字,都是不同的建筑和区域,都有总体规划问题,也都有区域能源规划问题。现在很多地方领导远见卓识,在考虑总体规划的时候,把能源问题考虑进去。但是,有些地方对区域能源问题认识不够,现在我们要大声疾呼区域能源规划是区域良性发展的必修课,只有做好区域能源规划才能使开发区域在今后开发的十几年当中没有后顾之忧。区域能源规划这一课必须上好。

区域能源规划包括能源需求侧。在规划区域中,各种能源用户对能源的需求应该包括能源的种类、品位、温度、数量、功能等等。能应供应侧包括可再生能源、可用的低品位能源等等。

能源的梯级利用,在规划区域当中一次能源梯级利用转换的选择、转换输配系统的确定、多种能源怎么综合利用、不同品位的能源怎么集成、所选用的技术设备组成怎样的系统。区域能源中心的运行策略与公共能源的关系。对区域能源系统的能源消耗总量进行分析。对方案总体进行技术分析,也可以多个方案进行比较,对单位能耗的投资、运行费用、回收年限等进行财务分析。这是区域能源规划应该涵盖的内容。

区域能源规划不同于城市规划当中的专业规划。现在国家关于城市规划的规范和标准中,包括电力规划、燃气规划等等,但都是一个专业的规划,不是像我们在区域中考虑各种能源的综合规划。区域能源规划不同于电力系统的热电联产规划。为了建热电厂、发展热电联产,电力系统在拟建热电厂之前都要进行热电联产规划。

区域能源规划不同于分布式能源规划,分布式能源规划是实现对天然气的梯级利用。近年来有很多天然气能源的三联供项目都进行了初期规划,但一次能源天然气的规划很少综合考虑其他的可再生能源。

区域能源规划不同于可再生能源在建筑当中的规划,国家推进了可再生能源的示范,但它仅仅是可再生能按的规划,不涵盖在区域当中其他能源的规划。

对分布式能源的几点思想。首先,基础数据要搞清楚,同时工作系数要恰当,用能规律要清晰;第二,一定要分时、分季节的进行详细运行策略,有目标要求;第三,分布式能源主要以天然气为一次能源,物理热要设法回收。

建筑行业或者是区域能源正在重新洗牌。经济发展使社会资金寻找新的增长点,现在不仅仅是市政基础系统在搞区域能源。国家要求的节能减排要科学、合理、综合、集成利用能源。各种新能源、可再生能源的利用。国家可再生能源政策是限煤改气,因为要将70%的煤炭使用率降低到30-40%,要发展分布式能源。现在北京已经没有烧煤的采暖锅炉房,国家已经提出不再建设燃煤发电厂。

以上就是我报告的主要内容,谢谢大家!

主持人:谢谢许老师的精彩讲演。下面有请康慧教授做报告。

康慧:我发言的题目是“我国能源行业基本情况介绍”。

先简单介绍一下我们单位,我们中国电力顾问工程集团公司是负责全国火力发电厂设计的单位,我们的设计份额大概占60%以上。所谓的火电厂就是燃煤、燃气、燃油。

我主要介绍世界能源概况、我国能源形势、关于节能、关于我国能源管理体制、分布式能源系统、热电联产集中供热。

首先介绍世界能源概况。这张图是非常有名的,在很多能源杂志上都曾经用到过。从下面一层开始,分别是石油、天然气、煤、核电。

世界能源供应和消费趋势,首先是向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化的方向发展。天然气的利用越来越多,而且进入持续快速发展的阶段。由于非常规天然气的逐渐发展,储量越来越多,大家都在向利用天然气的方向发展。

中国的能源形势。首先是能源形势高速增长,我们已经变成了世界第一大煤炭生产与消费国,世界第二大能源生产与消费国,世界第二大石油消费国,世界最大的石油进口国。环境的压力日益增大,到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%,非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右。这是我们国家在哥本哈根会议上正式承诺的。

根据这个情况,我们国家的五部门对未来四十年的能源情况进行了预测。包括国务院发展研究中心、清华大学、世界能源发展研究中心、能源研究所、工程院。

可以给大家一个数据,2010年我们国家的整体消耗是32.5亿吨标准煤。这个图也是非常重要的,大家在很多杂志上都看到过。横坐标是时间轴,纵坐标是万吨标准煤。当时预测的是1990年,到2003年的斜率是非常平缓的。到2003年以后,斜率变化非常快,说明这个时期我们国家的GDP发展很快,耗能也非常快。到2010年是32.5亿吨标准煤,这是非常恐怖的情况。

也是很有名的一张图,这是我国未来十年能源需求的情景图。当时是以2010年做基础,是32.5亿吨。从2010年到2020年可预测的时间之内一共有四条发展线,第一是按照这段时间的斜率向上发展到70亿吨标准煤。在节能的情况下也是达到了49亿吨。在未来十年内,可以预测到我们国家的能源情况是三涨一消,就是建筑的能耗在增长,交通的能耗降不下来,只有工业耗能有可能下降。很多专家预测到49亿吨的时候就要采取很多方法。

在对国家影响的因素里面,战争、饥荒、内乱、人口爆炸等等都不会使一个国家消亡,只有能源缺乏才会真正引起国家的崩溃。所以从这个角度来讲,问题很大,我们怎么办?

先给大家提供一组电力系统的数据。首先是发电装机容量占比,火电占73.43%,水电占22.36%,核电、风电占10.3%。在发电量中,火电占80.81%。在北方地区,采暖能耗占建筑物总能耗的40%。

我们国家在能源领域存在哪些问题。首先是传统化石能源不足。2020年、2030年和2050年,我国传统化石能源的缺口分别达到18%、20%和30%。燃煤电厂的投资要增加,以后的燃煤电厂肯定不能建在大城市,肯定要建在坑口,用超高压输电的办法进行输电。因为发电厂建设的单位投资肯定要升高。二氧化碳的投资排放要增加。核电无法大量发展,它受到铀矿资源、核废物处理和厂址条件的影响,内陆厂址很难批准,但沿海建设核电站的厂址基本已经没有。水电资源难以利用,它受距负荷中心远、环境保护的影响。

一共有两个解决方案,节能和发展新能源。关于新能源的分类,这种分类很多,国家发改委将它分为三类,一个是可再生能源,包括水、风、太阳、生物质、地热、海洋。还有一种新的能源利用方式,热电联产、热泵、分布式功能、可控核聚变。第三个是未商业化的能源,可燃冰、页岩气、煤层气、氢能。用红色表示的都是近期要发展的。

我们国家的“十二五”能源建设重点,煤炭开发与转化、稳油增气、核电、水电、可再生能源、油气管网、电网。我国“十二五”主要约束性指标是非化石能源占一次能源消费比重从2010年的8.3%提高到2015年的11.4%。单位GDP能源消费降低16%。

我们国家的能源投资专家钟伟非常精辟、见血地提出了这样一句话“关于发展新能源,在日本、美国,单位GDP消耗比较低,再节能的空间不大,他们发展新能源的效果比较好。但是,在中国,单位GDP能耗高,我们应该调整经济结构、提高能源的价格,节能减排的效果要比发展新能源的效果好得多。关于新能源发展的前景,目前在中国,新能源不像节能减排那样行之有效,在盈利能力方面市场前景非常暗淡。二十年以后,中国的新能源肯定有机会,但近几年应该说新能源暂时没有好的投资机会”。

主要节能措施有五项,一个是降低单位GDP能耗。我们现在的单位GDP是世界平均水平的4倍左右,并不是我们的水平不高,而是很多产业都是耗能企业,比如盖房子耗能,生产水泥、陶瓷等等。我们应该调整经济结构,限制这些行业的发展,我们已经到了调整的路口;第二是能耗倒逼机制;第三是实行节能评价制度,我们国家在2010年底发布了文件,凡是每年消耗3000吨标准煤的企业,只要新上的项目,必须要进行节能评估;第四,制定高效能产业的节能设计标准。我们国家已经对9个耗能最大的行业制定了目标;第五是其他措施,比如开展节能产品的推广等等。

这张图表是我们主要耗能行业节能设计标准。

关于我国能源管理体制。行业体制是属于顶层设计问题,是非常重要的。这个行业发展的好坏,70%在于顶层设计。回顾我们国家失败的例子,股票、教育、房地产,完全失败。比较成功的,消费、军工、农业。比如军工,全国体制,肯定搞得好。不好不坏的,建筑、电力。所以说能源管理体制的改革是最重要的。

首先,能源管理涉及很多子行业,煤、电、油、气、水利和热力。能源管理涉及的政府部门,能源委、发改委、国家能源局、电监会、水利部等等。

我们国家管理权威非常分散,管理能源行业的是国家能源局,除此之外还有国家发改委、电监会等等。职权非常交叉重叠,直接拥有实权的是管事多、实权少。最主要的问题是行政级别低,能源局属于副部级,而中石油、中石化、国家电网公司等都是正部级或者是副部级。最主要的是大型能源央企资产的保值增值由国务院国资委直接负责。

国家能源局前局长张国宝曾经对外坦言国家能源局缺乏实施行业管理的手段和资源,国家能源局要掌管全国能源工作面临重重困难。我们国家的很多事情必须由国家出面才能做,比如大项目的实施,我所说的大项目是投资大、影响大、跨政府时间。也就是说这届政府做的事情,可能在下届政府或者是十年以后才有效,这样的事情,这届政府是不会去做的。比如说我们国家需要举国之力的项目,比如两弹一星、航母、大飞机,这个项目就做出来了。在我们的项目中,比如能源价格的制定、煤电价的联动、油气的战略储备、核燃料的储备、低中放核废料的处理、页岩气、地热、可燃冰的商业开发,没有国家行为,哪个公司都做不起,因为它的时间跨度太长、投资太大,而且需要举国之力。从这一点来说,必须要有国家行为。

给大家简单介绍一下我们国家的能源体制历史沿革。1950年的时候是石油、煤炭、电力部门三个部门。1980年成立国家能源委员会。1988年组建国家能源部。1993年,能源部撤销,变成了煤电部、电力工业部、中国石油总公司。

1998年撤销煤炭部和电力部。2003年,电监会成立。2005年,国家能源领导小组成立。2008年,发改委能源局升格成为国家能源局。2010年1月,国家能源委成立,这是中国目前最高规格的能源管理机构,这就是中国能源管理第二次走向了分久必合的现状。2013年,新的管理部门将诞生。

其他国家的做法是这样,能源生产大国基本都设立主管能源的部门,比如俄罗斯、美国、印度。消费为主的国家,能源管理部门设在经济管理部。世界上有能源部的国家不少于40个。中国是能源生产大国,也是消费大国。

有专家预测,到2013年政府换届时,我国的能源管理体制将有三个变化。第一是现有的国家能源局升格为能源部;第二,将现有的电监会改为能监会;第三,倡导现有的国家能源委承担起能源部的功能。现在只有第一个比较现实,因为能源部的管理工作技术性非常强。

如果失去价格改革权和项目审批权,成立能源部的意义不大。实际上最主要的能源部的权力是定价权。核心问题仍然是能源部能否获得强势的话语权。

关键点,首先是李克强的意图。需要强势的部长,需要副总理级别的。需要强势的部门,也就是说可能是一个副总理兼任部长,才能管理起来。要降低所管公司的级别。这个时间节点是2013年3月。

现在介绍分布式能源系统。发改委、财政部、住建部、国家能源局联合下发《关于发展天然气分布式能源的指导意见》。一共有六个要点。

这四个实权部门都是我们国家经济管理的实权部门,为什么要联合起来发文?它具有非常重要的战略性背景。首先是我们国家的气源问题,要从自给走向进口,而且进口量会很大。我们面临很大的问题,关于培育稳定的大中下游天然气用户。我们国家对外签订的合同,比如管输气或者是液化石油气,都是签的二十年照付不议协定。这存在两方面的问题,是否足够使用和消化能力。国家发改委以前有这个教训,在深圳的时候,2000年的时候曾经打捆招标40多台机组,结果气源不足。发改委现在顾虑消纳能力的问题,天然气进口开始按部就班地发展,有没有消化能力?这就需要稳定的大宗的消费能力,比如民用的天然气消耗量很少,工业的消耗量也很少,只有发电用量很大。有三种发电方式,一个是建专门的天然气电站,只能是用调峰价格。如果是专门发电,价格承受能力不足。发改委经过再三的研究和论证,认为发展分布式能源是稳定的大宗下游用户。这是从价格的承受能力和消纳能力来考虑的。

分布式能源系统的简介。必须用在经济发达地区,必须用在对热冷电都有要求的场所。这是分布式能源系统的一般配置,分布式能源系统有两个关键点,一个是燃气轮机,还有一个是内燃机。

有三项关键技术,与公用电网的关系。现在我们国家限制发展的主要是与电网的关系,只能并网,不上网。第二个问题是电热平衡与系统容量问题。第三个是机组选型的问题。暖通专业的特殊性,投资比例至少占30%。

现在我简单介绍一下设计标准。设计标准是设计部门最重要的东西。首先是行业标准,一共有三个,第一是城镇建设行业标准,正在实施。电力行业标准是《燃气蒸汽联合循环电厂设计规定》。电力行业标准是《分布式功能系统设计技术规范》,由上海建筑设计院主编。第一个标准的使用范围比较大。第二个标准是楼宇式的。第三个的使用范围是中等的,是区域分布式。

国家标准现在没有,上海有有一家地方标准,企业标准有两个。分布能源的设计存在几个问题,研究开发、工程建设、实际运行、积累经验。

经验教训,2012年3月份,中国燃气学会曾经对7个项目进行解剖,发现存在很大的问题。当前存在风险,提高投资者在当前条件下,投资建设燃气分布式能源要谨慎论证,采取一切有效措施予以规避。

主要风险是规划设计、建设管理、并网、运营、负荷、投资运营和回报率。

分布式能源项目的开发条件,要考虑六方面的因素,气源、冷热电负荷、建设方的实力、经济发展的程度、建设用地的情况、电网情况。

以上就是我演讲的主要内容,谢谢大家!

主持人:下面有请清华大学李俊明教授做报告。

李俊明:各位下午好!我介绍的题目是“微细流动与传热在空调制冷系统的应用”,是属于具体的技术层面。

想分这样一些问题跟大家交流,首先是研究北京、微细流动与传热的简介、微通道换热器的种类及性能、热泵空调器微通道换热器的介绍。

我介绍的领域比较分散,中国空调器的生产,我们国家的家用空调年产量在1亿台左右。加入它的能效可以提高,单体的节能效果不是非常明显,但对节能的推动还是具有规模效应。因为空调的节能是一个系统工程,考虑的问题比较多。

关于温室气体,大家谈到最多的二氧化碳,假如二氧化碳是1,这些制冷剂放在环境中,造成的温室效应值分别是二氧化碳的1300到2000倍。国家也曾经想将报废的空调器进行回收,对制冷剂进行直接销毁。可是存在一个情况,再回收回来的空调、冰箱可能是一个空壳子,制冷剂在运输过程中已经放到了环境当中。

北京就是这样两个考虑。暖通空调行业接触这个情况不是很多,我们说的微尺度包括三个含义,包括微空间尺度、微时间尺度和微重力。微重力是航天的事。现在的加工业,有一些加工过程常常是在微秒的数量级。我现在谈的微细流动是在微细尺寸的流动,我们将尺寸定义在0.1毫米到3毫米之间。纳米尺度就是0.1到100纳米。当流动和传热到了这样一个尺寸的范围以后,它会出现尺寸效应和常规的关系。有好多微加工的问题,比如做2千克左右的卫星,这个卫星中的所有设备都必须高度的小尺寸化。比方说燃料电池,实际上然燃料电池板中间的尺寸非常小,会涉及好多微细流动与传热的问题。

我这里谈的主要问题是针对空调的应用。为了说清楚针对空调的应用,我还想简单谈一下流动和传热尺寸效应的问题。尺寸非常小的时候,与常规尺寸相比,到底出了什么问题。对于单向对流换热来说,可能出现稀薄效应,分子的自由层和流通管子的尺寸达到了比较的情况。在相变的过程中,制冷系统有两个换热器都是相变的,一个是冷凝器,一个是蒸发器,会出现不同于常规尺寸的问题。

研究表明在三个毫米以下的尺寸,假如下面传热的话,就会有尺寸效应,微尺度的结果是需要考虑的。比如说以凝结为例,要受表面张力和重力的影响。尺度的问题不单纯是几何量的问题,比如说水,表面张力阻困可以忽略重力,这个尺寸是0.6毫米,必须考虑表面张力,同时也要考虑重力的尺寸,对水来说是5个毫米,对常规的制冷器是1到3毫米。实验表明它的传热效果确实跟大尺寸不一样。

对相变的传热,比如说冷凝沸腾,随着尺寸的减少,对流换热系数是增大的,增大的幅度会是30-100%。段面的几何形状影响比较明显,段面的形状越偏离源,传热情况会越好。

单相对流换热,液体对流换热系数变化不明显,气体对流换热减弱。微细通道换热器用于单向流体的换热,强化的是单位体积的换热能力,一个单位的空间可以做出更大的传热面积。用到相变的时候,两个方面都增大,传热系数增大,单位体积的换热能力也增强。这是一般介绍一下什么叫微细流通传热。

接下来我介绍一下微通道换热器。用到空调上的,或者是可能用到空调上的换热器是两类。这一类是比较成熟的,在汽车空调使用上比较成熟,目前所有的汽车空调都是使用这种换热器,它们叫做平行流的换热器,也可以叫做微通道的换热器。每个孔的直径大概在翅片和别管之间,把它绑扎在一起进行整体焊接。这款换热器是针对二氧化碳的制冷系统,工作压力基本在5兆帕到12兆帕之间。传统的换热器的承压能力有限。一个最有效的办法是把几何尺寸减小。

汽车空调上开始是针对二氧化碳开发的,实际二氧化碳跨临界循环的汽车空调也没有进行产业化实施,而换热器进行了产业化,几乎的汽车空调都用它。

在家用空调上用的,大家尝试了十年左右的时间。目前也有一些企业在做小批量的研制,但基本上是用单冷机上的。我刚才说的空调器的产量一年1亿台,实际上单冷机大概只占8%的份额。所有的家用空调几乎都是热泵型的空调,只用在单冷机上,规模效应体现不出来。

热泵机有三个难点,从节流阀出来,是气液两相的混合物,在几百个通道里均匀分配是有困难的。换热器在制冷和制热两个工况进行转换的时候,要可以接换运行。第三个是溶霜的水不容易排除。

实际上加工是很成熟的,目前我们国家拥有的生产能力是全球第一的。尽管这种换热器最早是从日本和挪威发明的,但批量制造的加工能力,我国是最强的。问题就是我们怎么把这种换热器用在热泵型的空调器上,而不是单冷机。

过去传统的做法是别管水平防止,中间有翅片,会做不同的管层。这是关于别管水平防止的水凝器的红外图象。第一个管层进去的只有,颜色越接近红色温度越高。第一个管层,温度基本上是从高到低的有规律变化。到了第二个管层,上部的温度比较高,而下部空间的温度比较低。我们可以断定这个地方基本上都是制冷剂的液体,只有这个小区域才发生制冷剂的凝结。相当于这个面积没有利用。这样的分配方法有这样一个缺点。

这种设置方法也有一个好处,由于第一个管层结束就是两相混合物,对散热能力的发挥不是很有利。因为大家做的都是比较大的系统,家用空调比较细。虽然我们国家的产量是1亿台,但企业之间的竞争还是蛮激烈的,必须精打细算。

这是另外一种节能换热器。最初都是用在计算机的CPU的冷却上,这是大家尝试用在冷水机组里的换热器构型。这是我见到最早的一个图片,这个是用单晶硅做的,用激光光刻的方式刻成了不同平行板。一个方向的尺寸是15毫米,这样一个换热器的形体的换热能力大体是3到5千瓦。它的紧凑性和换热器占据的体积和传统的换热器相比,这个进步还是非常明显的。这是苏州的一个工厂研制的一个散热器,打算用到冷水机组上。基本也是0.3到0.5毫米,也是板式的层叠,流动阻力比传统的换热器要大,他们的数据是每米460千帕。这个问题倒不是这类换热器最大的问题,因为刚才我提到15毫米见方的换热器的换热能力是3到15千瓦。好多人觉得做微细流动与传热的时候,这种换热器的阻力大是一个问题,实际上阻力不是根本问题,问题在于别的地方。

在制作的时候,不锈钢板是鼓起不同的包,突起的部分是零点几毫米的样子,一层一层叠起来,外面焊上,有点类似于全焊接的板式换热器。板式换热器是3到5毫米左右,这个对加工的要求非常高。这是意大利的一个朋友给我提供的图片,他们利用高分子材料,换热器的结构还是像板式一样,只是层叠起来的板与板之间的距离很小,这是他们加工出来的换热器。这个换热器的换热能力也有5千瓦左右。

由此可见,假如这类换热器可以用到空调液的冷水机组上,可能就会大幅度地减省空间。集成的微通换热器,每平方厘米是41瓦的换热量,而常规散热器是0.43瓦。它只占现在换热器的二十三分之一。

可以节省材料,减少制冷机的充灌量,紧凑性比较好,耐压可达40兆帕。可以承受超临界二氧化碳循环气体冷却器所需的压力。实际上是单位体积能够形成的换热面。

在2006年到2009年我们曾经承担过“863”项目,做热泵空调器的微通道换热器研究。首先是温度分布的对应。一个换热器最优的设计结果是使温度的均匀化最大可能的提升。

微通道换热器的换热能力比较强,流动阻力较小。

这个别管的形状是什么样的,尺寸应该多大,要综合考虑它的阻力和换热能力。这是单位体积能够实现的换热能力。从这个图上来看,两个边的比例越接近正方形的时候,形状是比较合适的。我们的研究表明尺寸是0.6到1毫米是比较合适的。排水是很重要的问题,我们也做了排水的特性,测验了水和翅片表面的关联特性。

原来的换热器的管子是平放的,我们把它竖放了。设计合适的话,截留以后,可以分的均匀一些。在蒸发应用的时候,混合物进去,比较均匀的从各个管子分进去。假如换一个工况,比如说是室外的换热器,冷凝器用的时候,从上面进来,凝结液从下面排出去。这样的构型,别管垂直设置,这是当时已经授权的专利。后来我发现很多企业在做蒸发器的时候也这样做了,也没有考虑到是否对我们造成侵权。

这个设计的优点是分液器就是下集管,只要结构设计合适就可以将两相混合物分均匀。涉及到的问题就是分液器的设计。翅片的形状、间距、倾角都要进行优化。分液器可以可靠地解决分液,在制冷和热泵工况下都可以运行。分液方式可以用于翅片管式换热器,省去分液器。

做了这款换热器以后我们选了一个样机,是采用了3HP落地式分体热泵空调器,进行一些调整,交给中国家用电器质量监督检验中心,让他们给我们做实验。

室内换热器,从材料消耗来看,假如室内采用微通道换热器,材料可以减少13%。室外机的换热器当时降的多了一点,材料消耗只是原来的50%。

首先是充灌量,原来的充灌的制冷剂是2300克,改型以后是充灌1300克,制冷剂的充灌量减少了30%。空调器可能排放的温室气体减少了30%。由于换热器大面积的减少它减少了2%,制热的散热片增大了10%。

制冷的ERR减少了2%,制热的散热片增大了10%,两个空调器的性能是一致的。材料的总消耗减少了33%,原来的材料一部分是铜、一部分是铝,现在全部换成了铝,制冷剂的充灌量减少了30%。比如材料消耗减少百分之十几,制冷剂充灌量减少25%左右,它的能效还可以提高。我们的工作可以表明这类换热器用在家用空调上还是比较有前景的,制冷厂家也在进行研究。

目前遇到的是两个问题,一个是融霜水的排除问题。单冷机的运用还发现有问题,就是铝制换热器的腐蚀。

这种技术最初不是用于制冷系统的,我们最初是想用在航天和大规模集成电路领域。但我们国家的工业领域都是各自独立的,互相之间的交流不是很多。在高技术方面,我们的技术成长不是很快。不像国外的同行,做CPU冷却的时候就可以把研究结果用到CPU上。我们没有这个条件,后来只是把它用在了可以操作的领域,就是制冷空调。事实上它是高技术领域的研究成果在普通的民用领域的应用尝试。研究表明我们做的换热器至少解决了两个问题。

总体来说,关于这两款换热器,家用空调器上的微通道换热器都是利用汽车空调器的模具,针对空调器的计算方法和优化的结构应该是什么样的。采用微通道换热器的热泵空调器的除霜方案是不是与现在的一致。制冷行业,不管是冰箱,还是空调器,不是非常成熟,谁也不敢推出批量。以格力和美的为例,格力的年生产能力是3千万台,一个小批量大概就是十几万台,一旦出现问题,造成的影响是很大的,只有考虑成熟以后才可能推广。由于目前只是小批量研制,有一个大家迄今为止没有考虑的回油问题。不管是管子的水平放置,还是竖立放置,还没有解决回油的问题。

一个集成的换热器是很有震慑力的,给我感觉是非常好的事情。阻力不是问题,因为我是做传热的,我感觉到阻力不是问题。用于冷水机组的可能是两个问题,一个是工值的纯净度的问题,集成的微通道换热器要求的流动工值一定要非常干净,一般的冷水机组是不是能做到。还有低成本的批量加工问题,现在做到了板与板之间焊接的阶段,但由于加工是属于精细加工,一个批次中的废品率怎么控制。有了批量生产,这些问题有可能会解决得比较好。针对冷水机组的用途,怎么进行换热器的结构设计。是不是还像高技术领域用的0.1、0.2毫米的片间距,我们把它搞到0.6、0.7行不行?虽然体积稍微大了一点,可能对融涉能力稍微强一些。

以上这些工作都在考虑当中,我想跟大家交流的就是这些内容,谢谢大家!

主持人:下面有请赵建成教授做报告。

赵建成:我报告的主要内容是分布式能源的建设、运行和管理。现在还处于建设期,我们怎么进行运行管理,这几年做了很多这方面的工作,没有跟同行交流,只是自己的体会,在这里跟大家汇报一下。

主要介绍一下区域能源项目的管理、区域能源项目的经营管理、区域能源项目的运行管理。

管理是指在特定环境条件下,以人为中心,对组织所拥有的资源进行有效的决策、计划、组织、领导、控制,以便达到既定组织目标的过程。管理的内容是宽泛的,但管理过程不尽相同。

区域能源项目是指通过一个集成的系统将一次能源转化成二次能源,并进行能源供应服务的项目。这种运行管理实际上是一种服务。在这类项目中,管理方法肯定是有相同特点的。

我们的运营管理肯定不是接手一个已经做好的项目,这有点类似于五星级酒店,凯宾斯基的酒店管理公司肯定在酒店建设过程中就要提出很多意见,以便于它的后期管理。我们做一个区域能源项目,在建造以前就要进行经营管理,应该规划如何去做,以便后期的运行。

管理是实现目标的过程,使投资人获得利润。获得利润的关键节点是必须清楚的,如果只有目标,没有方法也不能得以实现。

假如我们做一个区域能源项目,投资者的目标首先要有一定的规模和稳定性。这里可以再延伸一下,前面也有同志提到客户群的问题。总投资、内部收益率、投资回收期等等是投资者关心的。市场目标分两个方面,一个是让客户得到优质的服务,火还有就是供应能力有所保障。对于区域开发者的目标,一级土地开发者的需求包括哪些,他们希望符合能源供应进度需求,价格不影响土地销售,入住客户可以接受长期服务。这个也是我们经历过的事情,比如我们在成都做一个项目,是管委会开发的,他们关心什么,我们关心什么,客户关心什么,市场上存在哪些问题,我们找到一个交集。

项目的经营主要涉及到投资环境与条件、商业模式、产品规划、可行性研究、投资决策、项目融资、市场推广、建设管理等等。

投资环境首先得有需求,没有需求不能发展。在当下的情况下,需要政府政策的支持。政府的政策很大程度上在特许专营权。具备一定的市场规模,区域内的客户群具有相应的消费水平。有一些商品不是给穷人供应的,在这个客户群里面要规划哪种产品,是供应给谁的。必须有可靠的初级能源供应与合理的能源价格。这是非常大的前提条件,如果这个地方没有峰谷电价差,做分布能源也是不可能的。可靠的电力、燃气、热力、水,这些初级能源供应的价格一定要适当。要选择合理的商业模式。现在我们所说的这种前提,我们现在做的分布式能源已经不可能国有,都是由企业来做,一般都是采用BOO和BOT的模式。这种商业能源供应模式能够被客户群所接受。

商业模式是BOT或者BOO,我认为可以根据环境的不同而采取不同模式。区域能源供应公司独资,或者是与一级土地开发共同投资。独资有好处,也有不好的地方,比如独资的决策比较果断,推进项目快速,产权清晰明确,便于管理。这种项目也是属于投资密度比较大,能源供应项目资金回收与周转慢,不便于快速发展。我接触的所有能源项目都是属于回收比较慢的,内部收益率都在8和12左右,不是暴利行业。

与一级土地开发合作最大的好处是一般的客户群相信一级土地开发的政府,与一级土地开发合资还是有很大的优点。

不同的客户群要有不同的产品规划,我们讨论的主要是供冷、供热,对供电不是很熟悉。假如我们要进行供电,这个应该怎么管理,我讲的内容跟供电的关系不是很大,但我们做的事情是类似的,比如规划产品的时候是有进行选择的,根据需求规模来决定产品,这些产品的参数应该是什么样的。这种生产技术应该跟产品直接关联。这是根据市场规模来确定产品。

技术路线,可再生能源是高成本的,选择性比较小,应该是选择稳定、可靠的技术路线。现在的地缘热泵、水源热泵技术比较成熟,可是进行技术的集成。真正的主力供应还是要用常规的一次能源进行转化。

可以享受政策优惠,比如项目所在地成立高新技术企业,可以得到税收的减免。能源中心建筑用地可以减少成本,包括税收也都可以谈,比如所得税是不是可以减半。

可行性研究报告是一定要做的,然后进行项目融资。凡是做这种区域能源的项目,自有资金要占有一定比例,如果自有资金比例很低,这个工作就不会做得太好。然后是进行投资决策,内部收益率不是特别高,但是长期稳定的回报,而且现金流比较好,需要依靠规模取得效益。

生产前经营的最大问题是市场推广,假如是大唐电力或者是华电、东电投,市场推广的难度都一样,这主要是取决于目前的市场环境。比如说买生活热水、采暖热水、空调冷水,又要买服务,但这不是所有人都可以接受的。比如在这个地块上建一个房子,但不能保证所有的服务都会进行购买,电、水这些都是必须的,一次能源转化的都想自己做。这种能源供应服务还是比较新的产品,没有比较的基础。

市场推广的开发工作主要包括区域规划、分布式能源站的立项、可研等等,各个管理办法,与客户签订意向书等等。这个工作非常重要,市场推广工作做好以后才能促使项目有更大的决心落地。

市场推广之后是建造管理。我现在讲的内容都是站在投资者的角度,建造管理是与监理公司一起做好施工过程监管,工程质量对后期运行的影响还是很大的,尤其是对初期运行。竣工验收工作非常重要,需要运行团队参加,对不合理的部分要及时整改。在运行管理的时候,有很多工作是需要调整的,而且有一些不合理的要进行改进,要按照竣工验收的标准对所有设备进行试运行,为下一步的运行,为责任试车打好基础。

我现在讲第二部分生产后的经营。它远远没有生产前的经营那么复杂。主要包括市场开发、签订销售合同、合同的基本内容、商品价格、技术参数。商品价格在前期推广里面应该谈得差不多。

市场开发主要是指在前期市场推广的基础上签订的意向书转化为能源供应服务合同,进一步开发新的客户。在国外,很多新客户不是在所在区域可以谈成的,比如一个客户当时建了,到十五年以后设备更新的时候还可以进行深度开发。销售合同包括技术规范、管理规范、商务规范。合同的基本原则肯定是公平、公正、公开。

合同的基本术语,比如冷量、热量、用能设施、用能面积等等。

商品价格构成一般的就是一次能源成本+折旧经营费用+利润。价格肯定不是一成不变的,能源费是要逐年涨价的,价格构成是固定成本和可变成本,不是二十年可议照付的方式。既要保证投资者的利益,也要替客户回避风险。价格调整方式不能具有垄断性,而且调价格不能调利润。

技术参数要确定能源供应的参数指标,用技术指标确保能源供应的可靠性和稳定性。就像回水温度、供水温度,这些还是很值得研究的。比如说供冷水,不同时段可以供的高一点,内部的COT会好一些。可以根据不同的时间来调整参数。不是像温度气候补偿剂一样根据室外的参数来调整室内的参数。

第三部分是区域能源项目的运行管理。前面两个部分,大家都容易理解,可以找到很多人来操作。一个大型的分布式能源站是非常关键的,不会像以前一样随便找几个人来操作。我觉得现在要学习外资的电厂,投资人把电厂建好,找一个运行商来做。我觉得区域能源项目也应该这样来做,就像建设酒店一样,请一个专业的团队来做。

这个部分主要是介绍前言,O&M合约、筹备阶段、合约的主要内容、责任试车、运行团队等等。

区域能源是一个产业,应该请一个专业的团队来做。它不再是一个单体,一旦变成区域的话就是量变和质变,应该重新定位运行工作。

O&M合约是运行和维护合约,是投资人与运行维护公司为保障稳定、安全、可靠的能源供应服务签订的合约。投资人的责任是保障该区域能源供应服务项目的增值与保值,其他的事情交给运行维护公司来做,运行维护公司就是维护好全部设备,保证系统的正常运行。

合约的中心思想是一次能源费用与供应由投资人承担。比如我是运行维护管理者,一次的费用肯定是由投资人直接购买,其他的所有费用,像人力成本、维护成本、改进费用、日常耗材等等由投资人支付给维护人,由运行维护人支配。

合约的时间一定要从筹备阶段开始,在还没有竣工的阶段介入。在运行与使用阶段都会有不同的程度的完善与改进,所以应该把施工单位2年的维保责任监管工作移交给运行管理公司,有利于项目运行过程出现问题时便于解决。我们在上海的项目就碰到了这个问题。所以我们认为应该有一个筹备阶段,比如甲方当时委托给施工总包单位,但维保没有办法追究,要将所有的东西都转移给这个公司,让公司执行尾款是否给付。所以要将O&M阶段前移。

合约的主要内容包括协议双方、协议有效性、业主的责任与权利、运行维修者的责任、运行维修者权力的限制、程序计划和报告、费用开支与报销、费用奖金和罚款。我们上海项目的奖金会达到20%。

责任试车的目的是系统达到最佳的运行效率,它完全不同于竣工调试。责任试车可能要一两年的时间才能真正完成,真正执行运行策略以后,责任试车的工作才能结束。责任试车工作是需要一定时间的,条件具备才行。

运行团队的主要职责是将项目管理好,运行人员一定要具有专业的知识和技能。一定要编写《能源站管理手册》《能源站设备管理手册》《能源站运营维护手册》《自控程序运行手册》。这些是要与业主讨论的,这些手册也要提供给业主,由业主进行监管。

O&M公司肯定是一个团队,一定要有一批人属于技术支持团队。因为在现场做运行的人不可能有那么深厚的知识背景,很多工作是在后台,一定要有一个技术支持团队,负责技术问题和商务问题。每年提出需要改善的问题,进行运行总结。

区域能源供应服务是一个新的行业、新的服务方式的推广,是一种概念的推广。需要进行商务谈判。

我介绍的主要内容就到这里,谢谢大家!

主持人:下面有请张杰教授做报告。

张杰:大家下午好!我主要是结合一个案例,介绍我对三联供系统的认识和看法。

建筑冷热电三联供系统叫做CCHP,对区域来说叫BCHP,应该是分布式能源系统的一种方式,主要解决电、热、冷的能源供应问题。

常用的大概有两种,一种是燃气轮机的三联供系统,以发电为主,它的余热可以作为空调制冷、供热的热源,不足部分可以利用天然气进行补充。

还有一种是内然发电机的冷热电三联供系统。它除了烟气的回收以外,还有一部分是钢炮式。

从效率来看,在建筑范畴内,或者是在小型区域范畴内,比如像5000千瓦以下的发电机组,内燃机的效率会比燃气轮机高一些。这张图是厂家的产品资料,应该说反映了一种趋势。

三联供系统的最大特点是能源的梯级利用。像许老师说的一样,高品位能源部分用来发电,中段部分是作为制冷机组,进行烟气回收。低温段可以直接交换,作为生活热水使用。它同时可以降低运行成本。

这个表格是石家庄机场项目的可研报告数据,当地燃气的对外公开价格是2.84,最后达成的价格是2.5元。按照发电效率的30-40%,综合利用效率为80-85%。如果不考虑余热利用,发电成本是6毛3到7毛2之间。如果考虑热利用成本,基本可以降低一倍。

这张表格是北京的数据,可以反映出天然气和电力消耗情况。在夏天,由于空调使用量较大,更多的电力处于高峰峰值。冬天由于使用锅炉或者其他采暖方式,燃气有很大的峰值。对于电网来说,建设分布式能源系统以后,可以增大运行效率。

对于它的排放,采用三联供系统以后,它的排放比燃煤和锅炉更少。采用三联供系统,无论是冷、热,还是电,都会提高保障性。

三联供系统在国外的发展比较成熟,我不多介绍。

中国的发展情况,各位专家也已经介绍过,去年由四部委发布了《发展天然气分布式能源的指导意见》,在政策上给予了保障。

下面我介绍一下我们的认识和所做的工作。

这张图是我们自己理解的,右侧相当于能源站,包括发电机、余热利用设备、冷热源设备、输配设备。左侧是设计需求,包括供冷、供热、供电需求。能源站要确定发电机容量,是设计关键点。设计需求,如何把能源站与设计需求进行有效结合,在设计过程中要作为重点。

在能源站中,合理确定发电机容量是非常关键的。目前有两种设计思路,一种是以电定热,一种是以热定电。以电定热是根据项目的用电负荷情况来确定发电机容量,根据发电机容量的余热量,它所能够提供的冷热负荷,与建筑设计需求中需要的冷热负荷的差别性能,以确定系统中需要选择的调控设备和蓄能设备。以电定热主要是应用于上网项目。在孤岛运行情况下,发电机必须提供所有的用电负荷,项目的经济性很差。国内也有项目采用孤岛运行的方式,但我们并不推荐。

基本的用电负荷是难以确定的,尤其是新设备阶段,我们如何根据基础容量来确定基础负荷,往往是非常不准确的。

如果以热定电,是根据项目的冷热负荷确定所需的余热量,根据余热量确定发电机容量。这种情况一般用在能上网的项目上。但由于发电上网和下网电价是不一样的,区域项目的冷热峰值时间比较短,以峰值负荷来定电的项目,经济性也比较差。这个时候也需要我们通过增加蓄能设备或者是配制调控设备来减少发电机的装机容量,改善项目的经济性。不管是以电定热,还是以热定电,最终目的都要合理选择发电机,保证发电机的全年运行小时数。

对于三联供系统的设计基础来说,如何进行合理的设计需求分析也是非常重要的。在很多三联供机房的设计中,设计公司会提供设计方案,但对设计需求来说是很少的,没有进行整体的分析。

三联供系统的设计需求分析,如果要做很多可研报告,我们建议采用全年动态负荷来进行分析,可以评价设计需求,合理地确定发电机全年用电小时数。

在设计需求以后,我们提出了精细化设计的概念,要准确预估设计需求,初步搭建能源站的简单系统。根据系统确定控制策略和运行模式,再根据运行模式计算初步搭建系统的全年动态负荷情况下的全年的耗气和耗电量指标,然后再评价经济性。如果可以满足要求,可以予以采用。

这个项目是我们在石家庄机场的项目,蓝色部分是地缘热泵站,绿色部分是水源热泵站。黄色部分是新建航站楼,供暖面积是32万平米,供冷面积是29万平米。当时我们分析了当地条件,供电条件是有35千伏变电站一座。在做新航站楼设计的时候,原来的设计院给出的是内燃机的方案。他们冬天可以利用发电机进行全年的平均,我们当时也做了方案考虑。当能源变成商品以后,它一定具有商品属性,它有很多的规律,跟投资等很多方面都有关系。最早的时候是石家庄的供电部门和燃气部门、机场共同成立一家公司,把它作为电源站来看待,是可以上网,最早是确定以热定电的方式。但随着供热部门的退出,不允许做上网,只能并网,最后消减了发电机容量。燃气压力是0.4兆帕,容量足够。当前热泵设计的供热和供冷的余量不大。

我们接手以后,他们的地缘热泵站和水源热泵站已经运行了两三年,有比较好的数据记录,可以真实反映这两个站所负担面积的全年负荷情况。新站是由于新设计项目,设计院给我们的数据是典型设计日负荷,我们对两个区域重新进行了负荷计算。

这个是全年用电情况预测。由于已经有了地缘热泵站和水源热泵站,冬季采暖期的用电负荷还是很高的。

为了跟原有系统进行比较,在方案初期的时候进行了多方比较,基本就是常规能源和三联供系统进行比较。

因为也涉及到发电机的选择方式,常规的有内燃机和燃气轮机。这个项目的单机发电功率并不大,由于建筑物的特点,还是要求对负荷的适应性比较强。对于燃气轮机来说,对燃气的压力比较高,燃气压力的波动对效率还是有影响,我们还是采用了内燃机的方式。

这个是燃气轮机和内燃机在不同负荷发电效率下的影响。对内燃机来说,氮氧化物的排放指标有可能比燃气轮机大一些。

我们最终的方案是采用内燃机,它的烟气回收和电制冷机作为调控负荷,燃气锅炉作为全年的生活热水和冬季采暖使用。冬季由烟气和钢化水的利用和燃气锅炉作为高峰负荷使用。

确定以热定电方式以后,选择了四台内燃机,可以上网作为电源站来使用,提高了区域负荷的安全。

随着方案的深入,我们还分析了冷源成本和热源成本的问题,将峰谷电价的因素代入到了成本计算过程中。红色部分、蓝色部分和绿色部分,从能源分析的角度来说,中间会出现相对的平衡点。

最后的结论是在高价电价时段,有供冷需需求的时候,还是尽量由三联供工作。高峰电价阶段,三联供工作供冷不足时使用电制冷。在低谷电的时候,优先开电制冷机组,采用市电直接供冷。

作为热源的时候,三联供方式比纯粹采用燃气锅炉的方式合算,在冬季还是考虑三联供方式优先。

三联供系统还是比较细的工作,不同发电机容量的选择对各个设备都有影响。首先我们要合理准确地进行动态负荷预测,选择不同的发电机容量,测算全年动态的耗气、耗电量,再进行经济评价。

这个是逐时耗气情况,夏季是发电机耗气,冬季是发电机和锅炉耗气,在春秋交替的时候,也会出现发电机闲置和组合运行的情况。

这是能源站里面的用电设备,在夏天发电过程中,这个还没有加入水蓄冷的内容。

这是发电预测,刚才是我们自己站内的。因为原来还有水源热泵站和地缘热泵站,这张图是发电效果预测,也就是在夏季的发电,除了供能源站以外,还要供地缘热泵站和水源热泵站,在冬季也同时进行两个站的能源平衡。

这是项目的经济性分析,当时项目的总投资是1.17亿,生产能力平衡点在68%左右。后来我们调整了发电机数量,大规模减少发电机容量,增加了水蓄能的装置。

对于冷热电三联供,我们总结了一些问题,如果冷热电三联供在负荷侧建设,是否会加剧城市的热岛效应。三联供系统受电、气价格影响较大,会不会造成大量的闲置?

三联供推广过程中有一些需要解决的问题,最终的环节是上网价格并不合算,只能采用并网或者是孤岛运行的方式,这在操作层面有一些问题。

第二个问题是商务模式。采用三联供方式,它的好处在后面,但对于前期投资,不管是对设计,还是对甲方,都看不到回报。

第三个问题,不是所有项目都适合三联供。

第四个问题,商务模式带来的就是运营。设计、施工和运营团队对新的技术和运行模式都有一定的规律。

最后一个问题,目前的三联供方式在国内有成功,有失败,要进行项目数据的搜集和整理,对前期的设计、施工、运行方法进行比较。

采用冷热电三联供系统应该能够实现能源的梯级利用,合理设计该系统对节能减排事业非常有意义。

在政策和技术上应该更好解决发电并网乃至上网的问题,这是冷热电三联供技术能够获得良好应用于推广的重要条件。

冷热电三联供项目设计成功的关键在于发电机组容量的选择预配置是否合理,准确的冷热电需求分析是优化发电机组选配的前提。

民用建设设计单位有着多年对建筑设计甚至全年逐时动态冷热负荷的分析经验与实际运行数据,应当积极的将上述特点融入冷热电三联供系统的设计工作中。

冷热电三联供技术的应用推广尚需同仁们商务模式、设计、施工、运营管理各个部门进行探索。

谢谢大家!

主持人:下面请张平会长做报告。

张平:女士们,先生们,大家下午好!首先感谢主办方的邀请,可以跟大家进行交流。

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