我國發展區域能源的意義與展望
來源:《中國地能》雜志 作者:《中國地能》雜志 發布時間:2016-04-25 點擊數:
一、區域能源的定義

      區域供暖、區域供冷、區域供電以及解決區域能源需求的能源系統和它們的綜合集成統稱為區域能源。這種區域可以是行政劃分的城市和城區;也可以是一個居住社區或一個建筑群;還可以是特指的開發區、園區等。

     總之,人類社會發展至今所有一切用于生產和生活的能源,在一個特指的區域內得到科學的、合理的、綜合的、集成的應用,完成能源生產、轉換、供應、輸配、使用和排放全過程,稱之為區域能源。

二、區域能源系統

     區域能源系統是局域能源網絡,通過該網絡向綜合建筑物提供熱水、蒸汽(區域供熱)、冷水(區域供冷)、用電(通常稱微網)、或者是綜合供應。

     區域能源系統可以是鍋爐房供熱系統;冷水機組供冷系統;熱電廠系統;冷熱電聯供系統;熱泵供能系統;太陽能供能系統;風電系統等等。所用的能源還可以是:燃煤、燃油、燃氣、可再生能源(太陽能熱水系統,地下水源熱泵系統,地表水源熱泵系統,污水源熱泵系統,地能熱泵系統,光伏發電系統,風力發電系統)、生物質能等。這些服務的不同形式通常是平行運行,服務相同建筑物的部分或全部。應利用當地的條件和應對當地問題,專門地設計區域能源系統。

     區域能源系統要適合特有的情況,能夠滿足特定的當地多種需求(例如準確可靠的醫院需求)或者相適應當地特有的資源條件(例如燃燒當地可用的生物質)。為了提供這些能源服務,通常區域能源系統圍繞作為系統心臟的中心站建設。一旦中心站運行,能量通過管線或電線易于與建筑物連接。為了提供這些能源服務,通常區域能源系統圍繞作為系統心臟的中心站建設。一旦中心站運行,能量通過管線或電線易于與建筑物連接。很像人的血管系統,通常管線以閉式方式運行,從中心站輸送熱水到建筑物用戶,然后涼水返回心臟再加熱,往復循環。區域能源系統可以利用當地的可再生資源,通過高效率的中心站對綜合建筑物(工業、商業、住宅)供冷與供熱。

三、我國能源消耗現狀

     目前中國能源消耗高、環境壓力大。世界能源平均利用效率為5 0 . 3 2 %,其中,我國為36.81%,印度為39%,美國為51%,日本為56%,丹麥為72%;為應對全球氣候變化我國政府承諾:到 2 0 2 0 年單位國內生產總值二氧化碳排放要比2005年下降40%-45%,其中節能提高能效貢獻率要達到8 5%以上。2 0 0 9年國際能源署發布報告稱,中國消費了32.2億噸標準煤,而美國消費了31.1億噸標準煤,中國成為全世界第一大能源消費國。2012年我國一次能源消費量3 6 . 2億噸標煤,消耗全世界2 0 %的能源(消費了全世界煤炭的一半),單位 G D P 能耗是世界平均水平的2.5倍,美國的3.3倍,日本的7倍,同時高于巴西、墨西哥等發展中國家。中國每消耗1噸標煤的能源僅創造14000元人民幣的GDP,而全球平均水平是消耗1噸標煤創造25000元GDP,美國的水平是31000元GDP,日本是50000元GDP。為解決當前問題,發展區域能源已經勢在必行。

 

四、我國發展區域能源的意義與必要性

1、區域能源能夠控制能源消費增加過快,降低能耗

     區域能源實現多種能源的科學、合理、綜合、集成的應用,在需求側——應用側實現品位對應,溫度對口,梯級利用,多能互補,可以使各種能源得到適得其所,發揮其特長,可降低總能耗,降低單位產品的能耗,降低單位 GDP的能耗。

2、區域能源能夠提升能源利用效率

     能源革命的目標就是要提高能源利用效率,區域能源科學合理用能,實現能源的對應、對口、梯級、綜合利用,把一次能源多級梯次利用,把各種能源綜合、集成利用,把能源“吃干、榨盡”,用最少的能源,完成更多的工作。把我國的能源利用率從 36% 逐步提升到50% → 72% → 90%。

3、區域能源能夠推動能源消費革命

     區域能源能夠推動能源方式的改變,把能源用到合理、合適的地方。例如把供暖溫度由95℃降到 75℃→ 60℃→ 50℃ ;供暖不用一次燃燒能源的 1000 ℃。 用吸收式熱泵提升工業20 ~ 40℃余熱、廢熱至 50 ~ 60℃,滿足供熱需要。

4、區域能源能夠推進能源供給革命

     區域能源能夠督促用戶選擇利用效率高的能源形式。不同的產業需要不同種類的能源,例如工業冶煉、鑄壓必須用一次高溫的能源,服務紡業的洗染可以用低品低溫的余熱、廢熱。居民供暖、地板輻射用30~40℃熱水;暖風機、風機盤管用50~55℃熱水;散熱器用75~55℃熱水;區域能源為用戶的多種選擇提供了可能。

5、區域能源推進天然氣的梯級綜合利用,實現“三聯供”

     天然氣是一種高效清潔的化石能源,是下一代人類社會的主打能源。但現在人們更多的是將它們一次就燒掉了,不僅能效低(僅有40%左右),而且排放污染也高。為實現天然氣的綜合梯級利用,世界各國都在大力發展天然氣的分布式能源。利用天然氣的高品位——發電產生高品位二次能源;再利用天然氣發電的余熱——低品位,為各種產業和建筑提供能源。實現汽、熱、電“三聯供”,梯級利用天然氣能效可達90%以上。區域能源為天然氣分布式能源提供了廣闊的空間,它不僅可以自己形成獨立的能源系統,同時它還可以和其他形式的能源集成為一個綜合高能效的系統。

6、區域能源能夠大力發展利用可再生能源

     少用或不用一次化石能,少燒或不燒可燃物質獲得能源,是節能減排追求的目標。可再生能源的利用提供了這種可能:太陽能可直接轉化為電能或熱能;風能可轉化為熱能;地熱能可轉化為電能或熱能等等。但是可再生能源轉化的能源,多是低品位、不連續、不穩定的。人類利用可再生能源時都要考慮輔助措施或輔助能源。區域能源為可再生能源在區域中的利用提供了這種可能和保證。

7、區域能源能夠大力發掘、利用各種低品位能源

     各種余熱、廢熱及淺層地能等的低品位熱的數量是人類社會消耗有效能源的許多倍,但是目前利用率很低,浪費很大。在區域能耗中,需要量最多、最大的還是低品位能源,特別是建筑用能。所以區域能源可以很好地應用低品位能源,把發掘出來的各種低品位熱用于區域能源。

 

五、發展區域能源需要的條件

1、區域能源要求有現代的市場經濟體制

     能源是一種商品,可以在市場上自由交易,但目前在我國還不能完全做到,因為我們整個國家的市場經濟體制還不夠完善,還帶有一些計劃經濟的特點。油、氣、電、熱還沒有完全體現它們的商品屬性,還不能進行市場交易,區域能源要求建立平等、合理的市場競爭體制。

2、區域能源要求實現能源管理機制的革命

     區域能源可以在一個區域內實現多種能源管理體制的協調融合,形成一個有機一體的管理體制,同時也就要求在更大范圍內甚至全國建立健全適合中國特色的能源管理體制和機制。

3、區域能源推進要求能源價格的革命

     區域能源是多品種、多品位能源在一個區域內的應用,所以各種能源應該有一個合理的價格,應該按質論價、市場定價、隨行就市。而目前我國還沒有建立起這樣一個能源價格的定價機制,水、煤、氣、電、熱如何定價?要平衡各方利益,從長計議推進能源價格的革命。

4、區域能源要求完善能源的法律法規

     能源的規劃建設、運營、管理和服務都應該有法律法規來指導和制約,過去我們只有行業的、條條的、地區的、塊塊的,供電、供熱、供氣的規定、規范,缺乏總體的、全面的能源法律法規,缺乏適用于區域能源的相關法律法規。只有完善了區域能源的法律法規,才能真正推進節能減排,實現高能效。

5、區域能源應當學習引進國際能源的新概念、新理念、新觀念

     國際上區域能源發展有一百多年的歷史,有很多理念和概念值得我們學習應用。例如城市能效、區域能效、行業能效、系統能效等等;再如品位對應、溫度對口、梯級利用等等,加強與國際上在區域能源方面的合作就首先要學習理解先進的概念、理念、觀念。

6、區域能源推進能源國際合作

     區域能源與國際合作就要學習國際上先進的能源技術,能源的生產技術,轉換技術,應用技術,運行管理技術,運營服務技術,若實現能源革命必須掌握先進的技術,改進我們的技術,革現有技術的命,包括軟硬件。國際合作離不開人才的交流和培養,應該完善我們的能源行業人才培養體系,編寫系統、統一的教材,特別是運營管理方面加強人才的培養,把人送出去參加國際上一些能源企業的運營管理。

7、區域能源呼喚有國際水平的能源裝備

     區域能源提高能源效率,實現能源的綜合、集成利用,對各種能源都要吃干榨盡,對各種利用技術和設備都要高效率、低排放。高品位、高溫的能源轉換為低品位、低溫的能源比較容易實現,但將大量低品位、低溫的能源轉換為我們需要的能源,這需要更過的新技術、新裝備。所以必須有世界當今一流的能源生產、使用、轉換的裝備,而且是有自主知識產權的,區域能源推動能源裝備生產、利用的革命。例如:在燃機、制冷機、余熱回收等方面的裝備,再如采集井能源采集方面的系統設備等。

六、區域能源的發展與展望

     在2015年6月29日生態文明貴陽國際論壇2015年會上,聯合國環境規劃署發布了《城市區域能源:充分激發能源效率和新能源的潛力》報告中文版。這一報告選取包括中國鞍山內在的全球45個區域能源利用示范城市,為世界各國城市的能源利用和轉型提供了參考。主題論壇中,聯合國環境規劃署技術、工業和經濟司長麗嘉諾娜表示,目前城市能源的一半用于供暖和制冷,現代化的區域能源體系,將是降低能源需求的關鍵。《報告》中選取了45個做區域能源最成功的城市,已經有了區域能源利用的最佳實踐。這些經驗告訴我們,區域能源是一個非常好的嘗試,并且可以為全世界有意試驗區域能源利用的城市提供范例。

     區域能源為能源與互聯網相結合提供了廣闊前景,區域能源為多能源同時供應給多用戶的多種需求提供了可能,在一個區域實現這種功能,沒有信息的支撐是不可能的。當能源已經危及到生存和發展,能源革命的號角已響起,我們應該用互聯網技術改造能源,開啟能源革命。

 

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