低碳节能在建筑中的应用---许文发
摘要: 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 ...
| 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！ |
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