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1、1第 1 篇地熱能供暖(制冷)案例21.18 山東省商河縣地熱能高附加值花卉種植供熱項目一、項目基本情況一、項目基本情況山東省商河縣地熱能高附加值花卉種植供熱項目屬于地熱能供熱農業利用類別。位于山東濟南(商河)國家農業科技園區內,由中石化綠源地熱能(山東)開發有限公司開發建設和經營。采用中深層水熱型地熱能供暖,熱泵機組調峰,供暖末端為地板輻射+空調風機。2021 年 9 月 30 日一期工程建成投產,為山東鑫和農業科技發展有限公司 30 萬溫室大棚供暖,整體運行穩定,總投資 7500 萬元人民幣,中國核證減排量(CCER)97968t 二氧化碳,是全國規模最大的集花卉生產、繁育、銷售、體驗、觀
2、光等多業態于一體的地熱花卉基地。供熱、用熱企業均獲得了良好經濟效益,計劃于 2024 年啟動二期工程 20 萬、2026 年啟動三期工程 50 萬,全部建成后將形成100 萬溫室大棚供暖。在大氣污染治理和清潔供暖限制條件下,為農村、農業經濟用能開辟了有效路徑,具有重要的復制和推廣意義。2022 年,商河縣實現地區生產總值 231 億元。居民人均可支配收入 24131 元,其中,城鎮居民 34808 元、農村居民 19924 元。全縣育苗總面積達 3 萬多畝(其中采用地熱育苗的約占 98%),年生產各類花卉苗木 1 億株盆,實現花卉苗木年總產值過 13億元,占全縣第一產業產值比重達到 29%,是
3、當地農業經濟支柱和農民增收致富的主要途徑之一。二、供暖面積二、供暖面積2021 年 9 月 30 日一期工程建成投產,為山東鑫和農業科技發展有限公司 30 萬溫室大棚供暖,計劃于 2024 年啟動二期工程 20 萬、2026 年啟動三期工程 50 萬,全部建成后將形成 100 萬溫室大棚供暖。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程項目采用深層地熱能作為供暖熱源,通過“板式換熱器間接換熱+熱泵機組調峰”的熱源組合方式,為花卉大棚建筑提供冬季供暖服務。每 1 口開采井配備 1 口回灌井,實施同層回灌,達到“取熱不耗水”的可持續開發目的。地熱水從開采井取出后,通過板式換熱器將熱量傳遞給供暖循環
4、水,輸送至用熱單位;在寒冷天氣時,利3用熱泵機組繼續提取地熱水中的熱量,地熱水溫度繼續降低,而后注入回灌井。地熱水全程只作為地下熱能的運載媒介,溫度降低、沒有水的損耗。供暖循環水在板式換熱器、熱泵機組和用熱單位間往復循環,持續將熱量輸送至用熱單位。圖圖 1地熱供熱系統工藝流程圖地熱供熱系統工藝流程圖四、主要設備選型四、主要設備選型項目鉆鑿了 6 口生產井,6 口回灌井。建設了溫泉花卉、海峽花卉 2 座換熱站,占地面積分別為 1200 和 2100。站內安裝 14 臺板式換熱器、16 臺循環泵,相應配備補水設備、軟化水裝置、回灌設備等主要工藝設備,以及供排水、配電、自控等配套設施。配套建設地熱水
5、管網 4800m,選用材質為 J55 的石油套管或非金屬管材。建成供熱能力 31.2MW,剩余能力隨項目需求建設配套。五、生產運行情況五、生產運行情況項目采用運行智慧化管理,站內自動調控,結合室外天氣情況,自動調節棚內溫度,確?;ɑ軠囟葷M足生產需要。自 2021 年建成投用以來,已穩定運行近 3 個供暖周期,每個供暖季自 9 月 15 日啟動,4 月 15 日停止,長達 200 天。在運行期間,棚內根據不同花卉溫度要求,在 1626范圍調節溫度。六、建設運營模式六、建設運營模式1.政府統籌推動4商河縣設立地熱資源開發指揮部,國土資源局(現自然資源局)統籌、水務局、住建局參與,全面負責商河縣地熱
6、資源的開發利用和管理工作,規范地熱資源管理。商河縣政府與地熱開發企業中石化綠源地熱能開發有限公司簽訂了綜合開發利用山東省商河縣地熱資源合作協議書,明確了“縣內不再批準其他單位建設用于供暖的燃煤鍋爐,對于新建建筑,在審批時,要求其采用節能、環保的地熱集中供暖方式”。采取特許經營制度,商河分公司已取得供熱經營許可證。2.企業合作發展案例是農業企業(農戶)與地熱開發企業通過市場化合作的方式,投資開發清潔能源,發展高附加值農業經濟項目,實現雙方投資回收及合理效益。農業企業(農戶)負責投資建設溫室大棚及配套的園區內取暖管網、末端取暖設備。經過市場談判,向地熱開發企業交納 24 元/的一次性熱源建設費,以
7、及 84.6 元/GJ 的熱能使用費。通過高附加值農產品銷售收入,逐漸回收投資、承擔運行成本、實現合理收益。地熱開發企業負責投資建設供暖熱源,即地熱采水井、回灌井、換熱站及配套的管網。收取一次性熱源建設費,按照計量收取熱能使用費,收費標準為基本熱價+計量熱價,按月結算。逐漸回收投資、承擔運行成本、實現合理收益。七、項目經濟性七、項目經濟性地熱開發企業供熱工程項目一期工程總投資 6000 萬元。每年售熱收入 800 萬元,運行支出 258 萬元,按照運營期 20 年評價,項目實際稅后收益率為 8.08%,稅后投資回收期 10.74 年。供熱工程項目運行解決當地就業 7 人。八、環境及社會效益八、
8、環境及社會效益供熱工程項目通過了中國核證減排量(CCER)認證,二氧化碳 97968t。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法探索實踐農業清潔低碳發展路徑。大氣污染治理和北方清潔供暖進入攻堅階段,農業種植、養殖急需加快轉型使用清潔能源。但我國農業經濟總體上比較還比較薄弱,農業收入較低,難以承擔電供暖(包括空氣源、水源、土壤源熱泵)、燃氣供暖的高昂費用。地熱能是清潔、低碳的本土可再生能源,在主要清潔供暖方式中成本最低,5甚至可與燃煤供暖相比。本案例將運行成本較低的地熱能與價格承受能力較低的農業、農民結合,成功建成并有效運行了花卉種植供熱項目,探索出一條農業清潔低碳發展路徑,為政府推進農業發展、農民
9、提升種植收入提供參考。北方地區適宜規模推廣地熱供暖農業利用。地熱資源在我國華北平原、以及山西、陜西盆地地區集中連片分布,具有良好的資源基礎。尤其是在燃氣管道覆蓋不到,以及電網負荷難以承受的地區,地熱能供熱成為一個重要選項。結合我國北方地區冬季對新鮮蔬菜、水果、花卉等產品的大量需求,加快復制、規?;l展地熱供熱農業種植,替代燃煤實現碳減排、緩解霧霾發生,替代燃氣供暖、電供暖,緩解農業反季節種植的成本壓力。十、問題和建議十、問題和建議地熱農業利用項目風險性較高,對快速發展形成制約。地熱供熱項目投資較大,投資回收期較長,開發企業需要通過長期運行回收投資和實現微薄盈利。但受農產品消費習慣變化、市場價格
10、等因素影響,農業企業存在較大的減少產量、更換品種的不確定性,可能減少甚至停止購買清潔供熱產品。然而熱能長距離輸送成本很高,主要依靠就地銷售,熱能消納項目的停運會造成供熱產品減售、停售,導致地熱開發企業投資農業利用項目比較謹慎。建議政府牽頭建立地熱農業利用風險緩解機制。對于農戶原因造成清潔供熱產品減售、停售的,地方政府協調其他居民、商業、農業取暖用戶就近消納。政府出資引導,鼓勵農戶配套投入,設立商業保險制度,用于賠付無法就近消納的清潔供熱項目。加強對農戶培訓,了解農產品市場行情,避免經營不善造成農業園區停產。61.19 濟寧文化中心可再生能源綠色低碳能源站一、項目基本情況一、項目基本情況濟寧文化
11、中心是集大型公益類場館和公寓、酒店為一體的文化產業集群,總建筑面積約 30 萬,建設了基于淺層地熱能利用的綠色低碳能源站,項目由濟寧市城投文化旅游產業有限公司投資建設,項目投資約 7300 萬元,由具有國際影響的建筑節能研究院中國建筑科學研究院,和國內領先的綠色低碳技術應用單位山東宜美科節能服務有限責任公司聯合設計、建設,由具有綠色低碳技術咨詢建設經驗的專業化單位和璞思德能源顧問(山東)有限公司維護運營。由 2022 年濟寧市國民經濟和社會發展統計公報知:濟寧市居民人均可支配收入33628 元、人均消費支出 19051 元;其中城鎮居民人均可支配收入 42989 元、人均消費支出 23529
12、元;農村居民人均可支配收入 22137 元、人均消費支出 13554 元。濟寧文化中心位于濟寧市太白湖新區,無集中熱源管網,且濟寧市在淺層地熱能利用方面有較好的資源優勢,本項目區域巖土層結構由中粗砂、細砂、粘性土組成,巖土換熱能力較好,鉆孔施工難度較小,淺層地熱能利用條件較適合。為滿足濟寧文化中心全年供暖空調需求,實現長期高效運行,以淺層地熱能為主作為冷熱源,配置輔助冷卻塔,以保證地源熱泵運行過程中地源側的累計吸、排熱量平衡,建設了濟寧文化中心可再生能源綠色低碳能源站。二、供暖面積二、供暖面積濟寧文化中心可再生能源綠色低碳能源站供冷面積 22.48 萬,供暖面積 26.73萬,設計空調總冷負荷
13、 19800kW,設計空調總熱負荷 16200kW,自 2019 年建成投入運行至今,系統運行穩定、安全、高效。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程1.淺層地熱能利用技術適宜性地熱能、太陽能及空氣能具有可得性廣、賦存量大的優勢,但是太陽能和空氣源的穩定性差、能量密度低、環境適應性弱,而大型公共建筑需求的能量密度高、總量大、活躍性強、靈活性要求高,淺層地熱能具備了開發潛力大、資源量大且具備可再7生、無污染、不產生碳排放、運行穩定等優點。通過對多種能源形式對比分析,從政策、投資、運行費用、系統可靠性、技術先進性、節能環保、綠色生態等各個方面綜合評價,結合濟寧市在淺層地熱能利用方面有較好的資
14、源優勢,以淺層地熱能為主建設分布式能源站是最經濟合理的首選方案:(1)資源性:本項目區域巖土層結構由中粗砂、細砂、粘性土組成,巖土換熱能力較好,鉆孔施工難度較小,地埋管地源熱泵應用條件較合適。(2)限制性:該地區土壤含水層顆粒太細,滲入太差,回灌較困難,一般情況下回灌能力為開采能力的 3050%。淺層地下水徑流強度不大,含水層滲透系數約10m,水力坡度約 12,淺層地下水源熱泵技術應用條件受限。且地下水資源關系人民基本生活,干系重大,地下水資源保護越來越受到政府重視,綜合技術適宜性及政策條件等,本項目不適宜采用地下水源熱泵。(3)適宜性:本項目地溫近似全年平均氣溫,恒溫帶的溫度約為 13.51
15、5,是比較好的低溫熱源,適宜進行冬季供暖和夏季制冷。(4)靈活性:建設范圍內具備布置鉆孔空間,適宜采用土壤源熱泵技術。(5)換熱性:通過熱響應試驗測試分析,測試結果表明項目區域地源側換熱性能較好。(6)穩定性:區域地下水含水量充足且流速高,加速地源側取放熱量的擴散能力,有利于土壤側平衡,利于熱泵長期穩定運行。(7)周期性:土壤源熱泵機組為 25 年,地埋管換熱部分為 70 年,較其他空調系統和供暖設備的壽命都要長(一般家用空調的壽命為 8 年,燃氣鍋爐壽命為 10 年)。2.淺層地熱能利用技術應用思路(1)利用淺層地熱能,由集中設置的能源站作為各個建筑物冷熱源,采用土壤源熱泵系統,滿足該項目全
16、年供暖空調需求,并配置輔助冷卻塔,以保證地源熱泵運行過程中地源側的累計吸、排熱量平衡,實現長期高效運行。(2)熱泵機組供回水溫度滿足末端建筑需求,供回水溫度采用大溫差設計,夏季供冷 6.5/13.5,冬季供暖 47/40。(3)配置“四大一小”熱泵機組,可以實現在部分負荷運行時或冬季防凍運行8時,仍能處于高效區。(4)由于能源站供能半徑較大,阻力較大,因此供能輸配側及地源側采用二級泵系統;供能側及地源側一、二級泵均采用變頻控制。(5)在部分負荷運行工況下,根據冷、熱負荷控制熱泵機組的開啟臺數;滿足運行調試階段及低負荷階段運行需求。(6)冷卻塔冬季為關閉狀態,不做使用,夏季制冷時,根據蒸發器出水
17、溫度控制地埋管換熱器與冷卻塔的切換。3.淺層地熱能利用技術應用特點(1)采用鴻業軟件和 TRNSYS 軟件,對設計負荷和全年動態逐時負荷進行了詳細的分析計算,并綜合考慮項目各建筑運行時間、使用率、使用環境參數等多擾動因素,從而降低了項目裝機容量,提高了系統經濟性。(2)以全年動態負荷計算為基礎,根據熱響應試驗結果,采用 GSLAB 軟件,進行了熱響應試驗反算、埋管換熱器設計計算、全年工況模擬計算和熱平衡分析。以此為依據進行了能源系統整體配置和埋管側設計。(3)能源中心建設了智能自控系統,該控制系統包括:物聯網監測模塊、數據在線采集模塊、數據存儲模塊、故障識別與報警模塊、節能數據分析模塊、集中優
18、化控制策略模塊、前饋控制模塊、傳感器、控制器、數據傳輸設備等。在各個功能模塊中嵌入系統運行下各工況的工作邏輯,實現系統的無人值守控制功能。(4)能源管控平臺充分運用了現代物聯網技術、人工智能技術、群控技術,結合數據挖掘技術、現代統計學分析技術、運籌優化技術等技術手段,感知、整合、分析、優化系統運行的一系列分析方法,實現了能源站空調系統的微觀管理到宏觀+微觀管理,從局部優化到整體優化。四、主要設備選型四、主要設備選型1.高效能源站地源側濟寧文化中心建筑的總設計冷負荷為 19800kW,總設計熱負荷為 16200kW,地埋管換熱器設計計算時,累計耗冷耗熱量取保守值,即:累計冷負荷為 1570.6
19、萬 kWh(內熱開,取保守值),累計熱負荷為 2092.2 萬 kWh(內熱關,取保守值)。確定9濟寧文化中心建筑供冷供暖的地源熱泵系統所需的鉆孔總長度取 31.96 萬 m(按制熱工況),即地埋管承擔項目全部熱負荷(設計熱負荷、累計熱負荷);地埋管承擔基礎冷負荷,不足冷負荷由輔助冷源承擔。本項目地埋管換熱器系統采用雙 U 型豎直埋管換熱器,單個埋管換熱器孔深取120m,換熱器間距為 5m5m,孔徑150mm,室外地埋管換熱器共設置 2700 個鉆孔。為了實現有效的水力平衡,采用鉆孔之間同程式并聯連接,并聯孔數根據布孔區域不同為 58 個,18 個小區分別設置一個分集水小室,每個大區采用枝狀管
20、網連接各個小區的分集水小室后,進入能源站。其中,有部分小室可利用已有設計的景觀構筑物,直接將分集水器設置于構筑物當中,降低土建施工費用,布置在二期筏板下的地埋管換熱器同程連接后,分集水器設置在文化中心高地建筑中間連接狹縫中。2.高效能源站系統配置(1)熱泵機組能源站機房設置 4 臺離心式地源熱泵機組,單臺制冷量 4600kW,單臺制熱量4500kW;1 臺螺桿式地源熱泵機組,單臺制冷量 1614kW,單臺制熱量 1689kW。(2)輸配系統供能側及地源側均采用二級泵系統。為便捷調節,可實現不同地埋管區域的部分負荷下切換使用,每個大區對應 1 臺地源側二級泵。本項目中各末端建筑設計水溫一致,因此
21、供能二級泵集中設置;為考慮冬夏負荷需求的不同,供能側及地源側一、二級泵均采用變頻控制。3.高效能源站材料設備選擇(1)地埋管材料地埋管材料好壞關乎地埋管系統壽命周期和運行可靠性,選用了國內一線品牌為專用管件。(2)主要設備地源熱泵系統的主機作為整個地源熱泵系統輸出冷熱量的核心,由于設備本身價值較高,并且一般主機房安裝空間都有限,一般不設置備用主機,因此主機的質量及能否長期穩定安全運行是保證系統長期穩定運行的首要關鍵點。本項目的主機選擇了10技術成熟、生產工藝先進、維修更換簡單、有長期運行項目支撐的設備供應商。水泵作為以水為冷熱量載體的空調系統輸送部件,由于連續使用特性,一旦損壞同樣也能會造成系
22、統癱瘓,并且水泵能耗約占系統能耗的 20%左右,選擇能效級別高、質量過硬的水泵也是保證系統穩定運行的關鍵因素。本項目水泵選擇了能效較高的國內一線品牌。五、生產運行情況五、生產運行情況濟寧文化中心綠色低碳能源站主要能源消耗為電力。能源站自 2019 年夏季開始運行,供冷季按照每年的 6 月 1 日至 9 月 15 日,供暖季按照每年的 11 月 15 日至次年 3 月 15 日,具體運行時間根據建筑的實際用能需求進行了適度調整,全年單位供暖制冷能耗約為 25.80kWh/。六、建設運營模式六、建設運營模式濟寧文化中心可再生能源綠色低碳能源站由濟寧市城投文化旅游產業有限公司自籌投資建設,通過專業化
23、建設工程總承包+專業化托管運維方式(EPC-O),由濟寧市城投文化旅游產業有限公司自主經營。七、項目經濟性七、項目經濟性自 2019 能源站運行至今,截止 2023 年系統實際運行成本約 17 元/年,較方案設計工況下的運行成本降低 41.94%。根據濟寧市政策規定,免繳供熱配套費約 1000萬元,按照當地市政供熱價格和燃氣價格,較“冷水機+市政集中供熱”降低單位全年運行約17.8元,每年可節省運行成本約535萬元;較“冷水機+燃氣集中供熱”降低單位全年運行約 24.7 元,每年可節省運行成本約 740 萬元,有效降低了系統運行成本。八、環境及社會效益八、環境及社會效益高效利用淺層地熱能的土壤
24、源熱泵技術,代替傳統能源,脫離對燃氣的依賴,主要利用電能可以實現夏季供冷冬季供暖。濟寧文化中心綠色低碳能源站自投入運行以來,節能減碳效果顯著,每年可節約標準煤 8057t(等價值),減少二氧化碳排放量21512t,減少二氧化硫排放量 161t,減少氮氧化物排量放 302t,減少煙塵排量放 80t。公司按照“政府主導、市場運作、企業主體”的原則進行運作,堅持利用綠色生11態節能減碳技術,陸續推出一系列公共建筑類優良工程,為社會發展做出新重要貢獻。項目屬于社會公益性項目,項目可再生能源供能系統供應靈活,提升建筑室內舒適度,提升了可再生能源的利用效率,提升了地區人民的生活品質,為廣大群眾提供一個舒適
25、、溫馨的環境,具有良好廣泛的社會影響,提升了公眾認知,對同類型建筑起到榜樣作用,有利于積極推動濟寧市綠色建筑等政策落地,具有較強的示范意義和社會影響力,有利于全范圍推動建筑領域節能減碳工作,助力中國的建筑和城市從綠色節能,走向“零達峰”和“碳中和”的未來。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法(一)全過程控制,助力淺層地熱能高質量應用濟寧文化中心是山東省最早、最大體量、最大規模利用淺層地熱能建設低碳能源站的大型公共建筑。濟寧文化中心可再生能源綠色低碳能源站的建設運營以全壽命周期低碳、高質量低碳發展為目標,實踐探索了全過程能源顧問咨詢、設計、采購、建設、運維專業化模式。濟寧文化中心先后獲得了綠色建
26、筑二星級設計標識和綠色建筑二星級運行標識,綠色低碳能源系統設計獲得了中國建筑學會建筑設計一等獎,群體建筑榮獲中國建設工程質量最高獎“魯班獎”,項目案例入選了中國高效空調制冷機房發展研究報告(2021)山東省能源局地熱能開發利用典型案例。(二)智慧化技術,提升能源利用效率為實現建筑全壽命周期的近零碳排放,濟寧文化中心綠色低碳能源站在項目建設過程中推廣了 BIM 技術應用,通過互聯網、大數據、人工智能等新興技術與綠色生態節能技術深度融合,建設了綠色低碳綜合能源智慧管控平臺,以實現能源系統能耗監測、能效評價、運行策略優化、安全保障為主的智慧能源管理目標。根據文獻和國家空調設備質量監督檢驗中心近年對國
27、內部分可再生能源示范項目(地源熱泵)的檢測結果為:1.地源熱泵系統供冷性能系數為 3.2,大部分項目在 2.7 以上;2.地源熱泵系統供熱性能系數為 2.5,大部分項目在 2-3 之間。濟寧文化中心可再生能源綠色低碳能源站,自 2019 年夏季投入運營,系統的系統能效處于較高水平,供冷能效比達到 EER5.0 以上,供熱性能系數達到 COP3.80 以12上,性能系數分別高于國家標準規定一級標準,明顯高于國內平均水平,位于國家可再生能源應用示范項目前列,按照國際標準對標,達到美國 ASHRAE 規定優秀制冷機房 EER5.02 的標準,達到新加坡 BCA空調系統設計運行規范SS553:2016
28、 鉑金級 EER5.41 的標準,并于 2023 年 9 月以 EERa=5.04 獲得高效空調制冷機房標識。(三)專業化節能托管運維,提升節能減碳效果運行能耗在建筑全生命周期中占比最大,有效降低建筑的實際運行能耗是建筑節能的最終目標。由專業化團隊對能源站開展節能托管運維,通過對能源站系統的精準調適和節能托管服務,實現分布式能源設備運行狀態監測、故障檢修、動態調配的快速響應,在運行期開展持續調適和智慧能源管控平臺的策略優化,可再生能源綠色低碳能源站在運行中持續增效,進一步提升了節能減碳效果,減少了建筑能源系統的能源消耗和運營成本,降低了建筑運行階段的碳排放。(四)產學研深度融合,促進產業發展濟
29、寧文化中心以可再生能源為載體,開展了可再生能源科研合作和技術交流,通過關鍵核心技術攻關、工程示范和產業化應用,是“十三五”國家重點研發計劃“公共機構高效用能系統及智能調控技術研發與示范項目”。2019-2021 年聯合中國建筑科學研究院有限公司和山東宜美科節能服務有限責任公司共同開展了住房和城鄉建設部科技計劃項目“綠色建筑技術與建筑節能技術可再生能源多能互補在大型公建中高效應用關鍵技術研究”,于 2021 年 10 月通過驗收,研究內容包括項目全周期的巖土參數測試、系統設計、施工工藝、優化運行等技術方法研究,研究成果經第三方機構查新、專家評議,得到專家一致認可建議推廣應用,其中地埋管地源熱泵巖
30、土熱響應測試方面達到國際領先水平。十、問題和建議十、問題和建議可再生能源多能互補低碳能源站系統一般由地源熱泵系統、太陽能光熱系統、太陽能光伏系統、空氣能系統、蓄能系統、高效空調節能機組、空調末端、輔助冷卻塔等組成。與傳統化石能源相比,有數量大、可再生、環保、就地取用等優勢。系統建設時,增量投資大約為 1020%,但在系統使用過程中,運行費用比常規減少 2560%13左右,大約 35 年即可實現投資回收??稍偕茉吹囊幠;?、高質量發展,必然需要通過高性能優化設計、高標準建設實施、智慧賦能管控能源、暖通系統精準調適和專業化節能運維等應用高效節能技術的應用,能夠有效推動城市的綠色低碳發展。141.2
31、0 東營市牛莊“清潔供暖無煙小鎮”項目一、項目基本情況一、項目基本情況目前國家推動節能減排,大力提倡清潔供暖,宜地熱則地熱。為推動東營市的地熱產業發展,東營區與山東省地礦工程勘察院簽訂戰略合作協議,以牛莊鎮作為試點,推進“清潔供暖無煙小鎮”項目,替代當前的燃煤供暖,同時推進地熱能+產業的綜合利用。該項目通過利用埋深 18002100m 東營組熱儲層地熱水資源作為熱源,在牛莊鎮聚華小區域附近布置生產井 5 眼(備用 1 眼)及回灌井 5 眼(備用 1 眼)作為熱源,替代現有燃煤鍋爐(28MW)熱源,項目總投資金額為 6100 萬元。項目共鋪設管網長度約 9000m,新建換熱站 1 座,新建換熱站
32、內建設兼容原燃煤鍋爐的換熱器,確保地熱和鍋爐雙熱源均可運行。同時對北區換熱站以及原部分管網進行改造,部分加大管徑,最終通過各小區現有二級網系統為區域內所有設施供暖。東營區牛莊鎮區域內,熱儲層主要為東營組。東營組熱儲層為三角洲相砂體,熱儲層較發育,厚度較大,物性較好,埋藏深度較合適。為此項目可開發利用的最佳熱儲層系。牛莊鎮及周邊東營組熱儲地熱資源量、地熱可采資源量均較大,資源豐度較高。地熱井為經濟地熱井,牛莊鎮聚華小區東營組地熱資源豐富,經濟性好,具有較高的開發利用價值。二、供暖面積二、供暖面積東營市牛莊“清潔供暖無煙小鎮”項目建設單位為山東銘峰新能源有限公司,于2019 年 6 月開始施工,于
33、 2019 年 10 月 30 日達到供暖條件,并于當年 11 月 7 日投入供暖運營。項目運行面積約 26 萬,其中公建部分 12 萬,居民部分 14 萬。同時為附近農業大棚提供供暖,包括已建成的 10 萬花卉大棚,以及興建過程中 20 萬農業蔬菜大棚。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程1.負荷情況本項目共涉及四個換熱站,需要供給的供暖建筑有住宅、公建、農業設施等三大15類。其中:已建成大棚面積為10萬,單位熱負荷按80W/,大棚總熱負荷為8000kW。居民及公建建筑總面積 26 萬,建筑單位熱負荷為 6065W/,筑物總熱負荷為15622.5kW。通過前期統計,入住率達到 80%
34、,建筑總體熱負荷為 12498kW。2.技術特點(1)該系統主要先進技術在于開采井及回灌井的設計及合理布局,在綜合考慮供暖區域分布和平面布置的基礎上,結合掌握的地質資料,采用一抽一回、同層回灌的設計思路,共施工取水井和回灌井各 5 口,采水井與回灌井地下取水層之間的間距在 400m 左右,成井工藝基本相同。部署的原則是:一是回灌井距離采水井相對較近;二是熱儲層連通砂體厚度較大;三是在井位選擇上避開附近的斷層;四是回灌井與采水井位于同一斷塊內;五是綜合考慮回灌對熱儲層溫度和壓力的影響。(2)砂巖負壓全回灌技術的應用,徹底解決了困擾行業發展的瓶頸,地熱尾水在砂巖熱儲(如館陶組、東營組等)不需加壓即
35、可做到 100%回灌,確保以灌定采的實施,也不會形成加壓回灌等方式對地層的破壞及不可持續性。實施過程中從鉆井設計、成井工藝、化學助劑、設備及材料等方面均進行了創新設計。利用專利技術生產的井下篩管,結合專利生態過濾裝置、旋流裝置、加藥緩釋裝置等設備,采用帶壓分離器在不泄壓的狀態下進行氣體分離,使整個系統進行完全密閉原水回灌。該項目目前通過五個供暖季的實際應用,做到了地熱尾水同層同水質等量回灌,且回灌量無衰減。應用該技術后,地熱開發活動對地下熱儲層和地表環境不產生任何影響,真正做到了“取熱不耗水”。(3)地熱能梯級利用技術的應用,該項目地熱水經過換熱用于供暖,供暖后的尾水余熱應用熱泵和梯級換熱技術
36、繼續為設施農業、養殖等供熱,最后完成低溫回灌。由此減少取水量,地熱能得以保護性開發和高效開發,解決地熱能粗放利用和資源浪費問題,從而實現地熱資源可持續利用的良性循環。(4)在開采的過程中,全程檢測開采井及回灌井的水位、壓力、流量及溫度,通過上述參數的變化判斷生產及回灌的運行情況,以確保 100%達標回灌及整個系統的安全運行。3.工藝流程16聚華鍋爐房供暖區域共有地熱井五口,編號分別為牛熱 1 井、牛熱 2 井、牛熱 5井、牛熱 8 井,牛熱 9 井,五口井下入潛水泵抽水地下熱水,單井年開采量按 20104m3/a進行。地熱水通過電潛泵提取出來后,通過高壓氣液分離器(部分情況需加除砂器),分離其
37、中的氣體以及固體懸浮物。經過分離后的地熱水進入板式換熱器與二級管網的循環水換熱,換熱后的地熱水直接進入回灌管線,最終不加壓流入回灌井回注。換熱后的二級管網循環水通過各小區現有二級網系統直供用戶,負責居民樓供暖和辦公樓、學校、衛生院等公建的供暖,地熱尾水供給當地花卉及蔬菜養殖使用。四、主要設備選型四、主要設備選型機房主要設備包括補水系統、板式換熱器、末端循環水泵、配電設備、自控設備等。地熱井成井深度 2060m,開采井水溫 8285,流量 90120m/h,靜水位 55m,動水位 63m。五、生產運行情況五、生產運行情況無。六、建設運營模式六、建設運營模式(1)政府主導、多方參與。政府主導搭建平
38、臺,技術及社會資本積極參與,促進產業發展;本項目市政資產管理公司的支持是成功實施的關鍵。(2)政府授權企業投資、建設、改造、運營(水、電、熱等)和維護事宜,企業擁有投建設施的產權,并授權企業在有效期限和規定地域內,享有供熱業務的特許經營權利。經營期間,居民的供暖時間、供暖效果和收費標準,按當地政府統一要求執行。農業設施用暖,用暖單位與供熱企業協商簽訂供熱協議。該區域經營權為 30 年。(3)項目碳指標及政府補貼,歸于投資建設企業。七、項目經濟性七、項目經濟性地熱能先用于居民冬季取暖,供暖尾水為 10 萬的花卉大棚提供熱源,大大降低了花卉企業種植成本,促進了當地花卉特色產業的規?;l展,為當地農
39、民就地就近就業創造了條件。項目計劃為萬畝現代農業項目清潔供暖。八、環境及社會效益八、環境及社會效益17該項目利用地熱資源量 29.02kJ,單位面積耗電量 2.14kWh/,地熱能節約標準煤 1.25 萬 t,減少二氧化碳排放 2.6 萬 t。項目節能減排、經濟高效,供暖無煤炭消耗,直接運營成本遠低于燃煤供暖。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法該項目已入選新能源利用“省級改革創新試點”,主要特點如下:1.清潔供暖、無煙小鎮利用地熱能完全替代原有兩臺 14MW 燃煤鍋爐,在山東省屬于首例。牛莊鎮地熱供暖總體可實現年減排標準煤 125 萬 t,減少二氧化碳排放 2.6 萬 t。2.群井群連,雙熱
40、源保障安全供暖5 口生產井與 5 口回灌井完全連通,自由切換,確保安全穩定運行。同時地熱機房與現有燃煤鍋爐互聯,極端情況可啟用燃煤鍋爐作為備份熱源。3.地熱尾水 100%同層負壓回灌通過創新性的回灌井設計、施工及設備材料的選擇,實現在砂巖熱儲 100%同層負壓回灌,通過國家地熱能專業委員會技術委員會的回灌評價。4.全程運行的可視化對地熱生產井及回灌井的水位、壓力、溫度、流量,以及機房設備的運行狀態,均通過儀表全程監控并遠程反饋至中控室,時時把控地熱生產的每一個細節。5.地熱能+產業該項目為附近 300000 設施農業提供熱源,助力當地設施農業的發展。同時經省地礦部門的檢測,本項目地熱水品質優良
41、,五種成分(偏硼酸、偏硅酸、鍶、鋰、錳)達到“國家醫療熱礦水水質標準”中有醫療價值濃度,其中兩種成分(偏硼酸、偏硅酸)達到可命名礦水濃度,地熱水的綜合利用大有可為。目前牛莊鎮計劃利用該地熱資源,打造溫泉康養旅游的特色小鎮,綜合利用大有可為。十、問題和建議十、問題和建議無。181.21 南陽市中心城區再生水源熱泵供熱供冷項目一、項目基本情況一、項目基本情況南陽市中心城區再生水源熱泵供熱供冷項目是中核集團首個清潔供熱供冷項目,是中核集團滿足國家大力開發地熱資源,打贏藍天保衛戰,堅持可持續發展戰略的具體舉措。項目區域覆蓋總面積 11.8km2,利用污水廠處理后的再生水作為冷卻水源,建設間接式再生水源
42、熱泵系統,為規劃范圍內公共和民用建筑供暖供冷,填補了當地集中供暖、供冷空白。項目一期工程于 2019 年 5 月開工建設,于 2021 年 11 月建成投產,累計完成投資 1.3 億元,建成換熱站、能源站各一座及熱力管網 5.5km,采購安裝板式換熱器、熱泵機組、燃氣鍋爐、循環水泵及其配套設備 128 臺(套),形成供熱能力 40.5MW、供冷能力 18MW,下設二級站 10 個,項目覆蓋用戶 105 萬。二、供暖面積二、供暖面積項目一期用戶主要為學校及其周邊住宅,項目負荷滿足學校冬季供暖和夏季制冷需要,住宅僅考慮供暖需求。項目現狀供暖面積 70.89 萬(其中住宅 37.87 萬,學校 33
43、.02 萬),規劃新增學校供暖面積 35 萬,計算項目熱負荷為 38.57MW、冷負荷 17.83MW。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程項目區域 3km 內有污水處理廠一座,總處理規模達 40 萬 m/d,排水水質達到一級 A 類標準。收集到的全年水溫數據表明,冬季再生水水溫最低不低于 12,比環境溫度高 1523;夏季再生水的水溫最高不高于 28,比環境溫度低 10 以上;是優質的冷卻水源,適宜發展再生水源熱泵系統。19圖圖 1再生水溫度監測再生水溫度監測項目利用污水廠處理后的再生水作為冷卻水源,建設間接式再生水源熱泵系統,冬季從再生水中提取熱量為用戶實現供暖,夏天向再生水中排熱
44、為用戶實現供冷,再生水在利用過程中不入戶、只換熱不取水,是國家“十四五”節能減排和可再生能源發展規劃推薦的清潔能源利用形式。圖圖 2再生水源熱泵系統示意圖再生水源熱泵系統示意圖四、主要設備選型四、主要設備選型南陽市中心城區供熱 E 區覆蓋范圍 11.8km,為減少熱損失和管網重復投資,項目在污水廠設置再生水換熱站,給用戶提供冷熱源的中心熱泵機房在用戶側就近設置,整個系統由五部分組成:(1)再生水取退水工程:建設取退水構筑物及管線,將再生水引入再生水換熱站,經設置在再生水換熱站內的板式換熱器取熱后退回原污水廠排水裝置;(2)再生水換熱站 1 座:站內設置再生水提升泵、板式換熱器和換熱水循環泵,2
45、0再生水提升泵是再生水循環換熱的動力裝置,取熱后的換熱循環水給水泵加壓后送至各中心熱泵機房;圖圖 3南陽項目平面圖南陽項目平面圖(3)換熱循環水主管線工程:建設再生水換熱站沿市政路到各供熱供冷中心熱泵機房的換熱循環水主管線 3.5km,采用開挖+頂管的方式敷設于地下,其中開挖段采用玻璃鋼管,埋深 24m;頂管段采用 3Pe 防腐鋼管,埋深 2m 以上;(4)中心熱泵機房:設置熱泵機組+調峰燃氣鍋爐的雙熱源系統,熱泵機組和燃氣鍋爐采用串并聯設計,可聯合供暖,也可單獨供暖。(5)熱力管網工程:建設能源站至用戶的供熱管線 3.5km,采用預制聚氨脂發泡保溫鋼管,為用戶提供冷熱水。項目一期工程建設再生
46、水換熱站和 3#能源站各 1 座及循環水管線(圖 2、3 紅色部分),形成供熱能力 40.5MW、供冷能力 18MW,主要設備參數如下:21表 2-1 南陽項目主要設備表序號名稱型號單位 數量設備參數再生水換熱站1板式換熱器A190X438-1P臺3換熱量 7.3MW2換熱循環水泵(大泵)DFSS500-19/4臺2Q=2750m/h;H=53mH2O;N=560kW3換熱循環水泵(小泵)DFSS400-13N/4A臺1Q=1250m/h;H=53mH2O;N=315kW4換熱循環水補水泵DFW80-160A/2/5.5臺2Q=50m/h;H=25mH2O;N=5.5kW5再生水輸送水泵(大泵
47、)DFSS600-18/6B臺2Q=2750m/h;H=29mH2O;N=315kW6再生水輸送水泵(小泵)DFSS350-19/4臺1Q=1250m/h;H=29mH2O;N=160kW7反沖洗水泵DFSS400-21N/4臺1Q=1800m/h;H=30mH2O;N=200kW3#組團能源站1燃氣鍋爐TF2LN600-I-Q臺3額定熱功率:7.0MW;額定供/回水溫度:45/352離心式熱泵機組RTGC20ACZCYD5B臺3額定制冷/制熱量:6000/6500kW3供冷供熱循環水泵DFSS350-13/4臺4Q=1245m/h;H=46mH2O;N=220kW五、生產運行情況五、生產運行
48、情況項目消耗能源主要為電和天然氣。以 2023 年為例,供暖覆蓋面積 96.5 萬,實際接入面積 30.7,供暖時間 120 天,考慮學校放假因素,等效供暖面積 20.1 萬,單位熱耗 0.332GJ/;供冷覆蓋面積 24 萬,實際接入面積 20.6 萬,折合供冷時間 50 天,折合單位能耗 0.107 GJ/。六、建設運營模式六、建設運營模式項目投資方式為企業取得區域集中供熱特許經營,約定在特許經營區域內,企業享有獨家投融資、建設、運營維護再生水源熱泵系統,收取供熱供冷費、獲得城市基礎設施配套費中的供熱配套費以取得項目收益,特許經營期滿后,項目資產及對應權利無償移交政府。項目供暖收費由企業自
49、行向用戶收取,價格執行南陽市發改委南陽市物價管理22辦公室關于對中心城區供暖價格的批復(宛價管函201535 號),居民熱水供暖價格為 0.176 元/天,按建筑面積 90%計費,非居民熱水供暖價格為 0.291 元/天,按建筑面積計費。目前企業尚未取得城市基礎設施配套費。七、項目經濟性七、項目經濟性隨著用戶的普及達到預期規模,可實現供暖 105 萬、供冷 33 萬。項目一期于 2021 年 9 月取得污染治理和節能減碳專項(節能減碳方向)中央預算內投資資金1450 萬元。八、環境及社會效益八、環境及社會效益與傳統燃煤鍋爐供暖、分體空調供冷相比,每年可節約 6143.36t 標準煤,減排 SO
50、2560.9t、NOx132.1t、CO240257.4t,節能減排效益顯著。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法(1)再生水源熱泵系統的推廣和應用南陽市中心城區再生水源熱泵項目,是目前國內較大的再生水應用案例之一。隨著南陽項目等再生水源熱泵項目的成功應用,為可再生能源產業化、市場化建設,起到典型的示范作用和良好的推動作用。截至 2023 年,全國城鎮污水處理廠數量已經超過 2000 座,日處理能力達到 1.7億 m3,充分利用再生水資源,合理利用污水資源已成為共識。再生水源熱泵系統的應用場景將蘊藏于污水中的城市廢熱,變“廢”為寶,拓展了污水利用的渠道,提高了污水熱能利用的效益,是“大力發展循
51、環經濟,建設節約型城市,實現可持續發展”的需要,也是調整能源結構的重要補充。(2)智控系統的優化設計為了優化項目運行,在運維平臺集成了二級泵站的數據采集(溫度、壓力、流量)和智能控制,并在用戶室內加裝室溫采集,通過自控柜及 4G 網絡進行遠程監控,可以進行運行監測、專家預測、智能分析、數據報表管理、能耗定額管理、遠程監控及用戶狀態管理功能,大大降低了運維成本。十、問題和建議十、問題和建議隨著北京市可再生能源替代行動方案(20232025 年)等政策的發布,“距23離再生水廠 5km 范圍內的建筑優先利用再生水源熱泵供暖”已成為行業討論的重點,再生水源熱泵系統發展可期。建議主管部門著重考慮以下問
52、題:(1)再生水源熱泵系統作為城市基礎設施的補充,涉及大量熱力管網的建設工作,如無配套資金支持,資產負擔重、盈利能力弱,嚴重影響企業生存;(2)供熱一直有“保民生”的社會責任。與水電氣等民生行業相比,中南部城市的集中供熱普遍處于投資較大、剛性需求低的尷尬局面。特別是現狀存量建筑中,大量“老破舊”建筑不得不供,極大加重了企業的運營成本。建議財政部門對由企業投資熱力管網的實施單位給予資金支持并及時撥付;同時出臺政策,利用大修基金等改善建筑圍墻結構,以促進供暖行業高質量發展。241.22 漯河市西城區地熱集中供熱(供冷)項目一、項目基本情況一、項目基本情況1.項目名稱:漯河市西城區地熱集中供熱(供冷
53、)項目2.項目建設單位:漯河萬江新能源供熱有限公司3.項目建設地址:漯河市西城區。4.項目性質:新建5.建設期限:2019 年 6 月至 2025 年 11 月6.建設規模:建設地熱能分布式熱源站 30 座,包含熱源井、供熱一級管網、供熱站房設備的建設和維護,運營管理年限為 30 年。項目計劃總投資 6.5 億元,規劃地熱供暖建筑面積 600 萬?,F已建設完成熱源站 10 座,覆蓋供熱面積 183 萬,其中,已投運熱源站 5 座,供熱面積 103 萬。二、供暖面積二、供暖面積現已建設完成熱源站 10 座,覆蓋供熱面積 183 萬,其中,已投運熱源站五座,供熱面積 103 萬。三、技術路線及工藝
54、流程三、技術路線及工藝流程技術路線:通過開發地熱資源獲取地熱水,通過梯級利用技術將地熱水的熱量提取出來用于供熱,并將取熱后的尾水,還回地下,整個過程只取熱不耗水,系統封閉運行,水質不發生變化。依據漯河地區館陶組地熱資源特征,項目采用“依灌定采、一采兩灌”開發模式,利用石油鉆井技術、砂巖儲層回灌技術和同層回灌技術,使單井涌水量增加 20%-30%,且設計壽命達到 100 年,尾水 100%同層回灌至同一熱儲層,最大程度地開發該地區地熱資源,實現對漯河地區砂巖儲層資源的高效利。項目供熱系統由板式換熱器和熱泵機組串聯組成,初級由板式換熱器直接供熱,二級由熱泵機組供熱。當初冬供暖負荷較 h,可只開啟地
55、熱水直接供熱,隨著負荷增大,逐級開啟熱泵來再次取熱熱滿足所有負荷要求,配套運行控制系統。采用梯級綜合利用技術,通過高效換熱器和熱泵機組對開采出來的水溫約 56的地下水分級提取熱量,將回灌水溫度可降到 8左右,同時結合串并聯技術,提高系統換熱效率約 20%,25使地熱資源得到最大限度利用。地熱換熱站工藝流程見圖 1:圖圖 1地熱集中供熱站房工藝流程圖地熱集中供熱站房工藝流程圖四、主要設備選型四、主要設備選型項目主要設備包括:高校換熱器、除污器、軟化水裝置、補水箱、井口裝置、PRRT管道、熱泵主機、水泵、控制柜、自動控制系統等。五、生產運行情況五、生產運行情況無。六、建設運營模式六、建設運營模式2
56、021 年,萬江新能源股份有限公司與漯河市西城發展投資有限公司共同出資成立漯河萬江熱力有限公司。同年 12 月,漯河市西城區管委會通過公開招標,與漯河萬江熱力有限公司簽訂漯河市西城區地熱集中供熱(供冷)項目特許經營協議。項目與政府合作,由政府提供平臺,政府無需投入資金,企業在政府規劃指導下,投入資金、技術、運營、管理,采用市場化運營,為用熱用戶提供供熱服務,運營期滿后,資產無償移交政府,之后政府可繼續委托企業代為運營。七、項目經濟性七、項目經濟性該項目總投資 6.5 億元,在建設期內投入。資金全部由企業自籌。本次項目計算期設定 30 年,其中建設期 6 年,分期分批(小區)建設,運營期 29
57、年。該項目主要26收入為配套費和供暖費的收取。已投運熱源站 5 座,自 2019 年 11 月至今共收取供暖費 396.77 萬元(18.36 元/)、配套費 5122.5 萬元(50 元/),支付運行成本 282.61 萬元(不含項目折舊費、財務費用,其中電費 266.72 萬元,礦產資源稅 15.32 萬元、水費 0.57 萬元)。八、環境及社會效益八、環境及社會效益無。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法1.項目的優點(1)技術先進:項目采用了業內較為先進的地熱資源勘探技術、同層回灌技術、梯級利用、地熱資源動態監測、熱源井鉆井、供熱站房遠程自動監控等技術。(2)模式先進:項目首創“依灌定
58、采、一采兩灌”的砂巖地熱能開發模式,科學合理利用地熱資源。(3)占地面積?。航ㄔO占地面積小,單體項目一口取水井、兩口回灌井、一座200 左右的供熱站房,供熱面積可達 20 萬。(4)建設周期短:項目建設周期短,可實現當年建設、當期供暖。(5)運行穩定:通過運用科學的地熱開發理念、成熟的運營模式、領先的技術水平,提高了供暖的質量、24h 無間斷供暖。2.項目的缺點(1)前期投資大、投資周期長:項目由企業自行投資運營,需要先投入資金進行熱源及管網設施建設,造前期投資成本高,項目回收周期長,企業經營負擔較重。(2)對技術和裝備要求高、研發成本高:由于地下水礦化度較高、腐蝕性強,因此對相關設備尤其對地
59、下部分的埋管和抽水系統的設計都提出了很高的要求。另外,在地熱資源開發利用行業,大多存在采水量不足或回灌井回灌率低的問題,需要投入大量的研發成本用于增采增灌技術的研究開發。十、問題和建議十、問題和建議1.地熱能供暖在各地推廣可能存在的問題:(1)新建建筑物未同步建設集中供熱設施27部分城市未將集中供熱設施作為新建居民小區、公共建筑的必建項目,造成了許多新建小區沒有集中供熱設施,供熱公司的主管網即使建設到小區門前,也因為沒有內部配套供熱設施,而無法使用集中供熱,從而制約了城市集中供熱的快速發展。(2)老舊小區集中供熱設施改造無資金來源很多城市大部分老舊小區沒有庭院、樓內、室內管網和交換站等必要的集
60、中供暖設施,其想使用集中供熱,就必須重新投資進行改造,而費用的來源問題難以在短期內解決,影響了集中供暖的進一步推廣。(3)缺乏相應的財稅激勵政策我國可再生能源法對地熱能明確認定屬可再生能源,其開發利用應得到應有的優惠和保護。自 2013 年,國家就開始出臺鼓勵政策,現有財政和價格激勵政策起到了積極的引導作用,但政策不完善,執行不到位、不充分。具體表現在:一是相關財稅法律規定缺乏可操作性,缺乏實施條款和落實細則,對優惠稅率和補貼力度等激勵政策沒有統一確的標準,導致政策落地難;資源稅稅額標準偏低,不能真實反映能源消耗帶來的社會成本,缺少體現地熱能源性質的“取熱不耗水”的稅收激勵政策。二是補貼模式、
61、支持方式有待完善。比如,缺乏市場化手段;補貼發放不及時、不到位,領取周期過長。2.相關建議(1)要求新建小區配備集中供熱設施將集中供熱設施作為新建和擬建小區的樓盤立項、規劃、審批和驗收的必備條件,凡新建建筑物必須將集中供熱設施與主體同時立項、同時規劃、同時建設、同時驗收,從源頭上解決集中供熱設施的難題。(2)對老舊小區改造項目予以補助支持對于無集中供熱供暖設施的既有建筑,采用地熱作為熱源解決供暖問題,按照政府支持一部分、用戶承擔一部分、企業讓利一部分的原則逐一解決。制定地熱供暖優惠政策,給予地熱供熱管網建設補助,推動地熱資源的開發利用。(3)完善地熱清潔供暖項目獎補政策為了推動地熱供暖在地熱資
62、源好的區域快速形成規模,建議國家相關主管部門進28一步完善和細化針對地熱供暖相應的財稅獎補政策,對積極滿足地方民生供暖需求、示范效果好、嚴格遵守環保標準等地區的項目加大獎補資金支持力度,并制定相應的監督考核機制。291.23 范縣東區、西區地熱供暖項目一、項目基本情況一、項目基本情況范縣東區、西區地熱供暖項目屬于可再生能源供暖項目,由濮陽市新星清潔能源有限公司投資建設,總投資約 17600 萬元,項目自 2021 年 1 月 1 日開始建設,2021年 11 月 15 日投入運營,已穩定運行三個供暖季。項目共建設兩座地熱站,其中西區地熱站位于濮陽市范縣范水路與杏壇才路交叉口西南側,東區地熱站位
63、于范縣德政街與英才路交叉口東南側。范縣位于河南省東北部,面積 617km2,常住人口 45 萬人,城鎮常住人口 17 萬人,范縣無市政集中供熱,縣城供暖需求面積約 230 萬。2023 年范縣生產總值 237.2 億元,一般公共預算收入 11.08 億元,城鎮居民人均可支配收入 27902 元,農村居民人均可支配收入 15799 元。范縣隸屬于河南省濮陽市,濮陽市是“2+26”大氣污染傳輸通道城市之一,按照國家推進北方地區冬季清潔供暖、加強大氣污染防治的有關要求,宜采用清潔能源供暖方式,滿足居民冬季供暖需求。范縣地熱資源豐富,具有水量大、水溫高、礦化度低、回灌便利的特點,地熱開采深度在 100
64、03000m 之間,地熱溫度在 60左右,是河南省地熱資源綜合條件較好的區域,具有廣闊的開發利用前景,因此對城區內新建建筑采用地熱供暖。二、供暖面積二、供暖面積項目為范縣東西趙安置區、凱旋城、櫻海名筑、海韻四期等 25 個小區供熱,總計建筑面積達 160 萬,供暖需求負荷總量約 35MW,主要為居民建筑物供暖,居民供暖形式為地板輻射供暖。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程根據地熱資源評價結論,該地區有豐富的地熱資源,采用深層地熱水作為供暖熱源,取水段為奧陶系馬家溝組,根據已有探井抽水試驗數據,地熱井井口出水溫度59,出水量 110m3/h。地熱站設計供暖能力為 34.5MW,設計小區
65、供暖供回水溫度為 45/35。地熱水首先通過一級換熱器,溫度下降至 37后,進入二級換熱器,并采用熱泵繼續吸收30地熱水中的熱量用于供熱。為耐受地熱水的強烈腐蝕性,接觸地熱水的管線采用鋼塑復合管,設備均采用鈦合金材質。地熱水尾水回灌溫度按照 18進行了鉆井設計,建設生產井 7 口,回灌井 7 口。地熱井鉆井工藝采用 3 開鉆井,為保證井身質量,下井壁套管后采用固井水泥封固,井口出口采用緊湊型布置方式,鉆井過程采用定向技術將井下取水靶位分散,取水點位間距在 500m 以上避免距離過近導致熱突破。取水段井身采用繞絲篩管,不僅取水量大而且可避免地層泥沙進入井身。四、主要設備選型四、主要設備選型項目按
66、照 7 采 7 灌進行設備配置,站房位于綠化帶內(地下),站房內設置一級板式換熱器、二級板式換熱器、熱泵機組、循環水泵以及配電系統、自控系統等輔助運行。1.一級板式換熱器一級板式換熱器一次側溫差為 22.00(進水溫度 59.00,出水溫度 37.00),一次側地熱水流量 770m3/h,一級換熱器總換熱量 16.88MW,分為 5 臺 3.4MW 板式換熱器。2.熱泵機組根據熱負荷分析,項目供暖熱負荷為 34.5MW,則熱泵機組需要提供的熱量為17.6MW。熱泵機組 COP 取 5.5,則熱泵機組選擇 5 臺制熱量 3.5MW 的高效離心型熱泵。3.二級板式換熱器根據熱泵機組制熱量 17.6
67、MW 減去熱泵耗電量,由二級板式換熱器提供,換熱器一次側流量為 777.00m3/h,則換熱器一次側溫差為 18.37(進水溫度 37.00,出水溫度 18.63)。二級換熱器總換熱量 15MW,分為 5 臺 3.0MW 板式換熱器。4.回灌過濾器地熱尾水利用完畢后通過回灌井回灌至底層,回灌之前需要經過大型精細過濾器將其中析出的晶體和運行中產生的雜質去除,以保證不污染地下水不堵塞回灌井。5.二級管網系統31供暖二級網接入 25 個新建小區,總供暖面積 160 萬,目前已全部簽約。新建地熱站至小區紅線的供暖二級網管線,各小區供暖二級網支線接至集中供暖管網,依托新建的支干線、干線接至地熱站。項目新
68、建供暖二級網 10.3km,管網流量為 1453m3/h,主要沿迎賓大道東側、范水路南側、蘆花街北側、中原路南側、杏林路西側、杏壇路西側、益民路南側敷設。供暖二級網路由見下圖。五、生產運行情況五、生產運行情況無。六、建設運營模式六、建設運營模式項目由濮陽市新星清潔能源有限公司投資運營,建設資金來源 20%為自有資金,其余 80%為銀行貸款。暖費的收費價格和配套費價格參照濮陽市供熱管理辦法執行,熱源及供熱管網建設補償費為每平方米 40 元;供暖費按每年每平方米 19 元收取,均為一次性收取。根據濮陽市人民政府辦公室關于印發濮陽市冬季清潔取暖實施方案(20182020 年)等六個文件的通知文件,政
69、府對中深層地熱能供暖項目予以經濟補貼,補貼標準為每平方米 40 元,項目目前已通過補貼驗收。站內操作運行、維護保養和暖費收取工作均由公司員工完成,冬季繁忙時期雇傭季節工完成搶維修等工作。32七、項目經濟性七、項目經濟性項目稅前靜態投資回收期 9.2 年,稅前財務內部收益率為 10.22,稅前財務凈現值 182.87 萬元。稅后靜態投資回收期 10.34 年,稅后財務內部收益率為 8.01,稅后財務凈現值 0.89 萬元,項目累計 EVA(不考慮時間價值)為 604 萬元,投資利潤率17.02。八、環境及社會效益八、環境及社會效益項目節能減排效果較好,建成后相比于燃煤集中供熱項目,全年可節省標準
70、煤4920t,減排顆粒物 0.63t,減排二氧化碳 12059.63t,減排二氧化硫 2.18t,減排氮氧化物 3.1tt。濮陽市冬季清潔取暖實施方案(2018-2020)年確定范縣的冬季供暖技術路徑為以深層地熱能供暖為主。2019 年 5 月,范縣縣政府第十五屆二十次常務會議指出,縣城區所有新建小區必須采用地熱能方式供暖。由于范縣縣城區無市政集中供暖,且地熱資源豐富,濮陽市新星清潔能源有限公司按照“政府引導、企業為主、居民可承受”的原則,對項目區域內的地熱資源進行開發利用,新建地熱供暖系統,既保障了群眾溫暖過冬,也擴大了公司的市場影響力。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法(一)安置遷建保民
71、生。黃河灘區居民遷建是黃河流域生態保護和高質量發展重大民生工程,范縣縣城安置區建設事關廣大灘區困難群眾脫貧致富和幸福安康。濮陽市新星清潔能源有限公司積極響應政府號召,提前謀劃、精心組織、高質量完成安置區地熱供暖工作,為范縣七個遷建安置小區進行供熱,極大支持了安置區的工作,為安置區的老百姓送去了溫暖。(二)整縣供熱可推廣。項目打造了整縣制地熱民生供暖新模式,共設置 2 個站房,實施 14 口地熱井。相對于以往小型地熱項目的“點供”模式,本項目采用集中規劃、統一實施的路徑,濮陽新星公司在取得特許經營權后,范縣政府協調 25 個開發商同時與濮陽新星公司簽約供暖服務合同,最終建設完成范縣東區、西區地熱
72、供暖項目,地熱供暖面積 160 萬,對地熱供暖整縣制開發具有很好的示范意義。(三)同層回灌技術高。依托公司內部科研機構,基于地質鉆、錄井的實測數據,33運用數值模擬技術,對地熱儲層進行綜合評價。通過建立熱儲開發模型,確定合理的井間距和開采規模,保持熱儲溫度平衡和水量動態穩定,確保地熱資源可持續開發。致力于地熱尾水回灌試驗研究,采用“間接換熱、采灌均衡”的先進工藝,采用三開鉆井技術,通過換熱技術提取地熱水中的熱能進行熱交換,換熱后的地熱尾水全部同層回灌,實現了保護環境、清潔發展、資源可持續利用。(四)高度智能化省人工。通過配備遠程智能監控,項目僅需 3 人即可完全自主運行,該遠程智能監控系統具有
73、全網監控、負荷預測、全網調度、能耗分析等功能,對井口溫度、流量、水位等關鍵參數進行實時采集監測,并配有遠程監控的 PLC 柜,通過室外氣候補償系統,可實現就地自動化調節、無人值守。十、問題和建議十、問題和建議1.目前地熱水資源稅的收取對地熱供暖項目效益影響很大,由于地熱項目投資大、回收期長、利潤率低的特點,地熱水資源稅直接影響了地熱供暖項目的推廣進程。建議同層回灌地熱項目免征地熱水資源稅。2.為早日實現碳達峰和碳中和目標,推動可再生能源在供熱中的規?;瘧?,需繼續加大對地熱能供暖等可再生能源供暖項目支持力度。341.24 鄭東新區科學谷數字小鎮(一期)綜合能源投資及供冷供熱項目一、項目基本情況
74、一、項目基本情況鄭東新區科學谷位于鄭東新區白沙園區,西起京港澳高速,東接新 107 國道,南至豫興大道,北抵連霍高速,面積約 20km2。區域內設置有三大功能區域,分別為信息科技創新示范區、數據龍頭企業集聚區和生態宜居宜業活力區,規劃結構為“一體兩翼、一核雙軸、一帶四區、組團聯動”??茖W谷將目光聚焦于大數據主導產業,重點發展以大數據、云計算、物聯網、人工智能為代表的新一代信息科技產業,引進智慧通信、智慧政務、智慧電商等國內外信息技術龍頭企業、創新團隊和科研院所。圖圖 1鄭東新區科學谷區位圖鄭東新區科學谷區位圖作為科學谷先導片區之一數字小鎮,規劃面積 3.18km2,建設用地約 2500 畝,著
75、力以環境吸引人才,以人才聚集產業,打造生產、生活、生態功能復合的特色軟件小鎮。為了建設國家中心城市和鄭東新區打造國家大數據綜合試驗區核心區,進一步拓展鄭東新區的城市發展空間,拉大城市框架,優產業結構,促進招商引資,加快經濟發展,進行鄭州市鄭東新區科學谷數字小鎮(一期)項目建設。鄭東新區科學谷數字小鎮(一期)項目位于鄭州市鄭東新區白沙組團科學谷,規劃范圍北起云溪北路,西至前程路,東至雁鳴路,南臨云溪,由水系分割為中西東三個島。規劃面積約 1.35km2,總建筑面積約 134.26 萬,地上總建筑規模 85.01 萬,35地下總建筑規模 49.25 萬。鄭東新區科學谷數字小鎮(一期)綜合能源投資及
76、供冷供熱項目供熱面積 85 萬,供冷面積 45 萬;該項目共設置 4 座能源站,其中 1#、2#、3-1#能源站分別承擔東島、中島、西島的冷熱負荷,3#2#能源站承擔西島酒店冷熱負荷。本項目熱源采用中深層地熱地埋管+淺層地熱地埋管+調峰電鍋爐輔熱方式;冷源采用淺層地熱地埋管+冷卻塔方式。該項目是目前全國最大的采用中深層地熱地埋管+淺層地熱地埋管綜合清潔能源利用的項目,總供能面積 85 萬。由鄭州鄭灃能源發展有限公司投資建設,總投資3.11 億元。項目于 2020 年 11 月開工建設,2022 年供冷季首次投入運行。中深層地熱地埋管換熱孔布置在云溪北路北側,采用同軸套管換熱器,孔深 2500米
77、;共設中深層地熱地埋管換熱孔 30 個。圖圖 2能源站及中深層、淺層換熱孔布置圖能源站及中深層、淺層換熱孔布置圖淺層地熱地埋管換熱孔布置在項目南側云溪灣底及云溪河底,在河道蓄水前施工,地埋管水平管敷設于湖底 2.5m 以下,距離防滲層不小于 1.5m,不影響防滲層及水體生態。淺層地埋管采用 De32 雙 U 型換熱器,換熱管深 120m,水平間距 5m5m;共設淺層地熱地埋管換熱孔 4992 個。36項目各能源站之間主管網通過聯通管相互連接,實現了互聯互通,在負荷較大或事故工況下能夠互為備用、相互補充,提高了整個系統的穩定性與可靠性。項目配備智慧管控系統,可對站房內設備進行遠程集中控制,并通過
78、能耗分析系統及外界環境溫度變化實時調整運行策略,保證系統安全、高效運行。該項目相較傳統燃煤鍋爐供熱,整個項目一個供暖季內可減少燃煤消耗 1.36 萬 t,減少二氧化碳排放 3.7 萬 t,每年可減少運行費用 785 萬元,節能減排效益顯著。二、供暖面積二、供暖面積本項目共建設 4 個能源站,分別布置于數字小鎮(一期)東、中、西三個島地下室內。其中冷源由中深層地源熱泵機組搭配冷卻塔、淺層地埋管熱泵機組進行聯合供冷;熱源以中深層、淺層地熱能為主,電鍋爐調峰。項目總熱負荷 36830kW,總冷負荷 33340kW,為區域內 85 萬辦公、會展、酒店、住宅、學校等建筑提供供冷供熱服務。共設 2500m
79、 深中深層地熱地埋管換熱孔 30 個,120m 深淺層地熱地埋管換熱孔4992 個。圖圖 3能源站平面位置圖能源站平面位置圖城市最佳實踐區能源中心江水源空調系統位于黃浦江西岸。原用于世博會 E 區能源供應。世博會時期總建筑面積 14.6 萬,總冷負荷 3.2 萬 kW;世博會后預計總建筑面積 35 萬,總冷負荷 4 萬 kW,總熱負荷 1.4 萬 kW。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程1.工藝設計方案37根據數字小鎮(一期)規劃及各種能源的經濟技術特點,本項目提出了一種多能互補的供冷、供熱能源配置方案:冷源由中深層地源熱泵機組搭配冷卻塔、淺層地埋管熱泵機組進行聯合供冷;熱源以中深層
80、、淺層地熱能為主,電鍋爐調峰。該項目設置 4 座能源站,站內設置熱泵機組,各類循環泵、補水及軟水裝置、電鍋爐等設備。冷卻塔布置在地面裙房屋面。夏季供冷優先使用淺層地埋管熱泵系統,當負荷不足或需要調節淺埋管土壤冷熱平衡時,使用冷卻塔系統;冬季供熱優先使用中深層、淺層熱泵系統,極端低溫時使用電鍋爐進行調峰。2.技術方案本項目為最大限度滿足各類用能建筑舒適性并綜合考慮后期運行成本,住宅建筑和公共建筑冬季供暖采用差異化供回水溫度。住宅設計供暖供回水溫度 45/35,公共建筑供暖供回水溫度 50/42。末端各換熱站設置二次泵系統。夏季供冷供回水溫度 7/12。3.技術路線中深層地熱能地埋管供熱技術(又稱
81、“中深層地熱能無干擾清潔供熱技術”)是通過鉆機向地下 23km 深處的地層鉆孔,在鉆孔中安裝封閉的金屬同軸套管換熱器,通過換熱器內介質的循環流動,將地下深處的熱能導出,并通過地上高效熱泵機組等設備向建筑物供熱。38該技術取熱不取水、取熱持續穩定、地溫恢復快、環境影響低,具有分布式、無干擾、效果好、零排放、能效高、無衰減的優勢。淺層地熱能又名淺層地熱能,是指地表以下一定深度范圍內(一般為恒溫帶至200m 埋深),溫度低于 25,在當前技術經濟條件下具備開發利用價值的地球內部的熱能資源。淺層地熱能是地熱資源的一部份,也是一種特殊的礦產資源。其能量主要來源于太陽輻射與地球梯度增溫。淺層地熱能通過熱泵
82、技術進行采集利用后,可以為建筑物供暖,較常規供暖技術節能 5060%,運行費用降低約 3040%。淺層地熱地埋管供能技術是利用地表以下 200m 以內深處巖土體和地下水中的低品位熱源,采用地埋管和熱泵技術加以利用,在冬夏兩季進行供熱或供冷。39該技術均有冷熱兩用、供冷供熱效率高、環保零排放、供冷供熱效果好等優勢。本項目利用淺層地熱、中深層地熱、電制冷、電輔熱、熱回收、冷回收等多種冷熱源方式,形成一個綜合能源供冷供熱系統,對項目公共建筑進行供冷供熱、對居住建筑進行供熱。夏季,利用淺層地熱供冷,通過熱泵系統將建筑屋內的余熱釋放到土壤中,達到供冷的目的,供冷不足部分,由電制冷補充;冬季利用中深層地熱
83、、淺層地熱供熱,通過熱泵系統,將土壤中的熱量取出,送至建筑物內供暖,極端天氣,通過電輔熱補充熱源;酒店通過冷回收、熱回收系統,滿足四管制空調系統同時供冷供熱需求。四、主要設備選型四、主要設備選型該項目共設置四座能源站,共設 2500m 深中深層地熱地埋管換熱孔 30 個,120m深淺層地熱地埋管換熱孔 4992 個;設置 1500RT 離心熱泵機組 6 臺;500RT 螺桿熱泵機組 5 臺;540RT 螺桿熱泵機組 3 臺;其中西島酒店能源站選用 1 臺 540RT 熱回收機組,滿足四管制空調系統同時供冷供熱需求。五、生產運行情況五、生產運行情況1.項目能源消耗種類及數量項目主要設備為電驅動式
84、熱泵機組、調峰電鍋爐和各類水泵等,主要能源消耗為電力。2.運行時間項目于 2020 年 11 月開工建設,2022 年 5 月供冷季中島能源站投運,經過 2 個供40冷、供暖季的跟蹤監測,其系統運行穩定,供冷供熱效果良好。3.綜合能耗供熱時段每天 24h 運行,供冷時段每天運行 12h。運行過程中主要能源消耗為電力,供熱綜合能耗 23.4kWh/,供冷綜合能耗 23.3kWh/。六、建設運營模式六、建設運營模式1.投資估算本建設項目總投資為 31134.44 萬元,其中:建設投資為 30512.24 萬元,建設期利息為 544.64 萬元,鋪底流動資金為 77.56 萬元。2.資金籌措本項目固
85、定資產投資 31134.44 萬元,30%為企業自籌,其余 70%申請銀行貸款,項目貸款利率 5%計算。413.財務評價通過計算,在采用現行的銷售價格下,項目稅后財務內部收益率為 8.8%,高于行業基準收益率 8;稅后財務凈現值為 15649.4 萬元,大于 0;項目稅后投資回收期為9.05 年,滿足行業的基本標準。七、項目經濟性七、項目經濟性本項目核心技術為中深層地熱能無干擾清潔供熱技術和淺層地熱地埋管技術,其運行成本主要為電費和較低的人員管理、維保費。高智能化管控系統可實現無人值守,人員管理、維保費較低。綜合運行成本約 2.02.5 元/月。本項目利用中深層+淺層地熱能清潔供能技術,相較于
86、燃煤鍋爐集中供熱,一個供暖季可節約運行成本 785 萬元,經濟效益顯著。八、環境及社會效益八、環境及社會效益本項目與傳統燃煤鍋爐相比,整個項目一個供暖季內可減少燃煤消耗 1.36 萬 t,減少二氧化碳排放 3.7 萬 t。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法1.多能互補、安全穩定項目冷熱源采用中深層、淺層地熱熱泵機組、冷卻塔、調峰鍋爐多種能源方式耦合,根據不同季節冷熱需求、不同末端負荷狀態,選擇最優的能源運行策略,相互補充,達到能源的最佳綜合利用;中深層地熱出水溫度高,穩定無衰減;淺層地溫四季相對恒定,不受燃氣供應能力、室外氣溫波動影響,系統供冷供熱安全穩定。2.可再生能源、綠色低碳中深層地熱
87、利用地球地殼內部熱能,具有穩定、連續、利用效率高等特點;淺層地熱靠太陽能、地熱能等可再生能源及冬夏季交替取熱放熱維持地溫相對恒定,是近乎可以無限利用的清潔可再生能源,熱泵機組制冷制熱均具有較高能效。地源熱泵系統的電力消耗,與空氣源熱泵相比可減少 40%以上;與電供暖相比可以減少 70%以上,節能減排效果明顯,綠色環保、零碳排放。3.節水節地、設備利用率高中深層地熱地埋管換熱孔設置在云溪北路北側綠地內;淺層地熱地埋管換熱孔設42在項目南側的云溪及云溪灣,巧妙合理的利用水系面積布置換熱孔,不抽取地下水,補水量小,熱交換系統設在地下,有效節省占地面積。地源熱泵機組冬季制熱,夏季制冷,提高設備利用率,
88、節省投資。4.分布式系統、運行靈活自主各個能源站分散式布置,直接設置在用戶集中區域,輸送路徑短,管網冷熱損失低??筛鶕┒擞脩糌摵汕闆r變化,實時調整設備運行臺數和運行狀態,使供冷供熱量與用戶實際需求相匹配。還可以根據室外氣溫情況,靈活調節運行時間,提前或延后供冷供熱,做到以人為本。5.市場化經營、實現多方互利共贏用能方業主無需單獨投資供冷供熱能源系統,政府無需鋪設市政熱力管網,減輕業主方和政府建設能源系統及相應市政管道的資金壓力,減少熱量長距離輸送造成的能源浪費。供能企業通過自身專業化優勢,科學集約化布置能源站及輸送系統,由專業化運行人員進行系統運維,提高供能的舒適性和可靠性;通過市場化收費來
89、實現企業效益和可持續發展,無需政府冬季高額的財政補貼,最終實現多方互利共贏。十、問題和建議十、問題和建議一是建筑供熱屬于城市基礎設施配套范疇,項目盈利較低,反映到企業財務報表中各項指標銀行企業信用評級較低;二是地熱能清潔供熱項目均屬于分布式能源系統,項目建設周期短、資金投入量大,各項審批備案制度不成熟,項目合規性審批速度較慢,銀行的貸款門檻較高,企業融資成本負擔太高。三是企業缺乏長期的成本收益信息,而短期的成本收益信息對于商業銀行而言參考性不強;四是商業銀行授信額度短缺,且偏好期限短、流動性好、綜合收益高的項目,而城市基礎設施配套項目回收期較長,內含報酬率較低,利潤指標尚未達到銀行要求;五是沒
90、有新能源項目的審核部門,針對新能源貸款的相關支持政策。在“雙碳”目標的貫徹落實工作中,綠色低碳技術能夠產生顯著的生態環境效益,為進一步加快推動綠色低碳技術產業發展,建議:一是提高對綠色低碳技術發展的重視程度。進一步提高對綠色低碳技術發展的重視程度,成立技術創新、改造和污染物治理專項基金,進一步加大對節能減排以及新43能源開發資金投入力度,開展結構性降耗,建立系統完善的節能降耗考核控制體系以及獎懲激勵機制,對企業的發展行為進行引導和約束。二是加大金融宏觀政策調控力度。綠色低碳技術的發展離不開綠色金融的大力支持,因此建議對我國當前差別性信貸政策的傳導機制進行優化和完善,通過差別利率以及貸款貼息等措
91、施來促進我國商業銀行等金融機構進行金融產品和金融服務創新,為先進綠色技術的發展提供充足的資金支持。同時希望銀行能對征信系統進行持續優化和完善,在對企業進行信貸評估時,充分考慮從事基礎設施配套產業基礎特征,適當降低貸款門檻,優化評級。三是建議加強政策扶持。統籌考慮技術發展、市場實施、行業監管等多方因素,進一步優化不同技術路線的技術應用、資源配置、項目審批等要求。引導各地在供熱規劃上,明確在開發區優先發展地熱供熱。同時加大對各地主管部門、從業企業的政策執行情況的監督管理,建立健全市場準入與退出機制,優化供熱許可審批,確保地熱企業能夠進入區域供熱市場。四是給予資金支持。類比燃煤燃氣集中供熱站的資金支
92、持及補貼,通過設立產業引導基金或直接補貼等方式,給予地熱能供熱一定財政資金支持。以無干擾供熱為例,技術應用主要受限于初始投資較大,其不涉及新增用地,能夠減少土地資源;系統運行成本較低,也不需政府每年補貼供熱企業。只需在其投資建設階段一次性給予一定資金支持,即可緩解企業資金壓力。不僅避免了長期巨額財政負擔,又可以大大加快地熱能供熱技術的推廣應用。441.25 重慶市江北城 CBD 區域江水源熱泵集中供冷供熱項目一、項目基本情況一、項目基本情況1.項目名稱:重慶市江北城CBD區域江水源熱泵集中供冷供熱項目2.類型:可再生能源供暖(供冷)項目3.建設單位:重慶市江北嘴水源空調有限公司,公司于2010
93、年12月6日經重慶市國資委批準成立,注冊資金兩億元,是具獨立法人資格的國有全資子公司。公司實施重慶市江北城CBD區域江水源熱泵集中供冷供熱項目(以下簡稱“江水源項目”),主要經營空調冷熱源的生產、銷售、空調維修及保養服務。公司以“節能減排,提高全新城市生活品質”為經營理念,以“讓用戶滿意,營造環境友好的城市區域”為服務宗旨。公司作為重慶市低碳協會副理事長單位,2011年獲得“重慶市城鄉建設系統先進集體”,公司生產運行部 2014 年獲得重慶市“工人先鋒號”,公司2016年獲得“重慶五一勞動獎狀”,公司2018年獲得重慶兩江新區“文明單位”、公司黨支部獲得重慶兩江新區“先進基層黨組織”,公司20
94、19年獲得“2013-2017年度重慶市國企貢獻獎”稱號,公司黨支部獲得重慶市江北嘴中央商務區投資集團“先進基層黨組織”稱號,公司負責建設的江水源項目三期工程獲得“中國安裝之星”稱號、“國家優質工程獎”稱號,公司獲得“2019年度兩江新區開發開放突出貢獻獎先進集體”稱號,公司2021年獲得“兩江新區2020年度安全生產與自然災害防治工作先進單位”稱號,公司黨支部獲得重慶市“先進基層黨組織”4.總投資:11億元。5.建成運行時間項目按照“統一規劃、分期實施”原則,共分三期建設并投入運行,一期工程于2009年4月投入使用,二期工程于已于2014年7月投入使用,三期工程于2017年9月投入使用。6.
95、重慶能源供應消納條件重慶市可再生能源電力消納保障實施方案于2021年2月4日正式印發。該方案以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,全面貫徹黨的十九大和十九屆二中、45三中、四中、五中全會精神,加快推動能源生產和消費革命,通過強制性手段和與之配套的市場化交易措施建立對可再生能源電力利用水平的約束性機制,有效提升可再生能源電力生產和消費的積極性,為可再生能源電力的健康可持續性發展提供制度性保障。方案中提出的基本原則主要有:(1)區域統籌,分解責任。根據國家下達我市的可再生能源電力消納責任權重統籌分解各承擔消納責任的市場主體應完成的消納量。承擔消納責任的各類市場主體通過一種或多種方式完成各自消納
96、量。(2)強化消納,跟蹤統計。各承擔消納責任的市場主體自行制定可再生能源電力消納計劃,并在所屬經營區電網企業統一組織下完成各自消納量。按月統計各承擔消納責任的市場主體消納量完成情況,及時發現解決存在的問題,確保按期完成消納任務。(3)保障落實,鼓勵先進。對各承擔消納責任的市場主體規定最低可再生能源電力 消納責任權重,包括總量最低消納責任權重和非水電最低消納責任 權重。鼓勵具備條件的市場主體自行確定更高的消納責任權重,超額完成最低消納責任權重的消納量折算的能源消費量不計入能耗考核。7.群眾收入水平根據重慶市統計局提供的相關數據,重慶市2023年度城鎮企業職工平均工資為82348元/年。8.可再生
97、能源資源條件重慶地區地表水資源豐富,長江、嘉陵江、烏江三大水系在重慶有大范圍的流域面積。江水全年溫度變化范圍均適合于水源熱泵運行有利于水源熱泵機組運行及獲得比較高的運行效率;江水水質良好,除兩江水的濁度存在波動較大和超出允許值較多外,其余指標從總體上說均能滿足空調冷卻水的水質要求,在工程上可以直接利用,水處理成本較低。地質構成內主要以砂巖、泥巖地層為主,導熱系數大,熱物性很好,且可鉆性等級低,鉆孔難度小,費用不高。地下水主要以基巖裂隙水、脈狀裂隙水為主,有利于地下換熱器的傳熱和地下熱平衡。城市污水排放量大且穩定,污水溫度受氣候影響小,具有冬暖夏涼的特性。同時大量的溫泉資源產生的洗浴廢水仍蘊含大
98、量46的熱能,也具備開發潛力。太陽能資源條件較差,但是在夏季太陽能資源的分布情況卻相對豐富,在每年的610月里,約有60%左右的時間達到了三類地區的水平,在這些月份,太陽能資源的可利用程度較高。9.項目區生態環境敏感因素本項目在設計、建設和生產過程中,認真落實各項生態保護及污 染防治措施,重點做好以下工作,以確保污染物達標排放要求。(1)施工廢水應盡量重復利用,不能回用的應設置排水溝、集水井、隔油池,處理達標后排放;施工人員的生活污水經處理達標后排放。(2)施工中做好土石方平衡調運設計,嚴禁將棄土、棄渣順坡或向江河傾倒,嚴格執行市政府“藍天行動”方案和重慶市主城塵污染防治辦法的有關規定,采取有
99、效措施控制物料運輸及施工場地粉塵污染,施工工地禁止燃煤和焚燒垃圾。施工人員生活垃圾收集后送城市垃圾處理場進行處理。(3)加強建筑施工場地管理,控制噪聲影響。盡量選用低噪聲的設備,合理安排施工時間。施工場界噪聲應達到建筑施工場界噪聲限值CB1252390要求,防止施工噪聲擾民。(4)項目用水循環過程中只進行熱交換,不產生污 染物,可直接排入嘉陵江,因排水量較大,排水口應分散布置,并保持一定的間距,減緩水溫變化對江水的影響。機房工作人員生活污水應接入市政管網進入城市污水處理廠進行處理。(5)合理選擇風機、水泵、電極等高噪聲設備安裝位置,并對機房采取消聲、隔聲、減振等措施,確保營運期間邊界噪聲能夠達
100、標。(6)營運期生活垃圾 進行分類袋裝化收集后集中送城市生活垃圾處置場處理。(7)加強對 制冷劑的管理、完善風險防范措施和應急預案。(8)認真落實報告表提出的其它各種污染防治措施。二、項目基本情況二、項目基本情況1.負荷情況按照國務院賦予兩江新區定位,江北嘴中央商務區是打造長江金融中心的核心區,是以金融、商務、總部經濟等現代服務業為支柱的金融集聚區、總部經濟集聚區、47高端商業承載區和國際化都市風貌展示區,集中建設辦公寫字樓等金融商貿設施和重慶大劇院、重慶科技館等市級大型公共文化設施,兼容商業、服務業、居住等多種功能,是未來重慶的形象之窗,是長江上游經濟中心的重要承載地。江北嘴中央商務區位于重
101、慶市江北區長江與嘉陵江交匯處,東臨長江,南瀕嘉陵江;與渝中區朝天門、南岸彈子石濱江地區隔江相望。整個區域占地面積226.03公頃,總建筑面積為652.60萬,其中地上建筑面積542.60萬,地下建筑面積110.00萬,共分為A、B、C三個區域,其中A 區主要為商業用地,B區為商業、娛樂、旅游等綜合用地,C區為住宅用地。江水源項目1號能源站建設內容包括1號能源站取水工程、站房工程、站房內所有設備安裝以及配套的室外管網工程。1號能源站對外供冷供熱面積共約244萬,制冷能力為187.52MW,制熱能力為85.47MW,蓄冰總容量為33萬kWh。江水源項目2號能源 站工程包括取水、站房工程、站房內所有
102、設備安裝以及配套的室外管網工程。2號能源站對外供冷供熱面積共約145萬,制冷能力為100.92MW,制熱能力為45.04MW,蓄冰總容量為24萬kWh。2.技術路線項目夏季供冷方案采用“電制冷江水源熱泵+冰蓄冷”的形式,冬季供熱方案采用江水源熱泵的形式。該項目共設置1號與2號能源站,分三期建設,總投資約11 億元,為江北城 A區和B區共計約400萬的公共建筑提供空調冷熱源,目前是國內已建成規模最大的江水源熱泵區域能源系統。夏季供冷冷水溫度為:8:0023:00:供水3.5/回水13,23:00次日8:00:供水5.5/回水13;冬季供熱熱水溫度為:供水42/回水35。全年供冷月份為:4、5、6
103、、7、8、9、10;供熱月份為:1、2、3、11、12。該項目自2009年運行至今,已經具備了全年每天24h供能能力,2023年全年供能天數已經達到350天。兩個能源站均設置與機組相配備的冷凍冷卻水泵,板式換熱器,蓄冰裝置及變配電等設備。熱泵機組與冷水機組均采用嘉陵江水作為熱源和熱匯,本項目夏季供冷采用電制冷+江水源熱泵+冰蓄冷的系統形式,冬季由江水源熱泵進行供熱。區域能源系統采用電制冷+江水源熱泵+冰蓄冷的系統形式為區域提供冷熱源,主要消耗的能源為電,雖48然機組需要嘉陵江水作為熱源和熱匯,但只利用水中的熱量,并不消耗嘉陵江水。3.系統配置(1)設備裝機參數1號能源站設置主機18臺,其中包括
104、基載離心式水源熱泵機組10臺、雙工況離心式水源熱泵機組8臺,設置蓄冰盤管320臺,蓄冰總容量33萬kWh;2號能源站設置主機9臺,其中包括基載離心式水源熱泵機組3臺、雙工況離心式水源熱泵機組4臺和三工況離心式水源熱泵機組2臺,設置蓄冰盤管270臺,蓄冰總容量24萬kWh。具體型號及參數。序號設備名稱單位數量規格型號技術參數廠家1熱泵機組臺10CDHG2250熱泵機組制冷量/制熱量出力:8403.2kW/8646.4kW特靈2雙工況機組臺8CDHG2250制冷工況/制冰工況出力:8546kW/5221.6kW特靈3蓄冰盤管臺320TSC-588DX單臺蓄冰量:294THBAC4主機供冷板式換熱器
105、臺8TL35-BFG換熱量:8544kW阿法拉伐5融冰供冷板式換熱器臺6TS50-MFG換熱量:6615kW阿法拉伐6冷凝側循環泵臺100mega350-360BQ=910m3/h H=14mP=55kWKSB7蒸發側循環泵臺100mega350-360BQ=960m3/h H=12mP=45kWKSB8江水二級泵臺80mega350-360BQ=970m3/h H=12mP=45kWKSB9乙二醇溶液循環泵臺80mega350-360EQ=1210m3/h H=30mP=132kWKSB10融冰冷水循環泵臺8RDL500-510AQ=2560m3/h H=15mP=132kWKSB11一級冷
106、水循環泵臺5Omega350-430BQ=1600m3/h H=15mP=90kWKSB12外網循環泵臺80mega350-510BQ=2450m3/h H=65mP=560kWKSB序號序號設備名稱設備名稱單位單位數量數量規格型號規格型號技術參數技術參數廠家廠家1雙工況主機臺4CDHG2250特靈2三工況主機臺2CDHG2250特靈3基載主機臺3CDHG2250特靈4雙工況主機蒸發器循環泵臺4SCP300/400HA-200/4威樂5三工況主機蒸發器循臺2SCP300/400HA威樂49序號序號設備名稱設備名稱單位單位數量數量規格型號規格型號技術參數技術參數廠家廠家環泵-200/46機載主機
107、蒸發器冷凝器循環泵臺1SCP250/330HA-75/4威樂7三工況主機冷凝器循環泵臺2SCP250/330HA-75/4威樂8外網循環泵臺2SCP250/570HA-315/4威樂9外網循環泵臺2SCP300/490HA-400/4威樂10外網循環泵臺2SCP300/490HA-280/4威樂11蓄冰槽冰水循環 泵臺6SCP400/540HA-110/6威樂12退水加壓泵臺6SCP400/540HA-110/6威樂13乙二醇溶液提升 泵臺2MV1402威樂14混水泵臺1MV1401威樂15主機供冷板換7T45-MFG16融冰供冷板換3T45-MFG17融冰供冷板換2T35-MFG18蓄冰盤管
108、270(2)系統性能地表水源熱泵技術是利用地球表面水源如海水、河流和湖泊中吸收的太阻能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源,并采用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,在夏季利用制冷劑蒸發將空調空間中的熱量取出,放熱給封閉環流中的水;而冬季利用制冷劑蒸發吸收封團環流中水的熱量,放熱給末端的空間。地表水源熱泵系統優點:1)資源可再生利用:地表水源熱泵是利用了地球地表水體,包括河流、湖泊以及海洋中所儲藏的太阻能資源作為冷熱源進行能量轉換的供暖空調系統,是一種清潔的可再生能源技術。2)高效節能:水源熱泵是目前空調系統中能效高的制冷、制熱方式,COP理論計算可達到7,實際運行為46。水源熱泵機組可利用的 水體
109、溫度冬季為722,水體溫度比環境空氣溫度高;而夏季水體為1835,水體溫度比環境空氣溫度低,使得制熱、制冷效果都好于風冷式和冷卻塔式,從而提高了機組運行效率。50根據據美國環保署 EPA 估計,設計安裝良好的水源熱泵,平均可以節約用戶3040%的供熱制冷空調的運行費用。3)運行穩定可靠:水體的溫度一年四季相對穩定,其波動的范圍遠遠小于空直的變動,水體溫度較為恒定的特征使得熱泵機組運更穩定、可靠,也保證了系統的高效性和經濟性。4)環保效益顯著:水源熱泵使用的電能是一種高品位能源,我國仍以火力發電為主、且發電效率不高,發電時排放大量二氧化碳溫室氣體和其他污染物。水源熱泵的良好節能性,間接地節約了大
110、量電能,另一方面,水源熱泵機組避免了冷卻塔的噪音以及水耗,環保效益顯著,是理想的綠色環保產品。5)一機多用,應用范圍廣:水源熱泵系統可供熱、供冷以及生活熱水,一套系統代替了傳統的冷水機組+燃氣熱水機組的兩套系統,對同時有供熱和供冷需求的建筑物有著明顯的優勢,節約能源的同時還減少了設備的初投資。6)節約建筑空間:水源熱泵系統省去了燃氣熱水機組房及其附屬冷卻塔、燃氣管道等設施,節省了建筑空間,有利于建筑的美觀。地表水源熱泵系統缺點:1)受可利用水源條件限制:地表水源熱泵系統易受水體溫度、水量以及水體潔凈度等影響。2)受投資經濟性的限制:不同地區、不同用戶以及不同的能源 政策及能源價格,都能影響到地
111、表水源熱泵系統的初投資投資及運行費用。(3)智能控制江水源項目的自動控制系統在保證外網最不利用戶資用壓頭工藝要求下,采用基于空調負荷預測的控制技術,實現能源站系統設備運行參數的優化和冷媒流量根據負荷需要動態調節,保障系統冷源設備在各種負荷條件下,達到系統高效率(COP)運行、最大限度地降低能源站系統總能耗,實現節能降耗的目的,提供智能化控制管 理、遠程監控等功能。通過電力監控實現能源站設備的運行電力參 數監測與能耗計量。通過能源計量管理實現對兩個能源站供冷供熱各區域的能源消耗計量。4.運行情況51本項目基礎能源是電能,2023年用電量約為4000萬kWh,全年運行天數約為350天。綜合能效為3
112、.54之間。三、經營模式三、經營模式本項目總投資約11億元,由江北嘴集團自有資金投資。項目收費標準由重慶市江北區發展和改革委員會批準執行。本項目收費分兩部分,即:向用戶征收的實際使用費為0.57元/kWh;向開發商收取的工程安裝費為127元/m。四、效益分析四、效益分析與常規冷熱源空調系統相比較,江水源項目電力設備裝機容量減小52646kW.h;能源系統的機房建筑面積也比常規能源系統減少了約22265;由于取消了常規冷卻塔設備,江水源項目每年可以節約用水198萬m3;每年可減少二氧化碳排放量59938t,減少二氧化硫排放量1804t,減少碳粉塵排放量16353 t,減少氮氧化合物排放量902
113、t,相當于在江北嘴種植了33公頃的森林。江水源項目在建設運營中,得到了重慶市政府各部門的大力支持,重慶市政府與其簽訂了江水源項目特許經營權,重慶市城鄉建委出臺了推進可再生能源區域集中供冷供熱項目建設的意見,重慶市水利局、重慶市財政局、重慶市城鄉建委和重慶市物價局聯合出臺地表水水源熱泵水資源費優惠政策等,這一系列政策的出臺,有利促進了江水源項目的健康可持續發展。五、突出亮點五、突出亮點(1)踐行“雙碳”目標。江北城 CBD 區域江水源熱泵集中供冷供熱項目的實施,有著十分明顯的節能環保優勢。項目作為國內已建成規模最大的江水源熱泵項目,采用區域能源系統,不僅提高了空調系統的效率,同時實現了能源的梯級
114、利用,進而降低了環境污染,改善了系統的熱經濟性。江水源項目可使末端建筑物免除中央空調主機及冷卻塔等制冷設施的配置,從而消除由冷卻塔導致的環境污染,并借助冰蓄冷技術降低制冷用電量,同時削減高峰時段用電負荷,進一步為電網進行調峰,從而達到顯著的節能堿排效果。(2)智慧能源管理。江水源項目至今已投入運行近15年時間,我們與中冶賽迪公司共同研發了能源站自動控制系統,實現了江水源項目的智慧能源管理。目前,江52水源項目能源站夏季能效比在3.54.1之間。為實現江水源項目的“安全”“穩定”“高效”供能,最大程度滿足客戶需求,近幾年客戶服務滿意度均在95%以上。我們在總結了江水源項目前期生產運行管理成果后,
115、持續開展了生產運行過程中流程體系的建設與優化工作,先后制定并實施了35項生產運行操作流程和17 項應急預案,不斷加強設備維護保養,提升設備完好率,有效提高了公司生產運行管理水平。與此同時,我們堅持“客戶至上”,為用戶提供差異化服務工作,積極為用戶提供節能改造、末端維保、機電咨詢、技術交流等多種增值服務,不斷提升客戶服務滿意度。(3)積極科研攻關。江水源公司一直緊緊圍繞江水源項目 運行管理過程中的難點與問題,積極進行專題技術攻關,現已獲得了六個實用新型專利和兩個發明專利,并先后主持和參與了重慶市江北城 CBD區域江水源熱泵集中供冷供熱項目自動控制研究與應用江水源熱泵與冰蓄冷復合系統在在區域供冷供
116、熱項目中應用關鍵技術研究 重慶市江北城CBD區域江水源熱泵集中供冷供熱項目末端用戶負荷分布特征及調控方法研究應用等10余項市級科研項目研究工作,取得了一系列成效。其中,長江中下游地區水源熱泵區域供能系統關鍵技術與應用榮獲2020年長江水利委員會科學技術獎一等獎和第三屆湖北省土木建筑科學技術獎一等獎,基于復雜能流時空異步耦合的源網荷儲協同調度技術及應用獲得2020年重慶市科學技術二等獎,參與了多個相關標準的編制工作,積極為可再生能源建筑規?;瘧冒l展貢獻力量。六、問題和建議六、問題和建議1.相關問題可再生能源建筑規?;瘧闷鋵嵕褪菂^域能源規?;瘧玫囊环N。目前,區域能源在規劃、投資及實施過程中還
117、存在著一些問題,主要如下。(1)區域能源專項規劃未有效落地。地方政府出臺了一系列區域能源發展的宏觀規劃和指導意見,但仍存在缺乏基于環境、經濟、社會協調發展的地方能源規劃,缺乏推廣區域能源系統的頂層設計。(2)區域能源用戶鎖定難度大。擬實施區域能源系統的區域,由于沒有在前期土地出讓條件和招商條件中向用戶明確必須使用區域能源系統,導致在實施過程中存在用戶以各種理由拒絕使用區域能源系統或安裝備用空調系統,浪費初投資,影響后53期運行成本和收益。(3)單個區域能源項目投融資模式普遍不具備財務生存能力。區域能源項目作為城市基礎設施,一次性投入成本大、回收周期長,內部收益率低,以單個區域能源項目獨立進行可
118、行性研究普遍不具備財務生存能力。2.相關建議政府作為城市公同合作,推動區域能源實現社會效益和經濟效益“雙贏”。(1)加大專項規劃落地力度。建議區域能源理念融入到地方相關規劃制定過程中,包括城市能源規劃、電力規劃、熱力規劃、節能規劃、余熱產業規劃、綠色建筑規劃、開發區總體規劃、開發區控制性詳細規劃等,各新建區域或園區因地制宜制定區域能源專項規劃。(2)配套政策助推鎖定用戶。建議出臺區域能源規?;瘧猛茝V的相應配套政策,如將集中供能納入擬實施集中供能片區的土地出讓條件與規劃條件;給予利用可再生能源集中供冷 供熱的項目用電、用氣、用地優惠政策;在項目前期低負荷運 營期給予供能企業適當的資金補貼。加強
119、對區域供能定價實行價格指導,為區域供能價格的確立提供更好的規范性與保障性。(3)創新投融資模式。為保證區域能源項目健康可持續發展,建議從新建區域或園區層面進行是否采用區域能源系統的可行性分析。從區域或園區層面看,區域能源系統與常規能源系統相比,增量投資較小,但能為新建區域或園區帶來較大的增量效益。建議將區域能源項目室外管網及能源站土建部分納入新建區域或園區土地整治成本中,以提升區域能源項目的財務生存能力。541.26 重慶 CBD 總部經濟區集中供冷供熱項目一、項目基本情況一、項目基本情況項目名稱:重慶 CBD 總部經濟區集中供冷供熱項目,由中新能源服務(重慶)有限責任公司投資、建設和運營。項
120、目總投資約 3.5 億元,采用天然氣分布式能源(內燃機)和可再生能源(江水源熱泵)復合系統,多功能互補集成供能終端一體化,為彈子石 CBD 核心區總部經濟區能源大廈、重慶出版傳媒創意中心等 15 幢高層建筑,共計約 80 萬建筑群及附近輻射區域內用戶提供空調冷源、熱源,電力及衛生熱水。2014 年 12 月一期投產,用戶為出版大廈、能投大廈、中訊大廈和武警醫院,供能面積 20 萬。項目屬于國家可再生能源建筑應用城市示范項目,是全國首個采取天然氣分布式能源復合江水源熱泵可再生能源系統的區域供能項目,獲得 2015 年度中國分布式能源優秀項目一等獎、2016 年國家可再生能源示范項目等獎項。二、技
121、術路線及工藝流程二、技術路線及工藝流程1.負荷情況CBD 總部經濟區處于重慶南岸 CBD 的彈子石核心區,南臨朝天門長江大橋,西臨南濱路。由 15 棟建筑構成,其功能包括:辦公、酒店、公寓、會展、商業、餐飲、金融等功能。552.技術路線本項目供能系統為江水源熱泵系統和天然氣分布式能源(冷熱電三聯供系統)耦合而成的多能源復合系統,能源利用模式為全國首創。天然氣分布式能源是以天然氣為主要燃料帶動發電設備發電,產生的電力滿足用戶的電力需求,系統排出的廢熱通過余熱回收利用設備(吸收式制冷制熱機組)向用戶供熱、供冷和提供生活熱水,實現能源的梯級利用,是一種同時生產電力和熱(冷)能的聯合系統,是分布式供能
122、系統的一種形式,使能源利用效率從常規發電系統的40%左右提高到80%以上,大量節省了一次能源,并減少有害物質排放。56江水源熱泵技術是一種可再生能源應用技術。它利用少量的電能,通過熱泵技術將江水中蘊藏的低品位能源升級為高品位能源,節約能源的消耗量。水體分別作為夏季空調的冷源和冬季熱泵供暖的熱源,即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來,釋放到水體中去,由于水源溫度低(夏季長江水溫度一般在2025之間,而常規的水冷冷水機組冷卻水供水溫度為32),所以熱泵系統可以高效地帶走熱量,以達到夏季給建筑物室內制冷的目的;而冬季則是通過水源熱泵機組,從水源(冬季江水溫度約為1013)中“提取”熱能,送到建筑物中供
123、暖,具有非常明顯的節能減排效果。3.系統配置一期(2014年已投產)系統設備型號規格數量燃氣冷熱電三聯供系統發電機組顏巴赫J320 GS1053kW2吸收機組遠大 BZHE100XD制冷:1163kW制熱:1340kW2江水源熱泵系統江水源熱泵機組約克離心式雙級壓縮制冷:5250kW制熱:5800kW2二、三期(未投產)系統設備規格數量燃氣冷熱電三聯供系統發電機組2677kW2吸收機組200 萬大卡2江水源熱泵系統江水源熱泵機組制冷:10100kW制熱:10500kW51.運行情況自2014年12月正式供能以來至今,項目已安全平穩運行10年,天然氣分布式能源系統綜合能源利用率80%,江水源熱泵
124、系統平均能效4.5。項目建成以來,得到了社會、政府和行業內廣泛的關注,陸續有國家能源局、住建部以及重慶市政協等相關領導到彈子石CBD能源站調研,為重慶天然氣分布式能源和可再生能源相關政策的起草和出臺提供了良好的案例支持。三、經營模式三、經營模式能源站及管網由中新能源公司投資、建設和運營,服務范圍內各樓棟空調系統用戶自建,用戶支付一次性接入費和每月流量費。57四、效益分析四、效益分析本項目建成后,較傳統空調系統節約標準煤約6560t/年,節能率約65%,減排CO2約21147t/年,相當于植樹約110萬株,減排SO2約149t/年,減排NOx約54t/年,減排粉塵約1024t/年,節水約43萬t
125、/年,具有良好的節能環保和社會效益。獲重慶市可再生能源相關補貼450萬元。五、突出亮點五、突出亮點本項目供能系統為江水源熱泵系統和天然氣分布式能源(冷熱電三聯供系統)耦合而成的多能源復合系統,能源利用模式為全國首創。本項目采用區域集中供冷供熱,能有效提高主機運行能效,降低區域碳排放,節約初投資,減少各建筑空調機房面積,取消建筑群冷卻塔等設備的配置,緩解區域熱島效應,提高建筑品質,節約管理成本,降低社會投資成本。項目設備設置在地下層,對周邊環境不會產生噪聲污染,人居環境友好。六、問題和建議六、問題和建議1.服務區域內客戶的樓宇開發進度嚴重滯后,對項目的經濟性造成較大影響。2.項目投資大,建議項目
126、投資成本放入土地開發費用,與運營剝離,減小運營壓力。3.建議能源服務商只承擔能源系統設備的投資建設,土建與管網由政府或開放商出資建設。4.建議取消水資源管理費(取水系統為開式系統,只改變了物理性質,過濾除渣降溫或升溫后回流無污染且未截取水)。5.可再生能源項目運營壓力大,提高對可再生能源項目的補貼力度。581.27 錯那縣城地熱供暖項目一、項目基本情況一、項目基本情況項目名稱:錯那縣城地熱供暖項目項目類型:新建項目建設單位:錯那縣人民政府建設規模:地熱井開采 18 口,地熱輸送管網 15km。城區設集中供熱機房五座,分片區供暖,總建筑面積 26 萬。供暖熱源采用地熱+水源熱泵梯級能源利用系統,
127、各機房分別配置高溫板換、低溫板換及水源熱泵。供暖熱力管網總長 20km;室內供暖末端公共建筑采用立式明裝風機盤管,居住建筑采用地板輻射盤管。項目建設總投資 2.1 億元,于 2016 年 9 月建成投產運行,當地常規石化能源匱乏,運輸費用高,同時生態環境脆弱。但電能供應可靠,地熱資源豐富。當地群眾收入水平較低,不能承受過高供暖費用。本項目利用地熱資源供暖,不但可以滿足對能源的需求,又可以較少污染物的排放量,降低溫室效應對環境的影響,有助于生態平衡、降低能源投資費用。二、供暖面積二、供暖面積項目供暖總建筑面積 26 萬,總熱負荷需求 21.05MW。以地熱作為主要供暖熱源,電能為動力,設置高低溫
128、板換和水源熱泵,梯級利用地熱高低品位熱能。三、技術路線及工藝流程三、技術路線及工藝流程項目采用“地熱+水源熱泵梯級利用”供暖模式,設置高低溫板換最大限度利用地熱高低品位熱能,供暖系統優先采用高溫板式換熱器進行直接供暖,并以高能效比的螺桿式水源熱泵梯級利用低品位地熱能,降低運行費用,保證項目供暖全年可靠。項目實施多項節能措施,自動化程度高,確保項目低耗減碳運行。四、主要設備選型四、主要設備選型整個系統從熱源到用戶主要包括 10 個子系統:地熱井系統:開采 18 口地熱井(5 口中溫井、13 口低溫井),并直埋敷設地熱輸送管網。59 1#機房供熱系統:1 臺2MW 的高溫板換,4 臺2.3MW 低
129、溫板換,6 臺1.1MW螺桿式水源熱泵機組。2#機房供熱系統:1 臺 1.7MW 的高溫板換,4 臺 1.0MW 低溫板換,4 臺1.05MW 螺桿式水源熱泵機組。3#機房供熱系統:1 臺 1.5MW 的高溫板換,6 臺 1.5MW 低溫板換,6 臺1.05MW 螺桿式水源熱泵機組。4#機房供熱系統:1 臺 1.5MW 的高溫板換,4 臺 1.0MW 低溫板換,4 臺1.05MW 螺桿式水源熱泵機組。5#機房供熱系統:1 臺 1.0MW 的高溫板換,3 臺 1.0MW 低溫板換,3 臺1.1MW 螺桿式水源熱泵機組。供熱管網系統:直接供熱,枝狀供熱管網,預制直埋保溫鋼管,無補償冷安裝技術。供暖
130、末端系統:公共建筑采用立式明裝風機盤管,居住建筑采用地板輻射盤管。能源管理系統:建立地熱井、機房、管網及末端運行管理與能源管理的自動控制系統一套。供配電系統:35/10/0.4kV 輸變配電系統,配置有柴油發電機備用電源。五、生產運行情況五、生產運行情況通過近 7 個供暖季的實際運行,一個供暖季時長按 240 天考慮。本項目供暖系統年耗電量 616 萬 kWh,年用水量 27500t,年綜合能源消費總量 759t 標準煤。六、建設運營模式六、建設運營模式項目投資全部為國家投資。自項目建成投產以來,錯那縣人民政府將錯那縣城地熱供暖全系統全權委托給成都棲睿機電設備有限公司負責,完成錯那縣城供暖項目
131、的設備運行、維護保養等綜合管理工作,包括機組運行能源費、整個供暖系統日常運行管理、維護保養、能源優化管理等內容。七、項目經濟性七、項目經濟性項目具有非常好的經濟效益,雖初投資較高,但年運行成本低。根據 2016202360年運行實測數據分析,年平均供熱量 2604 萬 kWh,年平均耗電量 616 萬 kWh,按照0.1229kgce/kWh 的折標系數,年耗電量折標準煤量為 759t。相較于電供暖,年節約電能 1989 萬 kWh,年節約運行能耗費用 1392 萬元(電價 0.7 元/kWh)。八、環境及社會效益八、環境及社會效益錯那縣城供暖采用地熱+水源熱泵梯級利用的集中供暖方式,相較于電
132、供暖方案,本項目供暖方案每年可節約電 1989 萬 kWh,折合節約標準煤 4264t,減少 CO2排放量11341t,減少粉塵排放量 5409t,減少 SO2排放量 597t,減少 NOx排放量 298t。本項目的地熱資源開發與有效利用,沒有常規燃料需求,無溫室氣體和大氣污染物排放,節約了城區污染的治理費用,并相應減少城市運輸量,有效地保護了生態環境,有明顯的環境效益;同時地熱作為可再生清潔能源為滿足城區的能源需求,優化能源結構,為城區提供良好的基礎環境,發揮重要作用,具有較高的社會效益。九、典型經驗和做法九、典型經驗和做法與常規供暖項目相比,本項目具有以下技術亮點與創新:1.成功應用先進技
133、術:項目前期階段,利用物勘技術與先進數字仿真方法對地熱資源開發與回灌進行計算分析與科學論證,大大降低了項目風險。2.地熱資源穩定可靠:地熱能源相較于太陽能能源更穩定,可規避太陽能資源受氣候條件影響大(在連續陰天情況下需要輔助熱源)、能源密度低等弊端。3.高效利用地熱資源:中溫與低溫地熱水分開布管,保證高品位熱能的優先利用;低溫板換聯合水源熱泵對地熱資源進行梯級利用,不僅可以大大降低遠距離輸配能耗,而且可以減少地熱抽水量。4.按需供熱:公共建筑夜間不供暖,末端采用風機盤管,可以通過調節風機啟停與轉速,按照房間實際需求進行供暖,大大降低系統熱量浪費。5.系統管理智能化:項目安裝了能源監控量化調試系
134、統,可智能管控全系統的熱源、管網和末端供暖運行情況,節約人力資源成本,提高勞動生產率。在運維過程中,從全局的角度了解系統的運行狀況,故障的影響程度等,及時采取預防性維修保養措施,限制故障范圍的進一步擴大,并有效恢復系統的正常運行。6.系統能耗極低:從項目投運 7 年能耗費用來看,全系統主要是地熱深井泵以及61維持系統輸熱運轉的循環泵產生的電費,一個月電費在 54 萬元左右。7.環保性好,無污染:地熱供暖采用取熱不取水模式,并做到 100%有效回灌至地下含水層,保證地熱資源可持續開發利用,不會對當地水環境造成污染或破壞。8.EPCC-O&M 建設模式:實行 EPCC-O&M 全過程服務模式,實現
135、從工程設計咨詢(Engineering)、設備采購(Procurement)、施工建設(Construction)、量化調試(Commission)、智能運行管理(Operation)、預防性維護保養(Maintenance)等全過程的控制與優化。9.運行與維護保養費用低:全年運維費用 80 萬元左右(人工及設備材料費),通過一定的熱費收取,基本可實現項目自收自支,無財政負擔。十、問題和建議十、問題和建議錯那縣城仍有大部分建筑未實施節能改造,圍護結構熱工性能較差,需盡快跟進落實建筑圍護結構節能保溫改造工作,提高建筑保溫性能,避免能源的浪費。立足于錯那縣城可再生能源供暖項目,對高海拔地區供暖提出
136、以下建議:1.建立高海拔低碳供暖示范基地:依托成功運行的低碳低能耗供暖系統,直觀展示先進供暖技術的實際應用,助力于推廣清潔供暖技術。2.總結高海拔地區供暖的實際工程經驗:由于高海拔地區氣候與建設條件特殊,導致內地與國外的工程經驗不能完全適合高海拔地區特點,直接套用內地標準與規范,往往會導致“水土不服”,從而導致項目失敗。因此建設隊伍,應有非常豐富的高海拔地區工程實踐經驗。3.立項階段避免利用特定供暖系統形式來套項目:應根據每個項目自身特點,確定適合各自項目的供暖形式(例如:項目規模、建筑功能、當地可利用資源等),避免“一刀切”只采用某一種供暖形式。4.方案確定階段從全壽命周期考慮項目的經濟性與
137、技術性:供暖項目不僅要考慮初投資,還需要考慮運行費用與后期維護保養成本。從節流、開源、增效三個方面,確定在全壽命周期內最合理的供暖形式。5.建設階段重視量化調試:在施工階段,需要對安裝的設備進行量化調試,確保安裝設備的性能滿足設計要求。626.運行階段重視運行與維護保養團隊建設:供暖系統為動態運行系統,運行與維護保養團隊的實際工程經驗與技術能力,直接決定了系統運行的可靠性、舒適性與節能性。7.積極利用先進 AI(人工智能)技術:通過利用先進 AI(人工智能)技術,對運行數據進行分析,確定優化運行方案,并實現預防性維修保養,避免系統帶病運行。631.28 中國西部科技創新港科教板塊綜合能源供應項
138、目一、項目基本情況一、項目基本情況(一)項目概況中國西部科技創新港由教育部和陜西省人民政府共同建設,是落實“一帶一路”倡議、創新驅動發展戰略、西部大開發戰略的重要平臺和載體。項目位于陜西省西咸新區灃西新城西部,占地面積 5100 畝,總建筑面積約 360 萬,其中一期科教板塊占地面積 1750 畝,建筑面積 165 萬。中國西部科技創新港科教板塊綜合能源供應項目為中國西部科技創新港一期科教版塊所有教學科研樓、學生宿舍、學生食堂等 52 個單體建筑提供供熱、供冷以及生活熱水的綜合能源供應服務。區位及建筑外景見下圖。中國西部科技創新港科教板塊綜合能源供應項目是我國目前規模最大的中深層地熱能無干擾清
139、潔供熱單體項目,總供能面積 159 萬,由陜西西咸新區灃西新城能源發展有限公司(以下簡稱“灃西能源”)投資建設,總投資 7.2 億元。項目于 2019年 3 月開工建設,2019 年供暖季首次投入供暖。本項目共建設六座分布式能源站,2500m 深“取熱不取水”的中深層地熱能地埋管 91 個,能源站和中深層地熱能地埋管均布置于中國西部科技創新港區域內建筑兩64側綠地中,與“綠色校區”融為一體。項目配備智慧管控系統,可對站房內設備進行遠程集中控制,并通過能耗分析系統及外界環境溫度變化實時調整運行策略,保證系統安全、高效運行。能源站布置及站房內景如下圖。項目是典型的“地熱能+”多能互補能源綜合利用、
140、多元供給示范工程,為加快陜西省乃至全國中深層地熱資源綜合、高效、可持續利用進程起到了良好的推廣和示范作用。先后受到央視一套、人民日報、參考消息等近百余家媒體詳細報道,相繼接待全國各地黨政機關、科研院所、企事業單位參觀考察萬余人次,受到社會各界的廣泛關注與肯定。據測算,該項目相較傳統燃煤鍋爐供熱,一個供暖季(四個月)可代替標準煤 2.5萬 t,減少 CO2排放量約 6.8 萬 t,減少 SO2排放量約 216.2t,減少氮氧排放物約 396.7t,減少粉塵排放量約 244.1t,節能減排效益顯著。該項目是響應關于促進地熱能開發利用的指導意見(國能新能201348號)地熱能開發利用“十三五”規劃(
141、發改能源2017158 號)關于發展地熱能供熱的實施意見(陜建發20182 號)等文件精神,積極開發利用地熱能,實現節能減排、治污降霾,落實碳達峰和碳中和目標的有力舉措。項目先后受到央視一套、人民日報、參考消息等國內主流媒體詳細報道,受到社會各界的廣泛關注,相繼接待全國各地黨政機構、高校及科研院所、企事業單位參觀考察數千余人次。(二)申報主體概況陜西西咸新區灃西新城能源發展有限公司成立于 2014 年 6 月,是灃西開發建設集團全資子公司,注冊資本 20 億元。按照新城和集團統一部署,主要發展能源板塊業務,主營業務包括區域綜合能源供應、健康建筑運營、能源金融和智能電網建設等。在技術推廣方面,在
142、技術推廣方面,公司累計推廣應用清潔供能面積約 2700,建成面積約 1100萬,探索形成了 BOO、EPC 及聯合開發等多種模式。創新技術、模式也成功輸出北京、河南等地。核心技術先后被國家發改委、工信部納入 綠色技術推廣目錄(2020)和全國工業領域電力需求側管理第四批參考產品(技術)目錄,在全國范圍內鼓勵推廣應用。65在技術研發方面在技術研發方面,公司承擔多個省、市級科技研發項目,參與制定了全國首個中深層深埋管供熱領域地方標準,主導制定了西咸新區技術導則。目前參編技術標準 10項,累計授權專利 61 項,軟件著作權 15 項。公司核心技術先后榮獲“陜西省建設工程科學技術進步獎特等獎”和“中施
143、企協工程建設科學技術進步獎一等獎”。相關技術成果先后經陜西省科學技術情報研究院、教育部科技查新工作站技術查新鑒定為國際先進水平。發展至今,公司已成長為我省中深層地熱供熱技術應用規模最大企業,先后獲評了“中國地熱系統集成 20 強企業”和陜西省“零碳先鋒”企業等榮譽,創新發展成效榮授省政府表彰為“十三五”節能減排工作先進企業。(三)項目建設背景1.環境背景2012 年以來,全國范圍出現嚴重的霧霾污染,燃煤取暖導致我國北方冬春霧霾頻發,成為困擾城市低碳、綠色發展的嚴峻環境問題,“鐵腕治霾,保衛藍天”已經成為一項重要的民生工程。目前,全國范圍推行“鍋爐替代”革命,大力推進“煤改氣”工程,雖然在一定程
144、度上緩解了由于燃煤鍋爐使用造成的污染問題,但燃氣鍋爐使用成本相對較高,冬季用氣高峰出現較大供需缺口,時常出現氣荒氣短,無法正常供暖等緊張局面,且天然氣屬于一次能源,雖然顯著降低了工業煙(粉)塵排放量,但是對二氧化硫排放量和單位 GDP 能耗壓減效應為負,在統計上并未產生顯著的影響,達不到綠色發展指標。在“雙碳”目標要求下,必須尋找新的可替代能源解決當前化石能源對環境污染的影響。中深層地熱能無干擾清潔供熱技術的創新應用,轉變了傳統供熱的發展方式,打破了傳統集中供熱的區域集中、能耗較高、污染較重、成本較高的結構。取熱不取水、環境影響低、供熱持續穩定等特征,打破了傳統地熱供熱受地下水賦存、回灌等限制
145、?!叭岵蝗∷遍_發利用地熱資源,為我國地熱資源開發利用開辟了新路徑,已經成為陜西、河南、河北等多個地區明確鼓勵發展的技術路線。2.政策背景“十四五”可再生能源發展規劃明確指出,要積極推進中深層地熱能供暖制66冷。結合資源情況和市場需求,在北方地區大力推進中深層地熱能供暖,因地制宜選擇“取熱不耗水、完全同層回灌”或“密封式、井下換熱”技術,最大程度減少對地下土壤、巖層和水體的干擾。探索新型管理技術和市場運營模式,鼓勵采取地熱區塊整體開發方式,推廣“地熱能+”多能互補的供暖形式。陜西省地熱資源蘊藏豐富,尤其關中盆地區域地熱地質條件優越,開發潛力巨大,同時也頒布了系列支持中深層地熱能建筑供暖發展政
146、策,為其規?;l展奠定了良好的政策條件和市場基礎。政策環境鼓勵支持低碳綠色發展,本項目應用以中深層地熱能無干擾地熱供熱技術為主的“地熱能+”綜合能源供應模式,符合政策導向,將為區域綠色低碳發展作出積極貢獻。3.技術背景在碳達峰、碳中和目標下,國家大力倡導節能減排、推動綠色發展、建設美麗中國,中深層地熱能無干擾清潔供熱技術(又稱“中深層地熱能地埋管供熱技術”)作為一種可再生能源利用技術,具有廣闊的應用前景。該技術可在有效提取中深層高溫地熱能的同時,具有保護地下水、避免回灌等優點。此外,北方“煤改電”等清潔供暖方式的推廣更使普通老百姓近距離接觸到了中深層地熱能無干擾清潔供熱技術。大力發展中深層地熱
147、能無干擾清潔供熱技術、提高熱泵性能,是解決現有熱能制取方式存在的能源利用效率低、能源消耗量大、環境污染嚴重等問題的有效措施,同時也是保障民生、促進社會可持續發展、建設美麗中國的重要任務。中深層地熱利用領域,國際上主要采用 EGS 增強型地熱供熱方式,即利用水力壓裂技術在地下高溫巖體內建造人工裂隙熱儲或者改善原有熱儲,從地表注入冷水流經裂縫網返回地表后其溫度升高,利用閃蒸或雙循環發電和供熱。追溯中深層地熱能無干擾清潔供熱技術的發展沿革,利用同軸深孔換熱器提取深部巖土熱量的概念首次于 1994 年由瑞士蘇黎世聯邦理工大學Rybach 教授及德國卡爾斯魯厄理工大學 Kohl 教授在文獻中報道,之后歐
148、美等國家對該概念有過個別工程嘗試,但其初衷多是為了尋找水熱型地熱資源,鉆完井之后發現是干孔,才嘗試如此使用,絕大多數深孔換熱器在短期運行一段時間后最終關閉,包括德國亞琛工業大學的67實驗井,2009 年試運行,2011 年關閉。國際上目前主要研究方向為中深層地熱能無干擾換熱器單管傳熱理論,是在淺層地熱能地埋管傳熱理論研究的基礎上進行深化。由于技術水平、使用理念、施工成本的不同,該原型概念在國外并沒有得到重視,僅有個別實驗井進行工程嘗試,并未考慮與特制熱泵機組聯合使用為建筑供熱,更無任何商業化應用案例。在國內地熱能供暖領域,由于水熱型地熱能供暖以及淺層地熱能地埋管供暖概念提出較早且有一定的發展規
149、模,目前已得到一定規模應用。隨著生態環境保護工作的加強以及城鎮化率提升伴隨的城市建設空間壓縮,水熱型地熱能抽取地下水帶來的地質災害風險以及淺層地熱能地埋管供熱占地面積較大且需進行冷熱平衡的問題日漸凸顯,技術發展受限??紤]到我國國情(建筑密度高、人員密度大、供熱需求大),特別適合中深層地熱能無干擾供熱技術在建筑供熱領域的應用。2012 年,陜西省工程技術和科研人員獨立探索出使用同軸套管式深層地埋管換熱器耦合特制地源熱泵機組進行建筑供熱的中深層地熱能無干擾清潔供熱技術,并成功完成商業化規模應用,尚屬世界首次。該技術熱源側采用封閉式換熱器,通過地埋管換熱裝置提取熱能,無需提取地下水。且熱源側取熱點較
150、深,基本不受當地氣候環境影響,可為熱泵機組長期提供高品位的低溫熱源,保證系統穩定高效運行。2018 年,陜西省西咸新區邀請了江億、張國偉等 5 位院士、9 位專家組織召開了該技術論證會,與會專家一致認為該技術具有取熱持續穩定,地溫恢復快、環境影響低的特點,適宜作為清潔供熱熱源,可為新型城鎮化發展提供經驗參考。目前,我國地熱能開發利用以淺層地熱能、水熱型地熱和中深層地熱能無干擾供熱技術為主。陜西省地熱工程應用,按照時間序列看,較早的是中深層地熱水供暖(19972015 年),其次是淺層地熱能供熱(20052013 年),中深層無干擾供熱(20152021 年)。經過二十幾年的發展,形成了三種技術
151、并存的推廣應用格局。根據水利部關于黃河流域水資源超載地區暫停新增取水許可的通知、陜西省水利廳關于陜西省黃河流域水資源超載地區暫停新增取水許可的通知要求,已暫停對部分地區水資源超載地區新增取水許可,水熱型地熱能供暖的發展受到一定程度制約。從淺層地熱能供暖的各技術類型看,淺層地埋管地源熱泵系統占地面積較大,無法大68規模推廣應用;且開發利用適合在冬季與夏季用能需求相近的地區,應用范圍受限。地下水地源熱泵系統類似水熱型地熱能供熱系統需要抽取地下水,需解決 100%同層回灌的難題;地表水地源熱泵系統受地域和氣候環境影響較大,不利于大規模推廣使用。因此,中深層地熱能無干擾清潔供熱技術將成為未來實現對地熱
152、資源“低影響開發、高效率利用”的重要途徑。(四)項目區域地熱賦存條件西咸新區所處的關中盆地為斷陷沉積盆地,地熱資源豐富,地溫梯度高,盆地地熱資源總熱量折合標準煤 381 億 t,其中埋深 4km 以淺的可利用熱量相當于 267 億 t標準煤,地熱資源潛力尤其巨大。但考慮到地區地質條件,地熱能資源開發過程中仍要持續關注地質問題,防止出現活動斷裂、地面沉降、地裂縫、滑坡災害等地質問題。1.區域地質條件西咸新區地形平坦開闊,地貌類型簡單,包括河谷地貌和黃土臺塬兩種地貌類型,各土層物理力學性質和承載力總體較好,場地工程地質條件良好,適宜工程開發建設。西咸新區所處的渭河盆地位于中國陜西省中部,其北臨鄂爾
153、多斯斷隆,南臨秦嶺斷隆。根據微斷塊構造形態與新生代沉積特征,盆地可分為 6 個次級構造單元,分別為固市凹陷、蒲城凸起、西安凹陷、寶雞凸起、咸禮凸起、臨藍凸起。區域內有 2 條活動斷裂穿過,分別為渭河斷裂和涇河斷裂,其均為中晚更新世隱伏活動斷裂,其中渭河斷裂最大錯距達 1624m。西咸新區王寺街道斗門鎮義井鄉細柳鎮一帶存在隱伏發育地裂縫,同時考慮到新區地層結構為砂、粉土與粘性土互層,在地熱能開發利用過程中應盡量避免抽取地熱水,避免誘發地裂縫,減少未來可能對西咸新區交通、水利等重大工程建設及運行安全的影響。西咸新區秦漢新城和空港新城地貌單元屬黃土臺塬,分布有大厚度的濕陷性黃土,濕陷等級為級(中等)
154、。同時,涇河南岸和渭河北岸的黃土塬邊滑坡崩塌災害發育、地質災害點 40 余處,因此在地熱能開發利用實際工程施工過程中應做好工程施工安全評價,防止產生地質安全問題。2.地熱資源稟賦69根據沉積物特征,西咸新區所在地層由上至下可劃分為第四系秦川組(Q2-4qc)、三門組(Q1s)、新近系張家坡組(N2z)、藍田灞河組(N2l+b)、高陵群(N1gl)、古近系白鹿塬組(E3b)。所處位置有良好的地熱地質條件,地熱資源屬于中低溫傳導型沉積盆地地熱資源。西咸新區地熱儲層主要為新生界熱儲層,盆地中間基底埋藏較深,南北兩側埋深較淺,新生界的埋藏條件中間地帶優于南北兩側。西安凹陷中基底埋深最大,新生界熱儲層埋
155、藏條件好。新區所處的西安凹陷新生界普遍較厚,一般為 3000-5000m,最厚可達 7000m 以上。熱儲多賦存于河湖相或河流相沉積巖中,其巖性主要為泥巖、砂礫巖與砂巖互層,其中砂礫巖、砂巖的孔隙裂隙發育,為地熱流體的運移及貯存提供了良好的空間。河湖沉積的泥巖結構致密,為地熱起了保溫蓋層的作用。渭河斷凹大地熱流平均值可達 69.62mW/,相比西北地區平均值(60.915.5mW/)和全國平均值(60.412.3mW/),西咸新區更是位于其中熱流密度最高的西安凹陷和咸禮凸起等區域,屬明顯偏高異常區,大地熱流條件優越,有利于地熱資源的開發利用和恢復補充。同時,西咸新區所處的關中盆地地殼厚度東薄西
156、厚,水平距約 60km 地殼增厚 1km,從東部隕西附近的 40km 埋深到西部拓石的 48km,莫霍面埋深增加 8km 以上,從東至西,莫霍面埋深逐漸增加,上地幔提供的傳導熱流范圍逐漸減小??v向上,渭河盆地自新生代以來持續伸展拉張,由于斷陷深,地幔上隆地殼減薄,逐漸形成了一條 NEE(東北偏東)至 NE(東北)走向南陡北緩的莫霍面(地溫 9001000)隆起帶,帶內形成兩個醒目的橢圓狀隆起區,西安凹陷處莫霍面埋深約 33km,地熱資源形成條件優越。(1)地層溫度渭河盆地平均地溫梯度在 3.5/100m 左右,西安凹陷地溫梯度最大,在周至武功西安一帶普遍大于 3/100m。其中在咸陽西安一帶,
157、地溫梯度大于 3.5/100m,局部地區大于 4/100m;在鄠邑區長安區一帶地溫梯度也相對較高,沿余下鐵爐子斷裂地溫梯度自西向東逐漸增大,在長安東大一帶,地溫梯度高達 4/100m;地熱資源豐富區主要分布在中部西安凹陷及東部固市凹陷。西安凹陷 3000m 深度地溫普遍大70于 105,在咸陽西安城區附近地溫大于 135。盆地 4000m 深度與 3000m 深度下分布特征基本一致,溫度范圍介于 115175,在西安咸陽長安東大一帶,大于175。(2)地層熱導率渭河盆地砂巖熱導率基本在 1.52.5W/(mK)之間,根據實測巖石熱導率分析結果及收集的巖石熱導率數據,對熱導率與深度關系進行分析表
158、明,熱導率有隨深度增加而逐漸增大的趨勢。因此深部熱量可以更快地通過傳導方式加熱渭河盆地新生代熱儲層,為層狀中低溫地熱田的形成奠定了穩定的熱源基礎。3.區域地熱資源地熱資源量按地熱資源地質勘查規范GB/T 11615-2010 第 C.2.2 條文中規定的熱儲法計算評價地熱資源量,包括地熱流體靜儲量、地熱資源熱量。地熱流體資源可采量采用類比法選用與本區熱儲結構相似的西安地熱田相關參數進行類比計算。地熱資源評價參數主要包括:熱儲面積,熱儲巖層厚度、孔隙度、溫度,熱儲巖石、水的密度和比熱等。對于西咸新區所在區域,第四系秦川組與三門組,主要由新生代沉積物組成,巖性主要為河湖沉積的泥巖,結構致密且厚度較
159、大,層內熱水溫度較低、資源量較小,因此將其視為有保溫作用的熱儲蓋層。因而選擇巖性主要為新生界砂巖、砂礫巖及泥巖互層的典型熱儲層新近系張家坡組、藍田灞河組、高陵群、古近系白鹿塬組作為計算對象,其儲層特征及計算參數取值。熱儲層段地層厚度(m)砂巖厚度(m)熱儲巖層溫度()孔隙度(%)第一儲層(張家坡組熱儲層)436.349.758.422.0第二熱儲層(藍田灞河組熱儲層)821.9355.069.932.2第三熱儲層(高陵群熱儲層)247.798.881.025.6第四熱儲層(白鹿塬組熱儲層)253.4109.286.118.071熱儲層段巖石密度(kg/m3)巖石比熱容J/(kg)水的密度(kg
160、/m3)水比熱容J/(kg)第一熱儲層1820102510004184第二熱儲層187097810004184第三熱儲層197094810004184第四熱儲層207087810004184同時,地熱流體靜儲量和地熱流體資源可采量可參考下列公式進行計算。(1)熱儲地熱流體靜儲量1)式中:QL熱儲孔隙中熱水的靜儲量,m3;A熱儲面積,;熱儲巖石的孔隙度,無量綱;d熱儲厚度,m。計算結果如下:熱儲層段A(k)(%)d(m)QL(109m3)合計(109m3)第一熱儲層88222.049.79.65150.0第二熱儲層88232.2355.0100.73第三熱儲層88225.698.822.32第四
161、熱儲層88218.0109.217.30(2)熱儲地熱資源熱量1)2)3)式中:Q熱儲中儲存的熱量,J;Qr巖石中儲存的熱量,J;QL熱儲孔隙中熱水的靜儲量,m3;72Qw水中儲存的熱量,J;熱儲巖石密度,kg/m3;熱儲巖石比熱,J/kg;地熱水密度,kg/m3;水的比熱,取 4200J/(kg);熱儲溫度,;基準溫度,取 15;A熱儲面積,;熱儲巖石的孔隙度,無量綱;d熱儲厚度,m。計算結果如下:熱儲層段Ak%dmQL109m3kg/m3J/(kg)kg/m3J/(kg)第一熱儲層88222.049.79.65182010251000418458.415第二熱儲層88232.2355.01
162、00.7318709781000418469.915第三熱儲層88225.698.822.3219709481000418481.015第四熱儲層88218.0109.217.3020708781000418486.115Qr 1019J4.23Qw 1019J3.62Q 1019J7.85計算可得,地熱資源熱量儲量為 7.851019J。按照地熱資源評價方法及估算規程DZ/T 0331-2020 規定,回收率以 20%計算,技術儲量為 1.571019J,折合標準煤5.36 億 t。綜合以上分析可得,西咸新區地熱儲量充沛,資源稟賦優異,新區內灃西、灃東、秦漢、空港、涇河五大區塊均擁有可觀的地
163、熱能開發利用潛力。大力發展地熱能供熱,契合西咸新區自然資源賦存特點,是踐行綠色發展和生態文明建設的有效行動。(五)中深層地熱能無干擾清潔供熱技術及優勢中深層地熱能地埋管供熱技術(又稱“中深層地熱能無干擾清潔供熱技術”)是73通過鉆機向地下 23km 深處的地層鉆孔,在鉆孔中安裝封閉的金屬同軸套管換熱器,通過換熱器內介質的循環流動,將地下深處的熱能導出,并通過地上高效熱泵機組等設備向建筑物供熱。該技術取熱不取水、取熱持續穩定、地溫恢復快、環境影響低,具有分布式、無干擾、效果好、零排放、能效高、無衰減的優勢,具體表現在:一是系統集成度高。相比于淺層地源熱泵、燃煤、燃氣集中供熱,具有普遍適用、綠色環
164、保、保護水資源、高效節能、系統壽命長、安全可靠、運行成本低等優勢。地下換熱孔位布置靈活,不受場地限制;地上換熱機房 10 萬住宅僅占地約 100150。地下密閉換熱系統、地上高溫熱泵和智慧管控系統的高效集成應用,智能化的運維管理模式可靠性高,操作簡便。二是靈活、普遍適用性強。相比傳統集中供熱供暖,中深層地熱能無干擾清潔供熱系統屬于典型分布式能源系統,一是可就地建設于建筑周邊,不受集中供熱管網敷設影響;二是系統運行時間靈活,可根據業主需求提前或延長供暖期,不受集中供熱熱源廠調試、大規模管網沖洗影響。在普遍適用性方面,地下換熱系統不抽取地下熱水,不受水熱型地熱開發受地下水賦存條件、回灌等影響,普遍
165、適用性更強。三是環保效益明顯。替代燃煤、燃氣供熱,實現二氧化碳“零排放”,無廢氣、廢液、廢渣,治污減霾成效顯著。據測算,以 2000 萬建筑為例,一個供暖季(四個月)相比燃煤鍋爐供熱,可代替標準煤約 32 萬 t,減少 CO2排放量約 86 萬 t,減少SO2排放量約 2720t,減少氮氧排放物約 4990t,減少粉塵排放量約 3070t。五是供熱持續穩定。以西咸新區首個中深層地熱無干擾供熱項目為例,連續七年運行室內溫度穩定保持在 20以上。經過清華大學江億院士團隊連續三年的跟蹤監測,其系統運行穩定,換熱孔供熱量大,熱源供給持續充足。六是推廣應用可靠。2018 年 1 月,西咸新區灃西新城邀請
166、江億、張國偉等 5 位院士、9 位國內頂級專家教授組織召開了“中深層地熱能無干擾清潔供熱技術論證會”。通過審閱資料、聽取匯報、研究討論,專家一致認為該技術“取熱不取水”,具有取熱持續穩定、地溫恢復快、環境影響低的特點,適宜作為建筑清潔供熱的熱源。其比傳統淺層地源熱泵技術節能 30%以上,有很好的經濟、社會、環境效益,大規模應用74后具有對電網調峰的可行性,可為我國新型城鎮化科學發展積累了經驗。(六)“地熱能+”系統及優勢“地熱能+”多能互補綜合能源供應系統是在中深層地熱能地埋管供熱技術的基礎上,為滿足高端品質住宅、公共建筑等項目冷、熱和生活熱水等多種能源同時供應需求,創新形成的一種清潔、低碳、
167、靈活、可靠的綜合供能系統。該系統以中深層地熱能地埋管供熱系統為主要冷熱源,以燃氣鍋爐、空氣源熱泵、污水源熱泵及儲能等技術系統為補充或調峰,搭配高智能化智慧管控系統,最終實現建筑物冷、熱(生活熱水)等的多元綜合供應、集中智慧管理。其優勢體現在:一是實現了清潔能源綜合利用,大幅提高了能源利用效率,降低了建筑能耗;二是在項目報建審批、建設管理、運營管理等環節由供能企業統一實施,利于當地優化營商環境;三是以“一套系統實現供冷供熱”,由專業能源企業提供能源供應,直接減少業主及開發商對用戶側的設備和人員投入、管理;四是分布式供能系統無長距離輸送管網,系統啟動、調節、運行靈活,可根據業主需求提前開始或延長供
168、能期;五是打破了傳統供熱行業由集中供熱公司將熱源送入各項目換熱站,再由項目物業自主運維服務模式,由專業能源企業“管理服務到末端”,解決專業問題,避免了遇到物業難以解決再轉至熱力公司解決的“實際難題”。二、技術路線及工藝流程二、技術路線及工藝流程(一)負荷情況本項目共建設 6 個能源站,布置于交大創新港科教板塊兩側綠楔中。其中冷源由中深層地源熱泵機組搭配冷卻塔與離心冷水機進行聯合供冷;熱源以中深層地熱能為主,燃氣鍋爐調峰。地上建筑:高低壓配電室 6 個,公共服務用房 215;地下建筑:設備用房 7655.95。圍繞能源站布置取熱孔 91 口,孔深 2500m。1.工藝設計方案根據創新港建筑規劃及
169、各種能源的經濟技術特點,本項目為創新港提出了一種多能互補的供冷、供熱能源配置方案:冷源由中深層地源熱泵機組搭配冷卻塔與離心冷水機進行聯合供冷;熱源以中深層地熱能為主,燃氣鍋爐調峰。75該方案設置六座能源站,站內設置干熱巖機組,冷卻塔、循環泵、補水及軟水、常壓燃氣鍋爐等設備。優先使用低能耗能源,如中深層地熱系統制冷供熱,配合使用常規制冷制熱方式進行極端情況下的能源補充(西咸地區地熱資源豐富,充分利用地熱資源,中深層地熱供熱系統的使用將顯著提高系統的節能效果)。本方案設燃氣鍋爐進行供熱調峰使用,其中燃氣鍋爐供熱量 23.1MW,占總熱量26.5%。該供熱配置方案能夠降低設備初投資,在交大創新港科教
170、板塊供熱負荷為設計最大負荷的 77%以下時,優先使用清潔地熱能的熱泵機組進行供暖,當熱泵機組無法滿足供熱需求時,開啟鍋爐進行供暖、調峰。2.技術方案本項目根據中國西部科技創新港建筑規劃及各種能源的經濟技術特點,為中國西部科技創新港科教板塊提出了一種多能互補的供冷、供熱能源配置方案。本工程設計供暖供回水溫度 50/40,中深層地熱熱泵的出水溫度為 50,采用直供的方式。供暖建筑不分區。能源站房設計壓力取 1.6MPa??照{制冷供回水溫度 5/13,冷源由中深層地源熱泵機組搭配冷卻塔與離心冷水機進行聯合供冷。宿舍的生活熱水設計為 60,采用常壓燃氣鍋爐供給 60熱水。本項目熱源以中深層地熱能為主,
171、燃氣鍋爐調峰。本項目室外管網采用兩管制,冬季供暖和夏季供冷共用供回水管道,生活熱水管道與供暖管道分開敷設直供至各單體建筑,設計壓力 1.6MPa,采用直埋的敷設方式。1#能源站位于創新港 C3-05 地塊,北臨學森三路,西臨梧桐東路,南臨學鎮環路,東臨竹園東路。規劃用地性質均為校園綠地。2#能源站位于創新港 C3-08 地塊,北臨學森二路,西臨果毅東路,南臨學鎮環路,東臨梧桐西路。規劃用地性質均為社會停車場用地。3#能源站位于創新港 C2-05 地塊,北臨學森一路,西臨果毅東路,南臨彭康路,東臨梧桐西路。規劃用地性質均為校園綠地。4#能源站位于創新港 C1-09 地塊,北臨臨渭路,西臨力行路,
172、南臨學苑北路,76東臨梧桐西路。規劃用地性質均為校園綠地。5#能源站位于創新港 C1-01 地塊,北臨臨渭路,西臨梧桐東路,南臨學苑北路,東臨勵志西路。規劃用地性質均為校園綠地。6#能源站位于創新港 C2-01 地塊,北臨學森一路,西臨梧桐東路,南臨彭康路,東臨竹園西路。規劃用地性質均為校園綠地。其中,1#能源站的供能區域主要為 1#樓、2#樓、9#樓,總供冷負荷為 28.2MW,總供暖負荷為 17.44MW。2#能源站的供能區域主要為 3#樓、15#樓供冷及供暖,為宿舍 A 區供暖及供生活熱水,總供冷負荷為 12.48MW,總供暖負荷為 10.64MW,總供生活熱水負荷 3.04 MW。3#
173、能源站的供能區域主要為 5#樓、6#樓、7#樓以及 8#樓供冷及供暖,總供冷負荷為 13.24MW,總供暖負荷為 6.96MW。4#能源站的供能區域主要為 4#樓和 16#樓供冷及供暖,為宿舍 B 區供暖及供生活熱水,總供冷負荷為 15.88MW,總供暖負荷為 12.95MW,總供生活熱水負荷 3.49MW。5#能源站的供能區域主要為 17#樓、2021#樓和 22#樓供冷及供暖,為宿舍 C 區供暖及生活熱水,總供冷負荷為 15.38MW,總供熱負荷為 14.83MW,總供生活熱水負荷 3.49MW。6#能源站的供能區域主要為 18#樓、19#樓供冷及供暖,總供冷負荷為 16.5MW,總供熱負
174、荷為 12.87MW。(二)技術路線中深層地熱能地埋管供熱技術(又稱“中深層地熱能無干擾清潔供熱技術”)是通過鉆機向地下 23km 深處的地層鉆孔,在鉆孔中安裝封閉的金屬同軸套管換熱器,通過換熱器內介質的循環流動,將地下深處的熱能導出,并通過地上高效熱泵機組等設備向建筑物供熱。該項目是典型的“地熱能+”多能互補能源綜合利用、多元供給示范工程,“地熱能+”多能互補綜合能源供應系統是在中深層地熱能地埋管供熱技術的基礎上,為滿足高端品質住宅、公共建筑等項目冷、熱和生活熱水等多種能源同時供應需求,創新形成的一種清潔、低碳、靈活、可靠的綜合供能系統。該系統以中深層地熱能地埋77管供熱系統為主要冷熱源,以
175、燃氣鍋爐、空氣源熱泵、污水源熱泵及儲能等技術系統為補充或調峰,搭配高智能化智慧管控系統,最終實現建筑物冷、熱(生活熱水)等的多元綜合供應、集中智慧管理。其優勢體現在:一是實現了清潔能源綜合利用,大幅提高了能源利用效率,降低了建筑能耗;二是在項目報建審批、建設管理、運營管理等環節由供能企業統一實施,利于當地優化營商環境;三是以“一套系統實現供冷供熱”,由專業能源企業提供能源供應,直接減少業主及開發商對用戶側的設備和人員投入、管理;四是分布式供能系統無長距離輸送管網,系統啟動、調節、運行靈活,可根據業主需求提前開始或延長供能期;五是打破了傳統供熱行業由集中供熱公司將熱源送入各項目換熱站,再由項目物
176、業自主運維服務模式,由專業能源企業“管理服務到末端”,解決專業問題,避免了遇到物業難以解決再轉至熱力公司解決的“實際難題”。(三)系統配置1.設備選型原則以建設“技術先進”為目標,設備選型應統籌兼顧以下原則:a.所選購的設備與本項目需求相適應。b.技術上先進,在滿足需要的前提下,要求其性能指標保持先進水平。c.經濟上合理,要求設備價格合理,在使用過程中能耗、維護費用低,并且回收期較短。d.考慮設備的可靠性和維修性、設備的安全性和操作性,選用運行效益高、節約能源、環保無污染的設備。2.制冷、制熱負荷a.制冷供暖負荷本項目供冷總面積為 125.39 萬,總供冷負荷為 101.68MW,面積冷負荷
177、81.09W/。供熱總面積為 158.49 萬,總供暖負荷 75.69MW,面積熱負荷 47.76W/。b.生活熱水學生宿舍 A 區建筑面積約 9.9 萬,生活熱水熱負荷約 3.04MW;學生宿舍 B 區建筑面積約 11.6 萬,生活熱水熱負荷約 3.49WM;學生宿舍 C 區建筑面積約 11.678萬,生活熱水熱負荷約 3.49MW;總生活熱水負荷 10.02MW。綜上所述,本項目夏季制冷冷負荷 101.68MW,冬季供暖熱負荷為 75.69MW,生活熱水熱負荷 10.02MW。3.設備選擇本工程建設能源站 6 個,能源站布置于科教板塊兩側綠楔中為地下建筑,1、2號站房位于地下一層,為之服務
178、的變配電室位于地上一層,變配電室的旁邊作為公廁或綠化區的管理用房。3、4、5、6 站房熱泵機房位于地下二層、為之服務的變配電室位于地下一層。共設計中深層地熱地埋管 91 個,分別圍繞各能源站布置。樓號面積冷負荷熱負荷備注1#15.6 萬 m12.88MW7.30MW實驗、辦公2#17.5 萬 m12.15MW7.25MW科研辦公9#1.87 萬 m3.17MW2.89MW科研辦公總計34.97 萬 m28.2MW17.44MW負荷容量:28.2MW/17.44MW(供冷/供熱量),其中三臺 4.2MW 的常壓燃氣鍋爐分別負責 1#站、5#站、6#站的供暖負荷。序號設備名稱參數單位數量備注1熱泵
179、機組額定制冷量:2200kW額定輸入電功率:460kW額定制熱量:2819kW額定輸入電功率:485kW5 臺2離心冷水機組單臺制冷(kW):3516單臺制冷功率(kW):6015 臺3鍋爐循環泵循環水量:170t/h,揚程 25m,功率 18.5kW2 臺一用一備4鍋爐循環泵循環水量:170t/h,揚程 40m,功率 30kW3 臺兩用一備5常壓燃氣鍋爐4.2MW3 臺6冷卻塔UT424-3N28循環水量:1080t/h,功率 120kW4 臺7冷卻水泵循環水量:493t/h,揚程 27m,功率 45kW6 臺五用一備8冷卻水泵循環水量:368.5t/h,揚程 27m,功率 45kW6 臺五
180、用一備9夏季供冷水泵流量 480t/h,揚程 53m,功率 110kW8 臺七用一備10冬季供暖水泵流量 550t/h,揚程 35m,功率 75kW4 臺三用一備11立式多級離心泵流量 24t/h,揚程 50m,功率 7.5kW2 臺一用一備,空調補水12板式換熱器換熱量 5MW;一次側 85/60;二次側50/401 臺79序號設備名稱參數單位數量備注13不銹鋼水箱3600 x2600 x2400(h)1 臺14全自動軟水器流量 1428t/h1 臺雙罐連續供水15全程水處理器水處理量 30005000t/h,功率 1.0kW1 臺14取熱孔2500 米21 套2#能源站設于停車場西側,供能
181、范圍:3#樓、15#樓、宿舍 A 區。樓號面積冷負荷熱負荷備注3#12.8 萬 m11.72MW7.90MW實驗室15#0.6 萬 m0.76MW0.58MW食堂宿舍 A 區10 萬 m2.16MW+3.04MW宿舍總計23.4 萬 m12.48MW13.68MW負荷容量:12.48MW/10.64MW+3.04 MW(供冷/供熱量),其中兩臺 4.2MW 和一臺 2.1MW 的常壓燃氣鍋爐負責宿舍 A 區 3.04MW 的生活熱水負荷以及 2#站、3#站、4#站的供暖負荷。主要設備如下:序號設備名稱參數單位數量備注1熱泵機組額定制冷量:2400kW額定輸入電功率:490kW額定制熱量:307
182、4kW額定輸入電功率:520kW3 臺2離心冷水機組單臺制冷(kW):2989單臺制冷功率(kW):5302 臺3鍋爐循環泵循環水量:150t/h,揚程 38m,功率 30kW4 臺兩用一備一臺預留4鍋爐循環泵循環水量:160t/h,揚程 25m,功率 18.5kW3 臺兩用一備5冷卻塔UT424-3N28循環水量:1080t/h,功率 120kW2 臺6冷卻水泵循環水量:420/h,揚程 27m,功率 45kW3 臺兩用一備7冷卻水泵循環水量:390/h,揚程 26m,功率 45kW4 臺三用一備8夏季供冷水泵流量 390t/h,揚程 26m,功率 45kW4 臺三用一備9冬季供暖水泵流量
183、480t/h,揚程 45m,功率 90kW4 臺三用一備10常壓燃氣鍋爐供熱量 4.2MW,電功率 15kW2 臺預留一臺位置11常壓燃氣鍋爐供熱量 2.1MW,電功率 15kW1 臺80序號設備名稱參數單位數量備注12全自動雙罐再生軟水器處理量 30t/h1 臺13板式換熱器換熱量 4MW;一次側 85/60;二次側60/501 臺生活熱水14板式換熱器換熱量 5MW;一次側 85/60;二次側50/401 臺供暖板換15生活熱水補水水箱3000 x2000 x2000(h)1 個16熱水鍋爐循環泵流量 50t/h,揚程 27m,功率 7.5kW2 臺一用一備,生活熱水循環泵17立式多級離心
184、泵流量 16t/h,揚程 50m,功率 5.5kW2 臺一用一備,空調補水18全程水處理器水處理量 20003000t/h,功率 1.0kW1 臺19不銹鋼水箱3600 x2600 x2400(h)1 臺20取熱孔2500 米14 套3#能源站供能范圍:涵蓋 5#樓、6#樓、7#樓、8#樓。樓號面積冷負荷熱負荷備注5#9.5 萬 m9.96MW4.85MW實驗、辦公6#、7#米蘭學院1.05 萬 m0.9MW0.52MW教學8#1.7 萬 m2.38MW1.59MW博物館總計12.25 萬 m13.24MW6.96MW負荷容量:13.24MW/6.96MW(供冷/供熱量)主要設備如下:序號設備
185、名稱參數單位數量備注1熱泵機組額定制冷量:2000kW額定輸入電功率:412kW額定制熱量:2544kW額定輸入電功率:413kW2 臺2離心冷水機組單臺制冷(kW):3165單臺制冷功率(kW):5703 臺3夏季供冷水泵流量 380t/h,揚程 45m,功率 75kW5 臺四用一備4冬季供暖水泵流量 320t/h,揚程 35m,功率 45kW3 臺兩用一備5立式多級離心泵流量 4.0t/h,揚程 15m,功率 0.55kW2 臺一用一備81序號設備名稱參數單位數量備注6立式多級離心泵流量 8.5t/h,揚程 86m,功率 4.0kW2 臺一用一備7冷卻塔UT424-3N28循環水量:108
186、0t/h,功率 120kW2 臺8冷卻水泵循環水量:330t/h,揚程 27m,功率 37kW3 臺兩用一備9冷卻水泵循環水量:450t/h,揚程 27m,功率 45kW4 臺三用一備10全自動軟水器:型號 HDZS-2900A,流量 612t/h1 臺11全程水處理器水處理量 20003000t/h,功率 1.0kW1 臺12板式換熱器換熱量 5MW;一次側 85/60;二次側50/401 個13不銹鋼水箱20m31 臺14取熱孔2500 米11 套4#能源站供能范圍:涵蓋 4#樓、16#樓、宿舍 B 區。樓號面積冷負荷熱負荷備注4#16.6 萬 m15.23MW9.25MW實驗、辦公16#
187、0.6 萬 m0.65MW0.35MW食堂宿舍 B 區11.9 萬 m0MW3.35MW+3.49MW宿舍總計29.1 萬 m15.88MW16.44MW負荷容量:15.88MW/12.95MW+3.49MW(供冷/供熱量)主要設備如下:序號設備名稱參數單位數量備注1熱泵機組額定制冷量:2400kW額定輸入電功率:490kW額定制熱量:3074kW額定輸入電功率:520kW3 臺2熱泵機組額定制熱量:2200kW額定輸入電功率:392kW2 臺平時供生活熱水,二期供熱預留一臺位置3離心冷水機組單臺制冷(kW):4537單臺制冷功率(kW):8302 臺4夏季供冷水泵流量 450t/h,揚程 4
188、5m,功率 90kW5 臺四用一備5冬季供暖水泵流量 400t/h,揚程 35m,功率 75kW4 臺三用一備6冷卻塔UT228-5N26循環水量:1231.2t/h,功率 120kW2 臺7冷卻水泵循環水量:642t/h,揚程 27m,功率 75kW4 臺三用一備82序號設備名稱參數單位數量備注8冷卻水泵循環水量:390/h,揚程 26m,功率 45kW4 臺三用一備9軟化水箱3600 x2600 x2400(h)1 個10立式多級離心泵流量 20/h,揚程 59m,功率 7.5kW2 臺一用一備,空調補水11立式多級離心泵流量 7.0t/h,揚程 15m,功率 0.75kW2 臺一用一備,
189、地熱井補水12全程水處理器水處理量 20003000t/h,功率 1.0kW1 臺13全自動軟水器流量 1428t/h1 臺14板式換熱器換熱量 4MW;一次側 85/60;二次側60/501 個生活熱水15板式換熱器換熱量 5MW;一次側 85/60;二次側50/401 個供暖板換16生活熱水補水水箱3000 x2000 x2000(h)1 個17熱水循環水泵IPL50/175,流量 50t/h,揚程 27m,功率7.5kW2 臺一用一備,生活熱水循環泵18熱水補水水泵IPL50/140,流量 40t/h,揚程 15m,功率3.0kW2 套一用一備,生活熱水循環泵19取熱孔2500 米14套
190、5#能源站 供熱范圍:涵蓋 17#樓、20、21#樓、22#樓、宿舍 C 區。樓號面積冷負荷熱負荷備注17#0.63 萬 m1.02MW0.5MW食堂20、21#14.5 萬 m13.91MW10.28MW實驗、辦公22#1.8 萬 m0.47MW0.32MW實驗、辦公宿舍 C 區11.7 萬 m0MW3.73MW+3.49MW宿舍總計43.73 萬 m15.38MW18.32MW負荷容量:15.38MW/14.83MW+3.49MW(供冷/供熱量)主要設備如下:序號設備名稱參數單位數量備注1熱泵機組額定制冷量:2220kW額定輸入電功率:460kW額定制熱量:2819kW額定輸入電功率:48
191、5kW4 臺2熱泵機組額定制熱量:1960kW額定輸入電功率:350kW2 臺平時供生活熱水83序號設備名稱參數單位數量備注3離心冷水機組單臺制冷(kW):3340單臺制冷功率(kW):5902 臺4夏季供冷水泵流量 430t/h,揚程 45m,功率 75kW5 臺四用一備5冬季供暖水泵流量 450t/h,揚程 35m,功率 75kW4 臺三用一備6冷卻塔 UT228-5N26總循環水量:1231.2t/h,功率120kW2 臺7冷卻水泵流量 450t/h,揚程 27m,功率 45kW5 臺四用一備8冷卻水泵流量 350t/h,揚程 26m,功率 37kW3 臺兩用一備9全自動軟水器流量 14
192、28t/h1 臺10全程水處理器3600 x2600 x2400(h)1 個11板式換熱器換熱量 5MW;一次側 85/60;二次側 50/401 臺供暖板換12板式換熱器換熱量 4MW;一次側 85/60;二次側 60/501 臺生活熱水13立式多級離心泵MVI802,流量 7.0t/h,揚程 15m,功率 0.75kW2 臺一用一備,地熱井補水14立式多級離心泵MVI3204,流量 28t/h,揚程 50m,功率 7.5kW2 臺一用一備,空調補水15熱水補水水泵IPL50/140,流量 40t/h,揚程 15m,功率 3.0kW2 臺16熱水循環水泵IPL50/175,流量 50t/h,
193、揚程 27m,功率 7.5kW2 臺17生活熱水補水水箱3000 x2000 x2000(h)1 個18軟化水箱3600 x2600 x2400(h)1 個19取熱孔2500 米17 套6#能源站供能范圍:涵蓋 18#樓、19#樓。樓號面積冷負荷熱負荷備注18#4.7 萬 m5.24MW3.65MW實驗、辦公19#10.4 萬 m11.26MW9.22MW實驗、辦公總計15.1 萬 m16.5MW12.87MW負荷容量:16.5MW/12.87MW(供冷/供熱量)主要設備如下:84序號設備名稱參數單位數量備注1地源熱泵機組(自備地熱井側水泵)額定制冷量:2400kW額定輸入電功率:490kW額
194、定制熱量:3074kW額定輸入電功率:520kW3 臺2離心冷水機組單臺制冷(kW):3165單臺制冷功率(kW):5703 臺3夏季供冷水泵流量 480t/h,揚程 45m,功率 90kW5 臺四用一備4冬季供暖水泵流量 400t/h,揚程 35m,功率 55kW4 臺三用一備5冷卻塔 UT228-5O26總循環水量:1301t/h,功率 148kW2 臺6冷卻水泵流量 450t/h,揚程 27m,功率 45kW4 臺三用一備7冷卻水泵流量 390t/h,揚程 26m,功率 45kW4 臺三用一備8全自動軟水器流量 816t/h1 臺9立式多級離心泵流量 10t/h,揚程 50m,功率 3.
195、0kW2 臺一用一備,空調補水10立式多級離心泵流量 6.0t/h,揚程 15m,功率 0.75kW2 臺一用一備,地熱井補水11軟化水箱3600 x2600 x2400(h)1 個12板式換熱器換熱量 5.0MW1 個供暖板換13全程水處理器水處理量 20003000t/h,功率 1.0kW1 臺14取熱孔2500 米14 套4.建筑方案(1)設計依據及設計條件本工程設計所采用的設計規范、規程:建筑結構可靠度設計統一標準 GB50068-2001建筑結構荷載規范 GB50009-2012建筑工程抗震設防分類標準 GB50223-2008建筑抗震設計規范 GB50011-2010混凝土結構設計
196、規范 GB50010-2010建筑地基基礎設計規范GB50007-2011鋼結構設計規范 GB 50017-2003地下工程防水技術規范 GB50108-2008建筑工程設計文件編制深度規定(2008 年版)85建筑設計防火規范 GB50016-2014濕陷性黃土地區建筑規范 GB50025-2001(2)自然條件1)設計基本風壓按 50 年基準期取值為 0.35kN/,地面粗糙度 B 類。風載體型系數、風壓高度變化系數等均按建筑結構荷載規范GB50009-2012選用。2)五十年一遇基本雪壓為 0.25kN/。3)根據建筑抗震設計規范GB50011-2010,地震基本烈度為 8 度,設計基本
197、地震加速度為 0.20g,建筑場地類別為類。4)由于暫無勘測資料,地基處理采用灰土換填,承載力特征值為 200kPa。(3)建筑分類等級1)根據建筑工程抗震設防分類標準GB50223-2008 的規定,本工程為標準設防類建筑;2)根據建筑結構可靠度設計統一標準GB50068-2001,本工程建筑結構的安全等級為二級;3)根據建筑地基基礎設計規范GB50007-2011,本工程地基基礎設計等級為丙級;4)本工程結構的設計使用年限為 50 年;5)根據建筑設計防火規范GB50016-2014,本工程結構耐火等級為三級。(4)項目建設內容及要求建設 6 座能源站,布置于科教板塊兩側綠楔中。由管理設備
198、用房、變配電室及公共服務用房等組成。6 個高低壓配電室及公共服務用房,均為框架結構。各建筑均體量不大,分散在各能源站附近,立面造型與各小區建筑風格相一致,按城市小品設計,平屋頂或坡屋頂與不同材質、不同顏色的墻體輝映,活潑生動,為城市小區景觀增加點綴。設備用房框架結構,鋼筋混凝土屋面,與高低壓配電室屋融為一體;平面和立體布局上,功能分區明確,互不干擾;建筑除滿足通用性溫濕度、通風、消防、防盜安86保要求外,還要滿足各功能區的特殊要求。5.結構設計(1)地基基礎設計基礎采用柱下獨立基礎形式。(2)主要結構材料選用:1)混凝土:結構構件混凝土強度等級:框架柱、梁、板:C30C40;柱下獨立基礎:C3
199、0C40;2)鋼筋:采用符合抗震性能指標的 HPB300、HRB400 鋼筋;3)鋼板和型鋼:采用 Q345B 或 Q235B 鋼材;4)焊條:采用 E43、E50、E55 型(用于鋼筋連接)。(3)熱力網形式本項目熱水供熱管網采用閉式雙管制,同開式系統相比較,閉式系統中熱水作為供熱介質不被取出,管網補水量很小,可以減少水處理費用和水處理設備投資。熱力管網采用支狀布置,經濟性較好。6.熱力管網設計(1)管網布置方案1)熱網走向確定原則熱網走向盡可能靠近熱負荷密集區,并結合道路和城市其它管網的分布等具體情況,按市政建設的有關規定和規劃部門的統籌安排,確定管網的敷設路線;熱網的布置力求短直,平行于
200、道路,靠近人行道或慢車道,減少對路面和綠化帶的破壞,并盡量減少動遷量。管網盡可能敷設在地勢平坦、土質好、地下水位低的地區。管網設計一次到位,按負荷的發展情況,有組織、有計劃、有重點,分期、分步實施。主干管網之間,盡可能實現連通,條件成熟時考慮與相鄰供熱區域的熱水網87實現聯網運行,以提高熱網運行的安全可靠性。2)熱網走向供熱管網的具體走向一般依據熱負荷分布情況、現狀及規劃道路情況、地下市政設施等情況綜合考慮確定。根據用戶冷熱負荷需求,本工程能源站設計冷負荷供回水溫度 5/13,供暖熱負荷供回水溫度 40/50,生活熱水負荷供水溫度為 65。供冷和供熱管道采用二管制布置,冷、熱水管道共用管道,供
201、回水管道各一根。根據冷熱負荷需求,本階段設計負荷下冷熱水流速分別取為 1.52m/s。冷熱水管道從 1#能源站引出后,向西再向北沿道路敷設,依次到達 1 號樓、2 號樓、9 號樓,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。生活熱水管道從 1#能源站引出后,向西再向北沿道路敷設一直到達宿舍 C 區各樓宇,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。冷熱水管道從 2#能源站引出后,向東以及向北沿道路敷設,依次到達 15 號樓、宿舍 A 區、3 號樓,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。生活熱水管道從 1#能源站引出后,向東沿道路敷設到達宿舍 A 區各樓宇,向北沿道路敷設一直到達宿舍B 區各樓宇,管道采用埋
202、地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。冷熱水管道從 3#能源站引出后,向東以及向南沿道路敷設,依次到達 5 號樓、6號樓和 8 號樓,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。冷熱水管道從 4#能源站引出后,向東沿道路敷設,依次到達宿舍 B 區、16 號樓和 4 號樓,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。冷熱水管道從 5#能源站引出后,向西沿道路敷設,依次到達宿舍 C 區,向東沿道路敷設,依次到達 17 號樓、20 號樓、21 號樓、22 號樓,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。冷熱水管道從 6#能源站引出后,向東沿道路敷設,依次到達 18 號樓、19 號樓,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管埋地敷設。各能
203、源站冷熱水管道均敷設至各樓宇計量間外一米,管道采用埋地鋼塑復合保溫鋼管。管道埋地敷設深度要求符合 城鎮供熱直埋熱水管道技術規程(CJJ/T81-2013)88要求。本工程在用戶側分別設置計量站,計量站主要由能量計、調節閥組、過濾器和靜態平衡閥組組成。在用戶側分別設置就地 PLC 控制系統采集就地設備信號,用戶側熱負荷參數(溫度、壓力、流量)及閥門信號等參數能夠傳輸到能源站集中控制室進行監控。(2)管道敷設方式本工程采用無補償直埋(敞槽預熱與一次性補償器相接合),其主要技術要點如下:采用預熱與一次性補償器相接合的敷設方式,只需根據實際情況在變徑管、敷設方式改變的分界處考慮設置固定墩,其余部位均為
204、自然錨固。為保證直埋管的適宜摩擦條件及良好的滲透排水,在直埋管道的周圍只允許填砂。對直埋管道產生側向變形較大的區域,如彎頭、三通等處,為其在壓實的回填土內可以移動,需在設計時加設泡沫墊,降低該處的管道應力。DN500 的管道,其彎頭及三通的壁厚應比直管加大一級,三通是應力比較集中的地方,為防止循環疲勞破壞,采用 Z 型或平行分支引出,以利補償。當采用覆土預熱時,為減少土壤摩擦力對管道熱伸長的影響,要求在保溫管的外殼上纏繞 0.40.7mm 厚的聚乙烯塑料薄膜。敞槽預熱時,為防止管道有被折彎的危險,每隔保溫管外徑 10 倍距離設回填砂支撐,虛擬固定點處及管道轉彎處受力側,需在預熱前先回填。本工程
205、采用電預熱的方法,在需預熱的管道兩側裝置電預熱設備對管道進行預熱,該方法升溫快,且無耗水量,在我院以往設計的工程中得到應用,效果良好。(3)管道保溫及防腐本工程外網管道全部采用預制直埋保溫管,直埋保溫管的性能符合國家行業標準,為滿足本工程采用直埋敷設的要求,管道保溫前,進行拋丸除銹處理,增加鋼管的外表面積和屈服強度,聚乙烯外套管內壁,進行電暈處理,以增強保溫材料發泡的粘結強度。以保證預制保溫管三位一體的剪切強度(軸向120kPa,切向200kPa)。用專用發泡機進行發泡,保證保溫材料的密度、閉孔率和管道的同心度。89熱力站室內的管道,保溫前先清除管道表面的鐵銹及油污等,然后刷二道防銹漆(鐵紅環
206、氧底漆或鐵紅酚醛防銹漆)。防腐處理完畢后再做保溫,保溫材料采用巖棉,外護層為鍍鋅鐵皮,外表面刷色環。7.給排水設計方案(1)補給水系統補給水水源和水量本項目補充水量主要包括供暖期補充水、供冷期補充水等,補水水源全部采用市政自來水給水管道。能源站消防依靠附近的市政消防管網。能源站自來水接口邊界暫定廠墻外 1m。自來水水質滿足生活生活飲用水衛生標準GB5749-2006 的要求。補給水管:能源站外設有市政自來水管線,能源站通過 1 根自來水母管接入自來水管網。自來水接入能源站后作為供冷卻塔循環水補水用水。能源站自來水取水母管從市政管網接出后設置閥門和水表,能源站內供水管道將自來水供至生產用水點。循
207、環水供水管接至每臺冷卻塔的補水口,并在每臺冷塔補水管道處設置手動閥門。(2)排水系統能源站內生產廢水主要為冷卻塔循環水排污水,冷卻塔循環水排污水管道設置在室外。排污水水質除含鹽量和濁度稍高外,無其他污染物。制冷機冷卻塔設置在能源站室外,能源站室外場地內設有雨水排放系統,設計將冷卻塔處的循環水排污水經管道收集后排放至雨水管網,最終排至市政雨水管網。廢水具體排水措施嚴格按照當地環保部門要求無害化處理。8.通風設計(1)設備用房均采用機械排風與自然通風結合的方式。(2)變、配電室設有機械排風兼火災后排廢氣系統,并相應設有機械進風系統。送、排風機設室內外開關。9.電氣設計方案(1)設計依據:民用建筑電
208、氣設計規范JGJ16-2008;建筑設計防火規范GB50016-2014;90建筑照明設計標準GB50034-2013;建筑物防雷設計規范GB50057-2010;供配電系統設計規范GB50052-2009;低壓配電設計規范GB50054-2011;20kV 及以下變電所設計規范GB50053-2013;爆炸危險環境電力裝置設計規范GB50058-2014;鍋爐房設計規范 GB50041-2008;(2)系統分類:1)高低壓供配電系統2)照明動力配電系統3)接地系統(3)供配電設計1)負荷級別:根據本工程建筑性質及用電設備要求確定負荷等級為三級負荷設計負荷計算:1#能源站:序號用電名稱功率kW
209、/臺數量功率kWkcCos設備容量Pjs(kW)1螺桿式地源熱泵4605臺23000.750.8517252冷卻塔1204臺4800.750.853603冷卻水泵455臺2250.750.851684冷卻水泵455臺2250.750.851685離心泵7.51臺7.50.850.857.56燃氣鍋爐151臺151.00.85157其他202020合計4042.53004供電電源:電源采用一路 10kV 電源供電,低壓用電設備總容量約為 3004kW,擬設置 3 臺干式變壓器(31250kVA)為本站的低壓設備供電,變壓器負載率小于 85。壓縮離心機組 5x601kW 采用 10kV 高壓電源供
210、電,1 號站用電容量約為 7500kVA,91變配電室設置 11 臺標準高壓柜,其中包括進線、計量、互感器柜、出線柜等。10kV 電源電纜引自 6 號能源站的環網出線柜,電源采用 YJV22-10kV-3X300-FC,電纜室外埋深-0.8m。2#能源站:序號用電名稱功率kW/臺數量功率kWkcCos設備容量Pjs(kW)1螺桿式地源熱泵4903臺14700.750.8514632冷卻塔1202臺2400.750.851083冷卻水泵452臺900.80.85724冷卻水泵453臺1350.80.851085冷水泵453臺1350.80.851086燃氣鍋爐201臺201.00.85207其他
211、303030合計2110.51611供電電源:電源采用一路 10kV 電源供電,低壓用電設備總容量約為 1611kW,擬設置 2 臺干式變壓器(21250kVA)為本站的低壓設備供電,變壓器負載率小于 85%。壓縮離心機組 2530kW 采用 10kV 高壓電源供電,2 號站用電容量約為 3300kVA,變配電室設置 7 臺標準高壓柜,其中包括進線,計量,互感器柜出線柜等。10kV 電源電纜引自 4 號能源站的環網出線柜,電源采用 YJV22-10kV-3X185-FC,電纜室外埋深-0.8m。序號用電名稱功率kW/臺數量功率kWkcCos設備容量Pjs(kW)1螺桿式地源熱泵4122臺824
212、0.80.856592冷水泵754臺3000.80.852403冷卻塔1202臺2400.80.851924冷卻水泵372臺740.80.8559.25冷卻水泵453臺1350.80.851086鍋爐201臺2010.8517其他202020合計16131298供電電源:92電源采用一路 10kV 電源供電,低壓用電設備總容量約為 1298W,擬設置 2 臺干式變壓器(21000kVA)為本站的低壓設備供電,變壓器負載率小于 85%。壓縮離心機組 3570kW 采用 10kV 高壓電源供電,3 號站用電容量約為 3600kVA,變配電室設置 7 臺標準高壓柜,其中包括進線,計量,互感器柜出線柜
213、等。10kV電源電纜引自4號能源站的環網出線柜,電源采用YJV22-10kV-3X185-FC,電纜室外埋深-0.8m。4#能源站:序號用電名稱功率kW/臺數量功率kWkcCos設備容量Pjs(kW)1地源熱泵機組4903臺20600.750.8511022地源熱泵機組3922臺7840.750.855883冷水泵904臺3600.80.853604冷卻塔1202臺2400.750.851805冷卻水泵753臺2250.750.81696冷卻水泵453臺1350.750.85101.37鍋爐201臺2010.85208其他201臺2010.85209預留300030000.70.852100合
214、計6256.54553供電電源:電源采用一路 10kV 電源供電,低壓用電設備總容量約為 4553kW,擬設置 5 臺干式變壓器(51250kVA=6250kVA)為本站的低壓設備供電,變壓器負載率小于 85%。壓縮離心機組 2830kW 采用 10kV 高壓電源供電,4 號站用電容量約為 7500kVA,4 號站設置環網柜,4 號配電室的安裝容量為 14400kVA(其中包含 2 號站 3300kVA,3 號站 3600kVA,4 號站 7500kVA)變配電室設置 9 臺標準高壓柜,其中包括進線,計量,互感器柜,出線柜等。10kV 電源電纜引自室外就近開閉所,電源電纜采用 YJV22-10
215、kV-3X400-FC,電纜室外埋深-0.8m。5#能源站:序號用電名稱功率kW/臺數量功率kWkcCos設備容量Pjs(kW)1地源熱泵機組4604臺18400.750.8513802地源熱泵機組3501臺3500.80.85280933冷卻塔1202臺2400.80.852044冷卻水泵372臺740.80.85595冷卻水泵1104臺4400.80.853526鍋爐201臺2010.85207其他303010.8530合計27272109供電電源:電源采用一路 10kV 電源供電,低壓用電設備總容量約為 2109kW 擬設置 3 臺干式變壓器(31000kVA)為本站的低壓設備供電,變壓
216、器負載率小于 85%。壓縮離心機組 2590kW 采用 10kV 高壓電源供電,5 號站用電容量為 4000kVA,變配電室設置 6 臺標準高壓柜,其中包括進線,計量,互感器柜,出線柜等。10kV電源電纜引自 6 號能源站的環網出線柜,電源采用 YJV22-10kV-3X240-FC,電纜室外埋深-0.8m。6#能源站:序號用電名稱功率kW/臺數量功率kWkcCos設備容量Pjs(kW)1螺桿式地源熱泵4903臺14700.750.851102.52冷水泵904臺3600.80.852703冷卻塔1482臺2960.80.85236.84冷卻水泵453臺1350.80.851085冷卻水泵45
217、3臺1350.80.851086其他3013010.8530合計24411870供電電源:電源采用一路 10kV 電源供電,低壓用電設備總容量約為 1870W,擬設置 2 臺干式變壓器(21250kVA)為本站的低壓設備供電,變壓器負載率小于 85%。壓縮離心機組3570kW采用10kV高壓電源供電,6號站用電容量約為3750kVA,6號站設置環網柜,6 號變配電室的安裝容量為 15250kVA(其中包含 1 號站 7500kVA,5號站 4000kVA,6 號站 3750kVA)變配電室設置 12 臺標準高壓柜,其中包括進線,計量,互感器柜,出線柜等。10kV 電源電纜引自室外就近開閉所,電
218、源電纜采用 YJV22-10kV-3X400-FC,電94纜室外埋深-0.8m。(4)低壓配電設計1)電源引自變配電室低壓配電柜,使用電壓為 380V/220V,頻率為 50HZ。2)配電方式一般情況采用樹干式,重要的用電設備采用放射式供電。3)由低壓配電室引至用電的出線電纜采用銅芯電纜,電纜室內穿橋架敷設。(5)過電壓保護及接地本工程電氣工作接地、保護接地、防雷接地、二次設備接地、電子設備及計算機系統接地共用接地網絡,接地電阻不大于 0.5。電氣接地網采用水平接地干線和垂直接地極相結合的方式敷設,所有接地材料均采用熱鍍鋅材料。所有電氣設備外殼、開關裝置和開關柜接地母線、金屬架構、電纜橋架、金
219、屬箱罐和其他可能事故帶電的金屬物都應接入接地系統。1)變配電室設置總等電位板。下口距地 0.5m。2)進出建筑物的所有金屬管道均就近與接地裝置相連。3)采取總等位和局部等電位連接措施。4)低壓配電系統接地型式采用 TN-S 系統。采用共同接地,即樓房的防雷接地,工作接地、保護接地及弱電接地共用同一接地裝置。電纜進入室內及室外設施部分均按相關國家標準安裝過電壓防護設施。(6)電纜及電纜設施1)電纜動力、控制、計算機及通信等電纜均選用銅芯電纜。動力電纜的絕緣選用交聯聚乙烯絕緣(XLPE),控制電纜的絕緣選用聚氯乙烯絕緣(PVC)。電纜均滿足 C 級阻燃標準。消防系統、火災報警系統、不停電電源回路和
220、直流系統等回路的動力和控制電纜采用耐火電纜。進入計算機電纜則采用屏蔽電纜和計算機專用電纜。2)電纜的敷設電纜敷設方式主要采用電纜溝道、排管和穿管。能源站至負荷的電纜路徑主要采95用方式主要利用創新港內原有的電纜溝道,無溝道處可利用排管和穿管敷設。電纜敷設完成后,所有的孔洞均使用防火堵料進行封堵。10.控制設計方案(1)自動化控制方式本工程能源站監控采用分散控制系統(DCS)實現,在能源站集中控制室內實現對設備(或溴化鋰機組、地源熱泵等)的集中控制,完成能源站主、輔機及系統的檢測、控制、報警、聯鎖保護、診斷、機組啟/停、正常運行操作、事故處理和操作指導等功能。分散控制系統的主要子系統包括:1)數
221、據采集系統(DAS)2)模擬數量控制系統(MCS)3)順序控制系統(SCS)(2)門禁管理系統本項目設置一套門禁管理系統,實現各個房間出入口的實時監控、進出權限管理、記錄、報警、消防報警聯動和視頻監控系統聯動等。(3)主要自動化設備選型原則1)DCS 選用在同類型機組上有成功經驗、系統硬件和軟件可靠、性價比高的國產產品;2)執行機構選用智能一體化的電動執行機構或帶智能定位器的氣動執行機構,重要調節門采用進口產品;3)變送器和閥門定位器選用智能型(HART 協議)進口品牌;4)邏輯開關、分析儀表采用進口設備;5)就地指示儀表如壓力表,溫度計采用國產優質產品;6)火災自動報警系統主要設備及探頭選用
222、滿足我國有關的防火規范及國家標準,產品需持有公安部消防主管部門檢驗合格證書;7)其它儀表設備的選擇有成熟運行經驗、技術性能先進、穩定、可靠,符合國家標準和節能環保要求的產品。11.安全及消防設計方案96根據 中華人民共和國安全生產法 建設項目(工程)勞動安全衛生監察規定,新建、擴建和改建工程的“勞動安全設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投入生產和使用”。本工程設計上對防火、防爆、防電傷、防機械傷害等方面均按照我國建設項目現行各項規程、規范、標準采取相應的措施,將為能源站的安全穩定生產,減少事故發生起到重要作用,同時為能源站運行人員對各類設施的維護檢修創造了一定的有利條件。(1)設計依據
223、及采用的標準中華人民共和國安全生產法(國家主席令第十三號,2014 年修訂);中華人民共和國消防法(國家主席令第六號);中華人民共和國職業病防治法(國家主席令第五十二號,2011 年修訂);關于加強建設項目安全設施“三同時”工作的通知(國家發展和改革委員會、國家安全生產監督管理局發改投資20031346 號);危險化學品重大危險源監督管理暫行規定(國家安監總局令 40 號,根據 79號修改);關于規范重大危險源監督與管理工作的通知(安監總協調字 2005 125 號);建設項目安全設施“三同時”監督管理暫行辦法(國家安監總局令第 77 號2015 年修訂)。(2)選址的安全性能源站廠址周圍無嚴
224、重火災、爆炸危險的其他工廠和倉庫,滿足安全條件要求。(3)潛在危險源和防治措施本項目主要作業場所危險因素有以下幾個方面:火災、爆炸、電傷、機械傷害、高處墜落傷害、噪聲、高溫等。1)防火、防爆能源站火災的主要潛在危險是在貯存或可燃介質通過的設施或地方,如變壓器區,機組油、天然氣系統區。電纜夾層、電纜密集區域可能因電纜散熱或隔熱情況不好發生燃燒,引起電纜燃燒火災、電氣設備短路或其他原因導致燃燒。此外還有可能因油、天然氣系統泄漏,油濺落在附近高溫管道上引起火災。能源站內的潛在爆炸危97險可能導致火災或引起儀器和設備的損壞,因此防爆是十分重要的。爆炸的主要危險是在天然氣系統、各類壓力容器等。為此,在設
225、計上充分考慮了防止火災的發生,火勢的蔓延,采取切實有效的預防及滅火措施。對于能源站的防火、防爆,除在設計中因周密考慮并在現有的技術條件下采取有效的措施外,在能源站的設計、生產運行中,制定和執行嚴格的安全操作規程和管理措施,從根本上杜絕火災和爆炸事故的發生。主要措施有:合理進行防火分區。各區間的防火門按甲、乙、丙三級,耐火極限:甲級為 1.2h、乙級為 0.9h、丙級為 0.6h 三級設計,防火墻上設置耐火極限不低于 1.2h 的防火門窗。天然氣供應設備及其系統:天然氣系統的設計嚴格遵循原油和天然氣工程設計防火規范GB5018393 準確劃分等級,合理布局,與其他建(構)筑物防火間距達標,管材、
226、壁厚及相關附件選型正確。合理布置建(構)筑物,保持設計規定的安全間距:主要建(構)筑物的布置需滿足相關規范要求,熱力管道與其他構筑物和管道的最小水平和垂直凈距應參照相關規范確定。本工程的建筑物防火設計按建筑設計防火規范GB50016-2014 規定的要求進行。加強燃燒系統的防火措施:在潛在火災點設置足夠的火災及氣體探測裝置;設置應急關閉系統和系統啟動所必需的傳感器;對有關操作人員進行緊急事件和設備保護的特殊訓練;編制必要的安全操作手冊,該手冊應放置在便于查閱的地方;一般情況下,氣體火災在燃料源未切斷前,不應進行滅火。電纜防火措施:適當選用阻燃型電纜;電纜溝應單獨設置,不在熱管道、輸油管道內敷設
227、電纜;電纜夾層和電纜構架的電纜孔洞之間的縫隙必須用防火材料封堵嚴實。對較長的電纜溝道,每 50m 用防火材料隔離;靠近熱源的電纜必須用防火材料隔離,隔離距離大于 250 mm。設計中充分考慮消防設施:在主設備區、集控室等區域設置足夠的消防設施;并針對引起火災燃燒介質的不同和防火區域的不同,設置諸如常規水消防系統、水噴霧消防系統、泡沫消防系統、移動式消防系統和特種消防系統等不同的消防設施。982)防機械傷害和其他傷害能源站發生的人身事故中,有相當一部分屬于機械傷害,而其中大部分發生在檢修作業中。在設計中設置的防護措施主要有:所有回轉機械外露部分均設計有防護罩和護欄;高空作業,必須備有可靠的安全圍
228、護欄、安全帶和安全帽;閥門、孔板、防爆門等有維護、操作部位及高溫管道蠕脹監察段等處設置檢修平臺;能源站內道路等設計必要和足夠的照明;能源站內溝道設計有安全的蓋板。3)防電傷能源站內有各種大量高、低壓電氣設備,為保護設備和運行、檢修人員的安全,本項目在設計中采取以下措施:過電保護和接地按電力設備過電壓保護設計技術規程SDJ79 及電力設備接地設計技術規程SDJ8-79 的要求進行;如煙囪防雷接地、重要的建(構)筑物及電氣設備防雷接地等;電氣設備的選用和設計應符合 電氣設備安全設計導則 GB/T25295-2010 等有關規程、規定、導則,電氣設備帶電裸露部分與人行通道、欄桿、管道等最小安全距離;
229、電器設備防誤操作措施。4)電氣設備觸電保護為確保電氣設備以及運行、維護、檢修人員的人身安全,電氣設備的選用和設計符合現行國家標準電氣設備安全設計導則GB/T25295-2010 等有關規程、規定、導則。電氣設備的觸電保護可分為直接接觸保護和間接接觸保護。其中直接接觸的保護除要求電氣設備的制造廠商確保電氣設備本身的制造符合上述導則及有關規程、規定外,中壓開關柜必須具備五防功能:即防帶電誤拉刀閘和帶電誤入間隔等。中壓開關柜實現了五防后,將杜絕電廠運行、檢修、維護人員的人身安全事故。為確保運行、維護、檢修人員的人身安全,在機組投產后能源站將按電業安全工作規程制定一整套運行、檢修規程。同時,在照明設計
230、中要使“工作場所照明和事故照明符合規程99要求安全可靠”。本工程嚴格按照工作場所的照明和事故照明標準,做好照明設計,杜絕因照明照度設計不符合標準而造成的各種事故。為確保人身安全,在向插座供電的電源回路中裝設漏電保護。在檢修網絡中,在每個檢修電源開關上加裝漏電保護。5)電氣防火設計電氣防火設計采取以下措施:主要疏散通道、安全出口等處按規定設置火災事故照明燈及疏散方向標志燈。設置完善的防雷設施及其相應的接地系統。設置火災監控自動報警系統,重要場所均設有通信電話。在配電變壓器附近配置推車式干粉滅火器,每臺配置一只砂箱。電纜截面滿足額定負荷電流和短路熱穩定要求,避免過負荷發熱引起火災。消防設備配電及控
231、制線路采用阻燃電纜。所有電纜穿越的孔洞,均采用軟質耐火材料封堵。對易遭受外部著火影響的架空敷設電纜,采取防護措施。如涂刷防火涂料,采用耐火隔板及槽盒等,減少電纜著火率。對電纜著火后易造成延燃的區段,采取分段隔離措施,達到盡可能縮小事故范圍,減少損失。如電纜隧道通往豎井處設防火門,用耐火材料封堵;電纜豎井,電纜貫穿樓板、墻孔及車間配電屏的電纜孔洞均用耐火隔板與軟性耐火材料嚴密封堵;電纜隧道與電纜溝交接處設阻火隔墻;電纜溝進入建筑物入口處設阻火隔墻等。6)火災報警火災報警及消防控制系統由布置在集中控制室的中央監控盤(配備 LCD 上位機)、報警觸發裝置(手動和自動兩種)組成。中央監控裝置布置在集中
232、控制室內。報警方式分手動和自動兩種。報警手動方式:運行人員在就地巡檢中,如發現火災,則手動按下該區域的手動報警器,控制室內運行人員就可得知該區域有火災。報警自動方式:通過用于各種不同檢測對象的探測器產生的火災電信號送至中央監控裝置,發出聲光報警信號?;馂奶綔y、報警區域劃分:建(構)筑物和設備區域火災探測器類型控制室等感煙型100廠區內所有配電室感煙型電纜溝、橋架及豎井可恢復式線性定溫型(4)建筑消防本工程消防系統貫徹“預防為主,防消結合”的工作方針,按我國現行的建筑設計防火規范等進行設計。設置完善的消防系統。消防系統的設計水平:按同一時間內火災次數一次計,能在火災初期發出報警,能進行火災的集中
233、監控和消防裝置的遠方和就地控制,并且具有火災一旦發生就足以撲滅的設備容量。目前階段暫按有市政消防管網考慮。(四)運行情況1.項目能源消耗種類及數量項目主要用能設備情況表序號規格型號(設備主要為熱泵和冷機,單位:kW)能效等級使用能源品種(燃煤、燃氣、電)安裝位置在用情況電表數量水表數量燃氣表數量1制冷量 3510,5 臺制冷量 2158,5 臺制熱量 2791,5 臺制冷量 2989,2 臺制熱量 3074,6 臺制冷量 2400,6 臺制冷量 3165,6 臺制熱量 2544,2 臺制冷量 2000,2 臺制冷量 4684,2 臺制熱量 2200,2 臺制熱量 3100,3 臺制冷量 220
234、0,7 臺制冷量 3340,2 臺制熱量 1960,2 臺制熱量 2819,4 臺一級電/燃氣中國西部科技創新港綜合能源工程(灃西新城)在用2622.運行時間項目于 2019 年 3 月開工建設,2019 年 6 月供冷季投運,經過 5 個供冷、供暖季的跟蹤監測,其系統運行穩定,換熱孔供熱量大,熱源供給持續充足。3.綜合能耗101本項目 2023 年 1-12 月項目供能用電量 26942083kWh,當量電力折標準煤系數0.1229kgce/kWh,折標量為 331.12 萬 kg 標準煤。2023 年供能用天然氣量 1104488m3,天然氣折標準煤系數1.16kgce/m,折標量為123
235、.1萬kg標準煤。合計能耗總量為459.22萬 kg 標準煤。三、經營模式三、經營模式(一)投資估算本建設項目總投資為 72358.33 萬元,其中:建設投資為 68329.44 萬元,建設期利息為 3954.36 萬元,鋪底流動資金為 74.53 萬元。具體費用組成見下表:(二)資金籌措本項目固定資產投資 72358.33 萬元,30%為企業自籌,其余 70%申請銀行貸款,項目貸款利率 4.9%計算。本項目流動資金估算方法采用分項詳細估算法。其中鋪底流動資金為 74.53 萬元,占流動資金的 30%作為項目資本金中的自有流動資金。(三)財務評價1.運營收入本項目合計供熱面積約為 158.49
236、 萬,供冷面積為 125.39 萬。供熱收費標準:1025.8 元/月;供冷收費 10 元/月。按供暖期 4 個月,供冷期 4 個月計算。熱水按年設計能力35.25萬t的60%計算,熱水價格按25元/t計算。運營期年均營業收入10545.32萬元。根據城市基礎設施配套費收費標準等相關文件,供熱工程為 120 元/,根據供熱面積計算得本項目約 19018 萬元可作為一次性收入計入運營期內。2.總成本項目總成本包括運營期耗電、耗水、耗氣費用及人員工資福利費、折舊費、維修費及其他管理費等。制冷年耗電量為 1711.7 萬 kWh,價格按 1 元/kWh,供熱年耗電量為 988.13 萬 kWh,價格
237、按 0.5 元/kWh,耗氣量為年 129.95 萬 m3,價格按 2 元/m3。維修費按固定資產折舊費的 15%計算,人員工資及福利費按年 150 萬考慮。經計算年均總成本為 6279.70 萬元。項目生產經營期 20 年總收益、年平均收益及主要損益指標見下表:1033.主要技術經濟指標匯總表通過計算,在采用現行的銷售價格下,項目稅后財務內部收益率為 9.18%,高于行業基準收益率 8;稅后財務凈現值為 5165 萬元,大于 0;項目稅后投資回收期為10.61 年,滿足行業的基本標準。四、效益分析四、效益分析(一)經濟效益顯著本項目核心技術為中深層地熱能無干擾清潔供熱技術,其運行成本主要為電
238、費和較低的人員管理、維保費。按照中深層地熱能供熱在陜西省可享受居民生活用電價格,104即 0.4983 元/kWh。以普通居民住宅建筑為例,熱指標取 35W/,其系統耗電約 34kWh/月,折合 1.52 元/月;高智能化管控系統可實現無人值守,人員管理、維保費和少量水費約 0.5 元/月(水費主要為二次管網補水耗水費,受項目二次管網施工質量影響,略有差異;維保費主要為機房設備維護,地下換熱孔免維護),綜合運行成本約 2.02.5 元/月。燃煤鍋爐集中供熱運行成本主要為煤炭、水電費、人員管理費、維保費和超低排放措施費。以每臺 70MW 鍋爐按照可供熱面積 140 萬計算,燃煤量約為 17.4t
239、/h,按 2019 年西咸新區燃煤市場價格 500 元/t 計算,每月燃料成本約 626 萬元。配備管理、運維人員 85 人,加上水電、超低排放措施等費用,一個月運行成本約 800 萬元,折合運行成本為 5.8 元/月。本項目利用中深層地熱能無干擾清潔供熱技術供熱,相較于燃煤鍋爐集中供熱,一個供暖季可節約運行成本 1754.96 萬元,經濟效益顯著。經濟效益名稱經濟效益計算范圍及說明節約成本較傳統燃煤鍋爐節約供暖費(按照陜西省西咸新區2019年煤炭價格 500 元/t 計算)2.9 元/月(燃煤取暖按照 5.8元/月,中深層地熱地埋管供熱按照 2.9 元/月)151.29萬4 個月=1849.
240、50 萬元1754.96 萬元(二)環保效益顯著本項目若采用傳統燃煤鍋爐供熱,按照傳統集中供熱鍋爐供暖面積一 t 熱水鍋爐額定蒸發量是 0.7MW,在北方地區大約可以帶 1.4 萬,本項目供熱面積約 151.29萬,需要約 108t 傳統集中供熱熱水鍋爐,傳統集中供熱有限公司每天消耗可燃煤0.021 萬 t,一個供暖季約 1 天 0.021 萬 t121 天=2.54 萬 t。根據節煤量核算,整個項目一個供暖季可減少二氧化碳排放量達到 6.8 萬 t,減少二氧化硫、氮氧化物等排放量600t,本項目的實施,有利于建筑節能減排、減少資源浪費和污染物的排放,提高材料的使用效率,符合綠色低碳發展的要求
241、,對改善大氣環境、治污減霾具有重要意義。(三)社會效益顯著總建筑面積達到 159.44 萬的西安交通大學科技創新港科創板塊為地熱能這種清潔能源的大量應用提供了有益的探索和實踐,是進一步落實中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要中提出的“構建現代能105源體系,推進能源革命,建設清潔低碳、安全高效的能源體系,提高能源供給保障能力;實施能源資源安全戰略”目標的深刻實踐。同時也為該項技術的大面積推廣應用提供了可借鑒的經驗。項目建設期和運營期內,產生直接基礎設施投資約 7.2 億元,增加稅收 6480 萬元,提供就業崗位超過 20 個。五、突出亮點五、突出亮點(一
242、)科技創新成果1.創新研發出國際領先的管群供熱關鍵設備及智慧管控系統(1)研發形成一種集成高效的中深層地熱地埋管供熱熱泵機組,相較傳統熱泵機組每平方米每月電耗降低 2kWh,空間利用率提升 30%。(2)研發形成一種新型地埋管內管換熱結構,使套管換熱器單位延米換熱量從150W 提升至 180W,該型結構填補了行業空白。(3)研發形成中深層地熱地埋管套管密封裝置,極大提升了套管導熱性與密封性。(4)研發形成一種中深層地熱地埋管井口裝置,提升了循環介質回流效率,可將調試工期縮短 30%。(5)通過研發地埋管數據分析系統、站房智能監控系統,能耗分析平臺,開發出供熱站房智慧管控系統。2.搭配高智能化智
243、慧管控系統本項目各能源站采用智慧管控系統,一是利用傳感器、遠傳設備、自動控制系統對整個供能系統進行集中控制,提升智能化運營管理水平。二是利用先進的智能監控系統對機房環境進行自動監控,采集關鍵區域圖像,上傳、分析、統計數據,實現遠程機房巡檢。三是研發手機 APP 軟件,實現為工作人員實時提供監測數據和圖像信息,并成為遠程遙控端,實現高智能化系統控制管理。四是建立能耗分析平臺,通過實時數據分析以及環境溫度變化及時調整運行策略,保證供熱系統安全、經濟、穩定運行。每座能源站的控制系統都接入能源互聯網,六座分布式能源站站與站互聯互通,可實現區域能源供需科學穩定的動態平衡。(二)“地熱能+”模式效益突出1
244、061.城市實現節能降碳、綠色發展。本項目采用的“多能互補”一體化供冷供熱相比傳統分離的供熱、供冷方式,從實現“碳達峰、碳中和”目標角度來看具有長遠意義?!笆奈濉笨稍偕茉窗l展規劃明確指出,要積極推進中深層地熱能供暖制冷。結合資源情況和市場需求,在北方地區大力推進中深層地熱能供暖。2021 年 9 月 27 日,國家八部委聯合發布關于促進地熱能開發利用的若干意見指出,到 2025 年,地熱能供暖面積比 2020 年增加 50%。2023 年 3 月,陜西省委省政府印發 陜西省大氣污染治理專項行動方案(20232027 年),明確到 2025 年,地熱能供暖面積提高到 7000 萬,2027
245、年超過 1億。本項目“多能互補”一體化供冷供熱,實現了清潔能源綜合、梯級利用,大幅提高了能源利用效率,降低了建筑能耗。同時采用區域相對集中供冷供熱系統,取消了用戶端的冷卻塔,能夠有效緩解區域熱島效應。在“雙碳”目標下,發展一體化供冷供熱,即可調整區域能源結構,有效控制能源消費量,也可降低碳排放強度,實現生態環境保護與社會經濟的協同發展。2.政府優化資源配置,優化營商環境。一是本項目在創新港園區綠地地下建設能源站,開發利用地下空間,少占或不占用土地,節約了寶貴的土地資源;二是采用多種能源形式相結合復合型能源形式,區域性供能可根據城市能源供給布局,靈活實現多能源站互聯網的形式,極大地提高了系統穩定
246、性和可靠性,充分保障園區能源供需平衡,穩定社會經濟關系;三是統一實施管理,在項目報建審批、建設管理、運營管理等環節均可實現集中、便捷式管理,提高政務服務水平,優化營商環境。3.創新港區域享受多種用能服務,降低經濟成本。采用“多能互補”一體化供冷、供熱,以“一套系統實現供冷供熱”替代分體式空調夏季供冷,可大大降低建筑項目電力負荷需求,減少項目電力系統建設投資。由專業化能源企業提供供冷供熱服務,可直接減少開發商對用戶側的設備和人員投入、管理,同時很大程度上降低了供冷供熱系統出現的安全事故概率。4.創新港區域享受更為專業“品質服務”。107傳統市政集中供熱須建立中心熱源廠,敷設長距離輸熱管網,供熱時
247、間一般按照政府要求執行,供暖前期試壓試水、系統調節等準備工作量較大。分體式空調夏季制冷效果受室外溫度影響較大。而本項目“多能互補”一體化供冷、供熱系統作為典型分布式供熱系統,冷熱源可靠穩定,無長距離輸送管網,供能系統就近建設于建筑周邊,系統啟動、調節、運行靈活,不受“集中熱源廠”和分體式空調制冷效果受室外溫度影響的限制,可根據園區需求提前開始或延長供能期的同時保障室內供熱供冷溫度。本項目自 2019 年起,在冬季集中供熱尚在準備試壓試水工作時,已經開始供暖,并延長半個月供暖期。一體化供冷、供熱打破了傳統供熱行業由集中供熱公司將熱源送入各項目換熱站,再由項目物業自主運維服務模式。建筑能源供應由專
248、業團隊“直管到戶、服務到戶”,解決專業問題,避免了遇到物業難以解決再轉至熱力公司解決的“實際難題”。(三)開辟地熱資源開發利用新路徑本項目中深層地熱能無干擾清潔供熱技術的創新應用,轉變了傳統供熱的發展方式,打破了傳統集中供熱的區域集中、能耗較高、污染較重、成本較高的結構。取熱不取水、環境影響低、供熱持續穩定等特征,打破了傳統地熱供熱受地下水賦存、回灌等限制?!叭岵蝗∷遍_發利用地熱資源,為我國地熱資源開發利用開辟了新路徑,已經成為陜西、河南、河北等多個地區明確鼓勵發展的技術路線。作為系統核心的“中深層地熱能無干擾清潔供熱技術”,2020 年 12 月被國家發改委等四部委列入國家綠色技術推廣目
249、錄(2020 年),在全國范圍內鼓勵推廣應用。(四)項目創新技術、模式“走出陜西”,被多地復制應用本項目“地熱能+”多能互補能源供給模式,已經成功輸出北京、河南等地,成為多個區域探索智慧能源的復制樣本。2020 年 4 月,河南鄭東新區規劃實施清潔供能面積約 2000 萬,首期約 200 萬項目已經建成投運。2022 年 1 月,采用新城創新技術的北京城市副中心站綜合交通樞紐工程中深層地熱井下換熱項目建設取得圓滿成功,是“雙碳”政策實施后北京地區首個中深層地熱(井下換熱)示范項目,將為亞洲最大的地下綜合交通樞紐提供清潔能源服務。六、問題和建議六、問題和建議108一是建筑供熱屬于城市基礎設施配套
250、范疇,項目盈利較低,反映到企業財務報表中各項指標銀行企業信用評級較低;二是地熱能清潔供熱項目均屬于分布式能源系統,項目建設周期短、資金投入量大,各項審批備案制度不成熟,項目合規性審批速度較慢,銀行的貸款門檻較高,企業融資成本負擔太高。三是企業缺乏長期的成本收益信息,而短期的成本收益信息對于商業銀行而言參考性不強;四是商業銀行授信額度短缺,且偏好期限短、流動性好、綜合收益高的項目,而城市基礎設施配套項目回收期較長,內含報酬率較低,利潤指標尚未達到銀行要求;五是沒有新能源項目的審核部門,針對新能源貸款的相關支持政策。在“雙碳”目標的貫徹落實工作中,綠色低碳技術能夠產生顯著的生態環境效益,為進一步加
251、快推動綠色低碳技術產業發展,建議:一是提高對綠色低碳技術發展的重視程度。進一步提高對綠色低碳技術發展的重視程度,成立技術創新、改造和污染物治理專項基金,進一步加大對節能減排以及新能源開發資金投入力度,開展結構性降耗,建立系統完善的節能降耗考核控制體系以及獎懲激勵機制,對企業的發展行為進行引導和約束。二是加大金融宏觀政策調控力度。綠色低碳技術的發展離不開綠色金融的大力支持,因此建議對我國當前差別性信貸政策的傳導機制進行優化和完善,通過差別利率以及貸款貼息等措施來促進我國商業銀行等金融機構進行金融產品和金融服務創新,為先進綠色技術的發展提供充足的資金支持。同時希望銀行能對征信系統進行持續優化和完善
252、,在對企業進行信貸評估時,充分考慮從事基礎設施配套產業基礎特征,適當降低貸款門檻,優化評級。三是建議加強政策扶持。統籌考慮技術發展、市場實施、行業監管等多方因素,進一步優化不同技術路線的技術應用、資源配置、項目審批等要求。引導各地在供熱規劃上,明確在開發區優先發展地熱供熱。同時加大對各地主管部門、從業企業的政策執行情況的監督管理,建立健全市場準入與退出機制,優化供熱許可審批,確保地熱企業能夠進入區域供熱市場。四是給予資金支持。類比燃煤燃氣集中供熱站的資金支持及補貼,通過設立產業引導基金或直接補貼等方式,給予地熱能供熱一定財政資金支持。以無干擾供熱為例109,技術應用主要受限于初始投資較大,其不
253、涉及新增用地,能夠減少土地資源;系統運行成本較低,也不需政府每年補貼供熱企業。只需在其投資建設階段一次性給予一定資金支持,即可緩解企業資金壓力。不僅避免了長期巨額財政負擔,又可以大大加快地熱能供熱技術的推廣應用。1101.29 陜西省咸陽市書香河畔地熱供暖項目咸陽地處渭河盆地,是我國地熱資源豐富、利用歷史悠久的地區之一。目前地熱能主要用于冬季供暖,區域地熱供暖規模約 1000 萬,為國家地熱資源綜合開發利用示范區,被國土資源部、中國礦業聯合會命名為第一個“中國地熱城”。長期以來地熱尾水科學回灌是困擾行業發展的主要問題,這個問題的解決需要企業同時具有較強的社會責任感、技術研發能力、資金保障能力來
254、實現。中石化綠源公司通過長期的技術積累,引領了該區地熱資源由快速開發向科學開發與高質量開發的轉變,書香河畔地熱供暖項目歷時十年是這種轉變的典型代表之一,具有較強的示范意義。一、項目基本情況一、項目基本情況1.基本情況陜西省咸陽市書香河畔小區位于咸陽市秦都區實驗小學西南側,緊鄰渭河,與咸陽市人民政府直線距離 3.0km。小區總規劃建筑面積 40 萬,小區供暖項目由中石化綠源地熱能(陜西)開發有限公司建設和運營。供熱工程分三期建設,目前建成兩期工程,為小區 23.54 萬住宅供暖,一期工程于 2013 年建成,供暖面積 13.37 萬,二期工程于 2023 年建成,供暖面積 10.17 萬。項目共
255、建設地熱生產井 2 口(書香河畔 1 井、書香河畔 2 井)、回灌井 2 口(書香河畔 2-1 井、書香河畔 2-2 井)、換熱站 2 座,回灌站 1 座。2.地熱資源地理上,項目所在地咸陽市地處陜西省關中平原中部,東南臨省會西安市,西與寶雞市、東北與渭南市、銅川市交界,西北與甘肅省接壤,地處暖溫帶,屬大陸性季風氣候,四季冷熱干濕分明。咸陽市城區集中供熱為每年冬季 11 月中旬至次年 3 月中旬,以市政集中供熱為主,中深層水熱型地熱供暖面積占比約 30%,少數部分采用水源熱泵、地源熱泵或空氣源熱泵等。目前咸陽市政供熱已全面投用燃氣鍋爐,同步停運燃煤鍋爐,由于氣源不足、成本過高,燃氣供熱能力有所
256、不足。地質構造上,咸陽市地處關中渭河盆地北部,屬于華北地臺鄂爾多斯盆地南緣及渭河盆地北緣,跨陜甘寧盆地分區、陜甘寧盆緣分區及汾、渭盆地分區三個級構造111單元,盆地中部新生界沉積地層最厚可達 7000m 以上。平面上地熱資源主要分布在西安凹陷、北部斷階和三原斷階帶內,面積約 3000km2,縱向上,熱儲呈層狀,自上而下依次為第四系三門組、第三系張家坡組、藍田灞河組、高陵群的砂巖層,遠景儲量相當于標準煤約 50 億 t,為大型中低溫沉積盆地型地熱田。沿市區中部有一條接近東西向展布的深大斷裂渭河北岸斷裂通過,區內地熱資源埋藏淺、儲量大、水溫高,尤其是沿渭河北岸斷裂帶,地熱富集賦存條件優越。項目所在
257、地區一般 20003000m深地熱井水量大于 90m3/h,溫度在 6595之間。二、技術路線及工藝流程二、技術路線及工藝流程1.負荷情況一期住宅供暖面積 13.37 萬,設計熱負荷 5160kW。項目二期工程住宅供暖面積 10.17 萬,設計熱負荷 4850kW。項目一、二期均為高層住宅,供暖分高、低區,供暖末端為地輻射盤管。2.技術路線項目采用中深層地熱能為基礎熱源,輔以水源熱泵進行地熱能梯級利用,做到“間接換熱、梯級利用、采灌均衡”的取熱不耗水地熱能利用系統(圖 1)。地熱深井一期低區采暖用戶軟化水裝置軟化水箱一期低區板換一期循環泵50?40?低區補水泵高區補水泵回灌1井一期高區板換二期
258、高區板換二期低區板換二期低區采暖用戶50?40?二期循環泵回灌2井回灌裝置地熱淺井一期高區采暖用戶50?40?一期循環泵二期高區采暖用戶50?40?二期循環泵高區熱泵熱泵循環泵軟化水裝置軟化水箱低區補水泵高區補水泵熱泵循環泵低區熱泵85?50m/h66?70m/h42?17?圖圖 1項目供暖工藝流程圖項目供暖工藝流程圖項目一期采用書香河畔 1 井地熱水作為供暖熱源。地熱水通過板式換熱器間接換熱提取地熱水熱量供給供暖用戶,供暖循環水回水溫度 45/35,換熱后的地熱尾112水輸送至二期工程梯級利用。項目二期采用書香河畔 2 井地熱水間接換熱,輔以水源熱泵梯級利用。梯級利用后的地熱尾水經回灌站處理
259、后回灌至書香河畔 2-1 井、書香河畔 2-2 井。3.系統配置本項目建設兩座換熱站,一座回灌站,一期換熱站主要有 2 臺板式換熱器、5 臺循環泵、4 臺補水泵和一套補水系統;二期換熱站水源熱泵兩臺、板式換熱器 2 臺、循環泵 8 臺,補水設施一套;回灌系統建設粗、高效過濾器一套,尾水循環泵 2 臺、回灌加壓泵 2 臺。具體規格數量見下表:站房設備名稱規格型號數量一期換熱站低區板換換熱量 2940kW1 臺高區板換換熱量 2710kW1 臺低區循環水泵流量 258m3/h,揚程 30m,功率 30kW2 臺高區循環水泵流量 238m3/h,揚程 30m,功率 30kW3 臺軟化及補水裝置1 套
260、二期換熱站水源熱泵制熱量 1615kW1 臺水源熱泵制熱量 2510kW1 臺低區板換換熱量 2400kW1 臺高區板換換熱量 1500kW1 臺低區循環水泵流量 238m3/h,揚程 30m,功率 37kW2 臺高區循環水泵流量 153m3/h,揚程 32m,功率 30kW2 臺熱泵循環水泵流量 264m3/h,揚程 16m,功率 18.5kW2 臺熱泵循環水泵流量 153m3/h,揚程 16m,功率 18.5kW2 臺軟化及補水裝置1 套回灌站尾水加壓泵流量 200m3/h2 臺回灌泵流量 200m3/h2 臺粗效過濾器處理量 1200m3/h,精度25m1 套精效過濾器處理量 200m3
261、/h,精度2m1 套每座換熱站設置 PLC 自控系統 1 套,采集熱源側及用戶側供回水壓力、溫度、流量,地熱井溫、壓、流、液位等參數。4.運行情況本項目供暖期為買年11 月15 至次年3 月15 日,共計4 個月,24h 不間斷供熱。113本項目配置 1 深 1 淺兩口生產井,并配置對應層段回灌井 2 口。截止目前為止,主要開啟書香河畔深井為兩座換熱站提供供暖熱源,由于書香河畔二期入住率較低,熱泵并未啟動,故書香河畔兩座換熱站均采用地熱能通過板換間接換熱方式供熱,兩座換熱站利用后的滴低溫地熱水輸送至回灌站處理回灌,綜合能耗約 0.2GJ/,一次動力消耗量約 1.9kWh/。三、經營模式三、經營
262、模式項目采用 BOO 的經營方式,企業采取“自主投資、自主運營、自負盈虧”的方式,為該小區提供地熱供暖服務。項目建設范圍不僅包括終端供熱站的建設,還包括熱源系統、輸配系統建設,與燃氣取暖和電取暖相比,不受氣源影響、不會造成電網改造等額外投資。企業投資地熱能取暖項目,通過收取基礎設施配套費,用于集中供熱投資的部分補償,再通過收取暖費逐年收回投資,維持供暖運行和獲取利潤。在這種經營方式下,企業更加看重長期可持續發展帶來的經濟效益,對工程質量和供暖服務尤為重視,居民長期供暖效果有保障。但在項目建設初期,地熱企業承擔的資金壓力較大,限制了快速發展。由于居民享受與其他取暖方式相同的價格,不增加繳費負擔的
263、同時,享受了空氣質量的改善,對地熱供暖的接受程度很高。四、效益分析四、效益分析項目總投資 2840 萬元,目前年度收入暖費 277.6 萬元,年營業成本 212.5 萬元,其中動力成本 200.4 萬元,稅金 12.1 萬元,營業利潤 65.1 萬元。采用中深層水熱型地熱供暖,雖然先期投資較大,但其運行成本遠低于天然氣供暖方式。項目采用分布式供熱方式,清潔環保,一定程度上緩解了市政集中供熱供氣緊張局面,降低了化石能源消耗。建設完成后相比于燃煤集中供熱項目,每個供暖季可節省標準煤 1585t,減排二氧化碳 3888t,減排二氧化硫 54.2t。五、突出亮點五、突出亮點書香河畔供暖項目采用中深層水
264、熱型地熱能,目前單井間接換熱供熱能力就能夠超過 15 萬,項目運行系統綜合能效可達 30。間接換熱后的低溫地熱水再通過熱泵梯級利用,進一步提高地熱能利用率,利用后的地熱尾水通過回灌設備處理后回灌至114同層位的地熱回灌井內。項目“取熱不耗水”,保證了地熱資源的可持續開發,屬于高效熱能利用方式,經濟效率及節能效益顯著。2019 年被陜西省住建廳評為中深層地熱能建筑供熱試點示范項目。六、問題和建議六、問題和建議1.地熱尾水回灌是保護地下水資源,保護生態環境,保證地熱資源可持續開發的前提。但是地熱尾水回灌需要較大的投資,孔隙型砂巖熱儲回灌技術難度大,需要企業同時具有較強的社會責任感、技術研發能力和資
265、金保障能力做保障。因此,在地熱開發管理方面,要制定環保準入門檻,對開發企業嚴格篩選,對尾水回灌嚴格監管,推動地熱資源的科學開發與高質量開發。2.由于地熱的清潔屬性和供暖的民生屬性,中深層地熱供熱屬于微利行業,現階段對于地熱完全回灌項目,建議減免地熱資源稅,保障行業良好發展環境。1151.30 甘肅省定西市通渭縣姜家灘小學中深層無干擾地熱能供暖項目一、項目基本情況一、項目基本情況項目名稱:通渭縣姜家灘小學中深層無干擾地熱能供暖項目建設單位:設計和施工單位為甘肅省建材科研設計院有限責任公司,建設單位為甘肅省定西市通渭縣教育局。建設規模:項目建設無干擾地巖熱換熱(井)孔 2 口,地巖熱換熱孔有效深度
266、約1250m;安裝換熱器 2 套,地巖熱機組 1 臺等。項目總供熱面積 14697,熱負荷840.19kW,供熱建筑包括小學綜合樓、教學樓、食堂、廁所、大門、教研樓,以及附屬幼兒園綜合樓、活動樓。建設投資:項目屬定西市通渭縣 2017 年全面改薄項目??偼顿Y金額為 444.10 萬元,其中申請專項資金 95 萬元,其余 349.1 萬元由當地財政支付。當地年供暖期為 5個月,前期建設和后期運行成本約 0.9 元/月。運行時間:項目于 2019 年 11 月建設完工并投入使用。截至 2024 年 1 月,已運行 4 個供暖季,正在運行第 5 個供暖季。所在地概況:通渭縣位于甘肅省中部,定西市東側
267、,介于東經 1045710538、北緯 34553529之間。境內有豐富的地熱資源。項目地通渭縣平襄鎮于嚴寒 C 區,年均氣溫 5.77.7。姜家灘小學地處縣城郊區,周邊沒有市政集中供熱管網。為實現冬季正常供暖,經對比研究,本工程項目利用中深層地巖熱技術供暖。二、技術路線及工藝流程二、技術路線及工藝流程1.負荷情況本項目主要包括通渭縣姜家灘小學綜合樓、教學樓、食堂、廁所、大門、教研樓,以及第六幼兒園的教學樓和教研樓,總供熱面積約 1.4 萬,總供熱負荷 840.19kW。從建筑氣候分區上通渭縣屬于嚴寒 C 區(1C),年均氣溫 5.77.7,建筑物內設置供暖設施,供暖末端為散熱器,各房間室內溫
268、度滿足國家規范要求。校園工程的供暖要求與學校的作息時間密切相關,負荷變化較大,人員密集、集中,行動統一,具有明確的間歇性使用特點。本項目僅在正常學習時間供暖,即一周1165 天供暖周末雙休日不供暖、節假日不供暖,且學生放學后晚上不供暖,在非供暖期間,系統達到防凍要求即可。2.技術路線1)技術思路中深層無干擾地熱能供暖技術是中國工程院原副院長徐德龍院士于2009年左右,針對淺層地熱利用技術和水熱型技術存在的弊端和瓶頸,提出的新型地熱利用技術。該技術利用地層中普遍存在的地溫梯度,向地下一定深處巖層鉆孔,在鉆孔中安裝封閉循環的換熱裝置,通過專用設備系統向建筑物供熱。技術思路是將軟化水注入換熱裝置,通
269、過換熱裝置將地下深處的熱能導出,再通過地上專用設備系統持續穩定向建筑物供暖,與冷卻水塔等冷源端結合后,還可實現夏季空調制冷,運行示意圖如圖 1、圖 2 所示。圖圖 1系統供熱示意圖系統供熱示意圖117圖圖 2系統制冷示意圖系統制冷示意圖2)技術特點中深層無干擾地巖熱供暖技術最主要的特點是“井下封閉換熱,取熱不取水,對自然環境無干擾”,是地熱能開發利用“十三五”規劃加強研發的關鍵技術。該技術不受場地、氣候條件制約,不占用土地,對地下水、土壤等地質環境無影響,具有綠色低碳、安全可靠、無需市政管網接入、可分布式建設、運行成本低等優點。此外,中深層地巖熱克服了淺層土壤源熱泵熱總量小、熱補償不易平衡,長
270、期使用易出現“熱衰減”,造成效率下降、后期運行費用逐漸增加的問題。徹底避免水熱型技術取用地下水、100%同層回灌困難、地下水資源受到嚴格保護的問題。3)技術適用性(1)空間范圍:中深層無干擾地巖熱供暖技術利用的是“巖熱型”地熱能,它存在于由地溫梯度(地層溫度隨著深度的增加而升高,地殼平均地溫梯度為+3/100m)自然形成的高溫巖土體中。由于地溫梯度是普遍存在的,因此巖熱型地熱資源也是普遍存在的,只是地溫梯度高低的問題,無需特定的地質勘探,其應用的空間范圍普遍適用。(2)時間范圍:中深層地熱能主要來自地球內部的熔融巖漿,由地核經地幔對流傳導至地表,以及地殼上部放射性生熱元素的衰變,它們都屬于普遍
271、存在于深部巖石圈中的地球內熱能,相對于人類目前技術能力可開采利用的熱能量級,地球內熱的118總量非常豐富。該技術在實際應用中投入了大量的科學研究,甘肅省建材科研設計院有限責任公司通過與西安建筑科技大學徐德龍院士團隊和上海交通大學合作開展數值模擬研究和實驗驗證,明確了中深層地巖熱井的井間間距、非供暖季熱恢復期等關鍵問題,主要研究結論為:中深層地溫恢復期為 90 天,因此中深層地巖熱供暖系統的地熱井溫度在非供暖季能夠完全恢復,不會出現熱衰減現象。數值模擬結果見圖 3、圖 4 所示。圖圖 3熱影響半徑熱影響半徑0d90d圖圖 4非非供暖季供暖季熱恢復期熱恢復期1193.系統配置1)系統構成和配置本項
272、目針對姜家灘小學這一特定供熱末端,利用新型可再生能源中深層無干擾地熱能供暖技術,在通渭縣姜家灘小學中實現清潔無煤化、高效、低成本供暖。該系統主要構成包括室外地巖熱換熱系統和供熱站機房,地下換熱器采用特種鋼材制造,耐腐蝕、耐高溫、耐高壓,壽命與建筑壽命相當(不小于 50 年),主機設備壽命不小于 20 年。換熱器孔徑?。?00mm),深度在 1000m 以下,對建筑地基無影響,全系統低溫低壓運行,無化學反應,系統穩定可靠、無安全隱患,且系統供熱不受氣候環境、燃氣熱力等外購能源的限制,可完全實現自主化供熱,能效比 COP 值可達到 5.0 以上,運行成本較低。室外地巖熱換熱系統配置見表 1,供熱站
273、機房主要設備配置見表 2。地巖熱機組在冬季提供 55/45的供暖熱水,機房面積約 60,機房凈高4.0m。序號序號名稱名稱配置配置1無干擾地巖熱換熱孔數量2 口2無干擾地巖熱換熱器數量2 套3地巖熱換熱孔有效深度約 1250m4地巖熱換熱孔孔徑約 200mm5地巖熱換熱孔間距1015m序號序號設備名稱設備名稱參數參數數量數量備注備注1地巖熱機組QR=855kW,N=155kW1 臺2用戶側循環泵流量:90m3/h,揚程:20.3mN=7.5kW2 臺1 用 1 備3用戶側定壓補水裝置定壓罐容積 0.82m3;補水泵 Q=3m3/h,H=19m1 套4熱源側定壓補水裝置定壓罐容積 0.82m3;
274、補水泵 Q=3m3/h,H=19m1 套5軟水系統軟水器產水量:5m3/h水箱容積:4m31 套2)智能控制系統項目設計和建設根據學校供熱需求特征,設計了地熱直供和機組供熱雙模式系統,日常采用機組供熱,供暖季初/末期及寒假期間采用直供模式,從而大大降低了供暖運行費用。教學期間的室內溫度保持在 1820。120系統運行原理圖見圖 5,項目建設地實景圖見圖 6。圖圖 5系統運行原理圖系統運行原理圖圖圖 6項目建設地實景圖項目建設地實景圖為提高系統能效,降低運行費用,系統采用互聯網技術與自動控制技術結合,實現智能化控制。智能控制系統采用現場設備與采集終端直接通訊,采用 GPRS 數據遠程傳輸的方式進
275、行數據采集與傳輸?,F場數據采集傳輸終端設備可以實現監測數據實121時采集、實時在線,通信采用定時自報、事件加報和預測兼容的工作體制。其主要采集現場的溫度、壓力、流量和熱量等過程檢測信號和設備運行狀態等,實現分散數據的集中采集。測控終端按指定時間間隔定期上報監測數據,現場發生異常狀態,終端主動上報告警信息,保障系統的時效性。軟件定時下發采集命令,采集現場所有測點信息,采集時鐘基準統一為計算機時鐘,保證數據同時性。用戶在需要時,通過軟件下發命令,采集指定測點當前數據。其結構圖如下圖 7 所示:圖圖 7智能控制系統構架圖智能控制系統構架圖4.運行情況該項目正在運行第 5 個供暖季,自投運以來,系統工
276、作穩定,運行可靠,調節靈活。截至 2023 年 4 月 22 日,系統前 4 個供暖季累計消耗電能 503,969kWh,電費單價約 0.5 元/kWh,電費約 25.2 萬元,平均運行成本 0.9 元/月,遠低于市政供暖 5.0元/月。每個供暖季前 15 天和結束后 20 天,每日早晨采用直供系統供熱約 3h。投運時熱源側、用戶側系統共注水 170t,正常運行后,每個供暖季補水約 10t。能源消耗量及綜合能源折標量見表 3,總綜合能耗當量值 61.95tce,等價值 151.25tce。122能耗種類能耗種類單位單位年消耗量年消耗量折標系數折標系數折標準煤(折標準煤(tce)電力kWh503
277、969當量值0.1229kgce/kWh61.9等價值0.3kgce/kWh151.2新水t2100.2571kgce/t0.05本項目綜合能耗當量值61.95等價值151.25三、經營模式三、經營模式本項目是定西市通渭縣 2017 年“全面改薄”項目,既是一項扶貧工程,也是兜底工程。項目總投資金額為 444.10 萬元,其中申請專項資金 95 萬元,其余 349.1 萬元由當地財政支付。項目設計和建設根據當地的地熱資源與學校供熱需求特征,設計了地熱直供和機組供熱雙模式系統,日常采用機組供熱,供暖季初/末期及寒假期間采用直供模式,從而大大降低了供暖運行費用。教學期間的室內溫度保持在 1820,
278、供暖成本僅為約0.9 元/月,遠低于當地市政供暖收費標準公共建筑 5.0 元/(月);極大地節約了校方的資金,獲得了校方好評。四、效益分析四、效益分析1.經濟效益根據不同使用功能、不同供暖時段的建筑,制定不同供熱策略,可有效減少熱能損耗,降低運行費用。如本項目依據節假日、休息天等非正常教學時段和正常教學時段,分別制定了不同控制策略,設定地巖熱系統自控控制運行。非正常教學時段,系統低溫運行,教學時段系統按照供暖需求,正常運行,有效減少了熱能損耗,降低了運行費用。該項目若采用集中供熱,每年的供暖費用約為 35 萬元,而采用中深層地巖熱供熱系統每年僅需供暖費 6.3 萬元,每年可節約費用支出約 28
279、.7 萬元,經濟效益合理。2.環保效益根據當地地熱資源,有針對性地設計直供系統,可有效發揮當地地熱資源優勢,最大程度降低運行費用。如本項目學校在供暖初期和供暖末期采用直供系統供熱在滿123足學校、幼兒園供暖需求的情況下,每天僅耗電約 80kWh;與燃煤鍋爐相比,采用中深層地熱能供暖技術,一個供暖季(五個月)可節約標準煤 338t、減少 CO2排放量約835t、減少 SO2排放量約 6.76t、減少氮氧排放物約 2.50t、減少粉塵排放量約 3.38t,節能減排等環保效益明顯。五、突出亮點五、突出亮點1.本項目亮點本項目采用“井下封閉換熱,取熱不取水,對自然環境無干擾”的“中深層無干擾地熱能供暖
280、技術”進行供暖,具有分時供熱、自動化運行、實現無人值守、流量自平衡、節能高效、綠色低碳、運行費用低等特點。結合小學特定的應用場景,通過充分利用中深層地巖熱的技術特點,以及管網優化實現不同時段不同區域用能的智能化控制和調度,按照區域分布式供熱方案進行總體設計,滿足校園內所有建筑的供暖需求,為師生提供安全舒適的學習工作環境。項目主要創新點如下:(1)采用中深層地巖熱井直供系統,設計和實際運行中優先開啟中深層地巖熱井直供系統,可在供暖初期和末期熱負荷較低的階段滿足校園內供熱需求,當供熱中期和極端天氣熱負荷較高時才開啟地巖熱主機,這樣大大降低了主機工作時間,從而降低了運行費用。(2)輸配水力系統采用大
281、流量、小溫差設計,樓內不再單設泵站。這樣可大大降低水力管網的阻力,增強系統水力的穩定,節能效果更加明顯。系統中動力泵設備的減少,可有效降低設備故障率,進一步提高供熱的可靠度。同時完全避免了由于樓內動力泵低頻噪音對室內辦公、居住造成影響,舒適度也得到了很大提高。(3)設計了以“互聯網+”、智慧校園等為基礎,由無線智能測量系統、供熱信息管理系統、智能控制調度系統組成的能源綜合管理平臺。使系統能夠更加精準地實現實時調節、調度、管理,提高整個系統對地熱資源的利用率,有效降低供熱耗能,保證了系統可靠、穩定、經濟運行。2.中深層無干擾地熱能供暖技術經驗做法經過近十年的技術儲備和突破,甘肅建材院已申請 30
282、 項中深層地熱技術相關專124利,編制完成中深層地巖熱供暖技術全國首部規范中深層地巖熱供熱系統工程技術規范DB62/T 3144-2018,已在甘肅蘭州、定西、天水、慶陽等地建成投入使用和正在建設的中深層無干擾地巖熱開發利用供暖(熱水)/制冷面積超過 100 萬,在地熱能開發利用領域積累了豐富的科研成果和實踐經驗。其他主要項目情況如下:(1)天水市職教園區中深層無干擾地巖熱(供暖/制冷)項目天水市職教園區供暖項目是甘肅省重大建設項目,是甘、寧、新、青、藏、內蒙古等六省建設最大的中深層地熱供暖制冷項目。該項目占地面積 1200 余畝,總建筑面積 60 萬,其中供熱/制冷面積 50 萬,整個園區劃
283、分為西側教學區、東側生活區和附屬小學三個分區。該項目共 32 口換熱孔,總熱負荷約 29MW,總冷負荷約 20MW,地巖熱井深約 2200m。工程完工后可滿足職教園區西側教學區、東側生活區和附屬小學區三個分區 60萬建筑的供熱需求。由于地熱項目投資較大,本項目通過夜間將教學區的熱量傳遞至生活區,提高生活區供熱量,減少打井數量,從而降低投資。(2)蘭州中川國際機場三期擴建項目中深層地巖熱供熱項目蘭州中川國際機場三期擴建工程中深層地巖熱供熱項目位于蘭州中川國際機場三期擴建工程飛行保障區,于 2023 年 3 月開工建設,目前項目已全部完工,共計供熱量 4800kW,配置 8 口換熱孔、4 臺地巖熱
284、機組及相應的附屬設備(含航油工程)。該項目的實施進一步拓展了中深層無干擾地熱能供暖技術的應用場景。據測算,該項目在一個供暖季節約標準煤 1535.1t,CO2減排 3791.36t,SO2減排30.7t,粉塵減排 15.35t,節能減排效果十分顯著,具有良好的社會和環境效益,對打造綠色機場、踐行綠色發展理念,促進北方地區清潔供暖具有重要示范作用。(3)西吉縣將臺堡鎮中心小學中深層無干擾地巖熱項目該項目總建筑面積 13215,總熱負荷 665kW,配置換熱孔 1 口,配套地巖熱機組及附屬設備一套,新建 84 供熱機房一座。目前,項目建設已全部完成,2022年 8 月 30 日進行交付。相比燃煤鍋
285、爐,在一個供暖季,可以替代標準煤約 323.12t,減少 CO2排放約 798.12t,減少 SO2排放約 6.46t,減少粉塵排放約 3.23t,節能減排效125果十分顯著。該項目是寧夏回族自治區首個中深層無干擾地熱供暖工程,對探索寧夏地區地熱能等可再生能源冬季清潔取暖具有重大示范效應與引領作用,填補了寧夏地區中深層地熱能清潔供暖技術及工程實例空白。六、問題和建議六、問題和建議1.存在問題該項目的主要不足之處在于,由于中深層無干擾地熱能供暖技術在甘肅省的應用尚在起步階段,還需要更進一步的研究以推動技術進步,從而使其系統更優化、能效更高。此外,該技術的規?;瘧眠€需政府政策與資金的大力支持,以
286、引導深層無干擾地巖熱供暖技術在全國范圍內的廣泛應用,助力能源轉型發展。2.推進地熱能開發利用的建議(1)加大政策支持。建議國家相關部委設立節能減碳等專項資金,對中深層無干擾地巖熱能供暖技術給予一定額度的獎補或基礎設施專項配套資金支持。(2)樹立典型示范。建議在地熱利用基礎較好的河西地區和中央財政冬季清潔取暖試點城市選取不同的應用領域建設地熱能開發利用示范縣(區),打造一批生態低碳型新能源城市典范。鼓勵政府投資項目、國有企業投資項目優先使用中深層無干擾地巖熱供暖技術。建議相關部門在評定零碳園區和綠色園區時,將清潔能源作為評定條件之一。(3)開展資源勘查。建議協調自然資源部研究完善地熱能勘查評價方
287、法體系,開展地熱資源勘查,建立完善地熱能資源大數據庫。(4)強化技術攻關。建議設立地熱能開發利用科技攻關專項,加快突破地熱能多樣開發利用關鍵技術和工藝。鼓勵發展低能耗建筑技術、智慧供能控制技術等,進一步降低地熱能開發利用的初始投資。(5)布局相關產業。建議協調工信部、住建部等部門,整合國內外地熱相關企業單位,培育集勘察評價、裝備制造、建設施工、技術服務等為一體的地熱能產業鏈條,構建完整的地熱能體系,努力打造具有一定競爭力和比較優勢的新型節能環保產業集群。1261.31 共和縣地熱供暖改造示范項目一、項目基本情況一、項目基本情況共和盆地范圍內經省水勘院初步探明了地熱資源情況,盆地 200k 范圍
288、內貯藏有豐富的地熱資源。根據青海省建設國家清潔能源示范省工作方案(20182020年)和州縣“十四五”規劃提出的創建清潔能源供暖示范縣和打造“零碳城市”目標,提出了建設地熱能供暖示范項目并積極申報,主要為今后全面推進地熱資源開發利用可行性、開發方式和規模積累數據支撐和經驗。2020 年 7 月省能源局批復共和縣地熱供暖改造示范項目,采用一采一灌方式供暖,供暖面積 4.9813 萬。主要新建 2 口熱源回灌井、520 供熱機房 1 座,布置熱泵機組、換熱器、循環水泵、定壓補水裝置、回灌系統、配電柜等設備。項目總投資2001 萬元(中央預算 1600 萬元、省級配套資金 201 萬元、縣級配套 2
289、00 萬元),2021年 10 月完成供暖面積 5 萬,供暖效果良好,2022 年擴大供暖面積至 22 萬,實現海南州共和縣城北新區 1 號片區地熱供暖全覆蓋。項目所在地共和縣地處中國最美五大湖之首的青海湖之南,母親河黃河之北,素有“海藏通衢”“進藏咽喉”之稱,是全省農牧區連接帶。全縣轄 7 鎮 4 鄉、99 個行政村、18 個社區;總面積 1.73 萬 k,總人口 13.34 萬人,有藏、漢、回、蒙、撒拉等 22 個民族,少數民族占總人口的 74.24%,縣府恰卜恰距省會西寧 142km,平均海拔 3200m,年平均氣溫 0.76.3,年平均降水量 250420mm,屬高原大陸性氣候。一是承
290、東啟西,區位突出。共和東臨西寧、背靠西藏、輻射青南,青藏、青康兩條國道和共玉、共茶高速橫貫全境,屬西寧“一小時經濟圈”、蘭西城市群規劃范圍和”泛共和盆地“城鎮區的區域中心城市,是承接幸?!贝笪鲗帯昂瓦B接海西、青南、西藏等地商貿物流的樞紐和重要集散中心;二是農牧交錯,特色鮮明。全縣有耕地 50.59萬畝,青稞、油菜等特色種植面積占 90%以上;有可利用草場 1828 萬畝,存欄各類牲畜 160 萬頭只,冷水魚產量占全國的 65%以上、全省的 90%以上,是全省重要的畜牧業生產基地;三是風光旖旎,氣息濃郁。北臨全省 5A 級王牌景點青海湖,南接龍羊湖,水域面積 383k,庫容 247 億 m。歷史
291、上的“羌中道”“絲綢之路”青海道、127“唐蕃古道”跨越境內,日月山、倒淌河等著名景點在境內。共和縣先后被命名為全省民族團結進步先進縣、全國民族團結進步示范縣和模范集體、2018-2020 創建周期全國文明城市提名城市,素有中國藏族情歌之鄉美譽;四是資源富集,能源充足。全縣清潔能源總裝機容量達 3136 萬 kW,是全省兩個“千萬 kW 級”可再生能源基地之一。地熱資源儲備豐富,具有溫度高、埋藏淺、分布廣的特點,2017 年在地下 3705m深處鉆獲溫度達 236以上的干熱巖。2022 年,完成地區生產總值 104.83 億元、增長 3%;完成全社會固定資產 155.12億元,剔除新能源投資增
292、長 17.85%;規模以上工業增加值增長 11.1%;完成一般公共財政預算收入 8 億元,同比增長 37.74%;完成社會消費品零售總額 17.96 億元,增長2.2%;城鄉居民可支配收入達 38018 元和 16400 元,分別增長 3.4%、6.3%。地區生產總值、一二產業、工業增加值、社會消費品零售總額、全體居民人均可支配收入、城鎮居民人均可支配收入等指標增速位列全州第一。二、技術路線及工藝流程二、技術路線及工藝流程1.負荷情況該項目通過取用地下深層熱水資源,經換熱至供暖系統實現供熱。該項目用電負荷主要為換熱設備及泵機,用電負荷約為 1680kW。2.技術路線采用深井潛水泵下至井內 30
293、0m 深度位置抽取地下熱水,取水溫度 90左右,再通過水處理設備送至設備機房進行換熱。換熱通過板式換熱器及配合熱泵機組提升熱量,采用四級取熱方式。第一級采用板式換熱器直接取熱,用于直接加熱系統供水,設計板換一次側進出水溫度為 90/66,二次側進出水溫度為 65/70。第二級采用板式換熱器直接取熱,用于直接加熱系統回水,設計板換一次側進出水溫度為66/51.6,二次側進出水溫度為 50/73。第三級采用板式換熱器間接取熱,配合熱泵主機提升回水溫度,設計板換一次側進出水溫度為 51.6/30,二次側進出水溫度為 25/40。第四級采用板式換熱器間接取熱,配合熱泵主機提升回水溫度,設計板換一次側進
294、出水溫度為 30/16,二次側進出水溫度為 15/25。地下熱水經過以上四級取熱后溫度降至 16,再通過回灌設備回灌至回灌井內,以實現“取熱128不取水”的理念。3.系統配置主要設備有:離心式熱泵機組(制熱量 3000kW、2180kW 各一臺)、末端熱水一次循環泵(流量 240m/h、170m/h 各兩臺)、熱源循環泵(流量 144m/h、149m/h各兩臺)、末端熱水二次循環泵(流量 240m/h 共三臺)、板式換熱器(2800kW、1680kW、2390kW、1650kW)、定壓補水裝置(補水泵流量 1m/h,6m/h 各一套)等。4.運行情況該項目主要能源消耗為地熱能,供暖期 24h
295、運行,確保恒定溫度低溫常供。三、經營模式三、經營模式該項目總投資 2001 萬元(中央預算 1600 萬元、省級配套資金 201 萬元、縣級配套 200 萬元),由第三方供熱公司以特許經營方式運營,該項目建成前全縣均為天然氣鍋爐供熱,居民取暖費收費標準為 5.45 元/月,2021 年該項目建成后,綜合全縣集中供熱,20212022年供暖期居民取暖費收費標準下調為5.35元/月,20222023年供暖期經成本核算后居民取暖費收費標準下調為 5.1 元/月。四、效益分析四、效益分析通過測算,示范項目建成后可節約天然氣費用 200 萬元,相當于節省標準煤 10萬 t,減少碳排放 30 萬 t。一是
296、優化新能源在整個能源結構中的占比,對能源結構的進一步優化、調整等起到積極作用,可為政府節能減排層面排憂解難;二是地熱能供暖成本低于傳統供暖方式,可降低廣大群眾生活成本,切實感受黨和政府帶來的惠民成果;三是為創建清潔能源供暖示范縣和打造“零碳城市”奠定了基礎。同時,還可以通過申報“中國地熱城”“國家地熱資源綜合開發利用示范縣”,擴大共和知名度和影響力,吸引更多的客商投資興業、共謀發展。下一步通過示范項目的實施積累的可復制可推廣的經驗,爭取更多的資金對縣城內其他供熱項目進行改造,實現縣城地熱供暖全覆蓋。五、突出亮點五、突出亮點該項目取用地下深層熱水資源,經換熱至供暖系統,熱水溫度充分利用后進行回灌
297、,循環重復利用,實現“取熱不取水”“零碳供暖”。129六、問題和建議六、問題和建議一是加大和省州自然資源部門的銜接力度,推動采礦權權屬問題盡快得到解決;二是繼續探索優化供暖工藝、管理模式等,同時設計開發智慧運營管理平臺系統,統一管理,做到供熱站無人值守,大大節約運營成本;三是探索碳交易試點,共和縣恰卜恰地熱供暖項目可通過項目識別、項目設計、審定認證、國內(外)申報、項目注冊、第三方核證、簽發/交易和期間核查 8 個方面的碳資產開發流程進行,后期全縣實現供暖面積 200 萬,估算年減排二氧化碳 5.4 萬 t,預計收入 270 萬元(按國內碳交易市場 50 元/t 計),地熱供暖期限 20 年,
298、共和縣恰卜恰鎮地區碳交易能形成 5400萬元收益;四是目前共和縣地熱供暖正在起步階段,望在項目建設、科研等方面給予資金支持。1301.32 西吉縣將臺堡鎮中心小學中深層地巖熱系統供熱項目一、項目基本情況一、項目基本情況項目名稱:西吉縣將臺堡鎮中心小學中深層地巖熱系統供熱項目建設單位:固原市生態環境局西吉分局建設規模:本項目供熱對象為西吉縣將臺堡鎮中心小學,總建筑面積 13215,包括學生宿舍 4700,教學及輔助用房 7176,學生食堂 614。項目設計供熱負荷 665kW,供暖末端為鋼制/鑄鐵壁掛散熱器,供暖期為每年 10 月 15 日至次年 4 月15 日,共 6 個月。項目建設一口中深層
299、地巖熱換熱孔,孔深 2500m;建設供熱機房一座,機房面積84,機房內主要設備包括中深層地巖熱主機一臺,用戶側循環泵兩臺,定壓補水裝置兩套,軟化水裝置一套及相關配套電氣、儀表、管道等附屬設施設備;對供電系統進行擴容;更換學校供暖主管網等。建設投資:項目建設總投資 550 萬元。運行時間:項目于 2022 年 10 月 15 日建成并投入運行。所在地概況:西吉縣 2020 年西吉縣城鄉居民人均可支配收入 14755.6 元,“十三五”年均增速 10.4%。城鎮居民人均可支配收入 28975.00 元,年均增長 7.7%;農村居民人均可支配收入 11791.5 元,年均增長 11.4%。農村居民人
300、均生活消費支出從 2015年 5780.6 元增加到 2020 年的 9580.6 元,年均增長 10.6%。從資源承載水平看,2021 年寧夏全區原煤產量 8632.9 萬 t,而煤炭消費量為 1.6億 t,煤炭缺口 7000 萬 t 以上。從環境容量來看,2021 年寧夏萬元 GDP 能耗、萬元GDP 用水量、萬元工業增加值用水量、二氧化硫、氮氧化物排放強度分別為全國平均水平的 3.54 倍、2.7 倍、5.8 倍、3.43 倍和 3.59 倍。面對與日俱增資源和環境壓力,要求寧夏必須著力優化能源結構,壓減煤炭消費,發展清潔能源。加快地熱能開發利用,可為寧夏調整能源結構、緩解能源供應壓力、
301、減輕大氣污染和建設美麗新寧夏提供一條切實可行的新途徑。西吉縣主要采用燃煤鍋爐和小鍋爐供暖。北方清潔取暖改造以來開始推廣可再生131能源取暖,可再生能源主要以生物質、空氣源熱泵為主。據相關報道西吉縣每年產生廢舊木材、農作物秸稈等約 15 萬 t,可加工生物質顆粒約 10 萬 t,能滿足約 2.5 萬農戶推廣生物質鍋爐取暖的需求,占全縣農村常住戶的 37%。該地區其他可再生能源還包括太陽能和地熱能,但太陽能僅僅用于生活熱水,占比很低,地熱能的開發近乎空白。二、技術路線及工藝流程二、技術路線及工藝流程1負荷情況本項目所在地為嚴寒氣候區,供暖季室外平均溫度-13.1、供暖室外計算溫度-13.2,供暖室
302、外平均溫度-1.9,室內設計溫度均為 18。本項目供熱對象為將臺堡鎮中心小學,總建筑面積 13215,其中學生宿舍 4700,教學及輔助用房 7176,學生食堂 614。供暖期為 6 個月(180 天),依據建筑特點供暖系統每天 24h 運行。項目設計熱負荷為 665kW,年供熱量約為 6497GJ。2技術路線2.1 技術思路將臺堡鎮中心小學前身是將臺堡鎮第一小學,是一所具有 90 年歷史的鄉級中心小學,2013 年遷至現校區,現占地面積 66700。學校原有供熱系統采用燃煤鍋爐,隨著國家“碳達峰、碳中和”戰略的深入實施,亟需采用清潔、低碳且穩定可靠的清潔供熱技術,破解傳統供暖方式受市政配套、
303、資源和政策條件限制的難題。項目選擇供熱熱源的技術思路如下:(1)利用清潔可再生能源。項目所在地是我國革命發源地也是紅色旅游勝地,對生態環境要求較高,燃煤等方式已不能適應發展要求,因此必須采用清潔可再生能源作為供暖熱源,符合國家雙碳戰略和生態環境保護的要求。(2)提高供熱管理水平。在安全可靠的基礎上,采用清潔能源,減少對傳統化石能源的消耗,選用國內先進技術和先進設備。(3)提高自動控制水平,減輕勞動強度,降低運行成本,發揮項目經濟效益和社會效益。132(4)集約利用土地資源。充分利用建筑本身和現有熱力管道,盡可能節約投資。結合以上地域特點、供熱要求、政策方向等綜合因素,本項目選擇以中深層地巖熱作
304、為供熱熱源。2.2 技術原理中深層地巖熱應用技術是通過在地下安裝同軸套管換熱器,從地下中深層巖土層取熱,再由地面專用設備系統向建筑物或末端供熱,解決人們對供熱、熱水、制冷及發電的能源需求。該技術“取熱不取水”將低品位的中深層地巖熱開發和利用轉變為高品位并加以利用,避免了直接開采地下熱水資源帶來的一系列問題。目前中深層地熱能開發供暖技術已成功在國內超過 2 億 m的建筑中進行了推廣使用,是典型的綠色低碳供暖技術。技術原理如下圖所示。圖圖 1中深層地巖熱供熱原理圖中深層地巖熱供熱原理圖中深層地巖熱技術最主要的特點是“井下換熱、取熱不取水”;“零污染、零碳排放”;對地下水、土壤等自然環境無干擾;不受
305、地域條件限制;不會因為地下熱水資源的枯竭而枯竭。單口換熱井直徑僅為 200mm,井位可在建筑物周邊靈活布置。該系統操作簡便、安全可靠、無人值守,對自然環境無干擾,用戶可自主調節、自主供熱,運營成本低廉,全系統與建筑物同壽命,符合國家低碳發展和清潔供暖等相關政策的支持方向。主要技術特點如下:(1)安全可靠地下換熱器采用特種鋼材制造,耐腐蝕、耐高溫、耐高壓,壽命與建筑壽命相133當(不小于 50 年),主機系統壽命 20 年??讖叫。?00mm),深度在 2500m 左右,對建筑地基無影響。全系統低溫低壓運行,無化學反應,系統穩定可靠、無安全隱患。系統換熱管道絲扣連接,鉆孔孔徑比換熱管徑大 6cm
306、 左右,且不完全垂直,在發生震動和地震時,有足夠的變形空間,管道全長在 2500m 左右,本身的彈性安全變形完全不受震動和地震影響。(2)自主供熱,靈活建設,適用范圍廣系統供熱不受氣候環境、燃氣熱力等外購能源的限制,可完全實現自主化供熱。系統自動化程度高,實現無人值守。就近取熱,地下中深層巖土熱能穩定,2000m 深處地溫普遍在 6070,通過供熱機組可將供熱溫度穩定在 50以上,適合大面積、分布式供熱需求。鉆孔位置可就近建筑物選定,比較靈活,一般不受場地條件制約。地熱井不占用地面面積,供熱機房占地面積較傳統鍋爐房小??筛鶕椖窟M度需要,分期、分布式建設,井位可在建筑物周邊靈活布置,可實現社區
307、、住宅小區乃至樓棟的分布式自主供熱。(3)運行經濟無長距離輸送動力能耗和沿程溫降損失能耗。一個換熱孔可提供 600700kW 的負荷,可滿足約 1.52 萬的居住建筑供熱需求。環保節能,全系統能效比 COP 值可達到 5.0 以上,用電負荷小,運行成本低廉。系統主要設備與建筑同壽命,維護保養和設備更換費用低。(4)節能環保無廢氣、廢液、廢渣排放,能量來自中深層地熱,碳減排效果顯著。系統與地下巖層物理隔離,只取熱不取水,對地上地下水環境均無干擾。2.3 技術適應性2.3.1 地熱資源具備開發利用條件(1)寧夏地區中深層地熱資源非常豐富。已探明的地熱資源有銀川平原地熱田、134衛寧平原以南牛首山羅
308、山沖斷帶地熱田、雙井樓房溝斷裂帶地熱田、廟山湖地熱田;同時從遠景來看衛寧北山地熱區、羅山山間平原地熱區、天環向斜地熱區、六盤山地熱區等也蘊藏著豐富的中低溫地熱資源。據自治區地質部門提供的資料,目前寧夏確定和推測的地熱儲區域共有 7 處。除銀川平原地熱田已經確定外,其余 6 處均分布在中衛固原一帶深大斷裂附近。寧夏地熱異常區分布如圖 2 所示。135圖圖 2寧夏回族自治區地熱能分布圖寧夏回族自治區地熱能分布圖136西吉縣位于六盤山東麓,處于六盤山地熱區,西吉地處寧夏西南部地熱田的核心地帶;據中國大陸地區大地熱流數據匯編(第二版)資料記載,西吉縣熱流值 67mW/m左右,地熱深度在 6000m 范
309、圍內,由此可以確定本項目所在地區含有較為豐富的中深層地熱資源,具備開發利用地熱能的基礎條件。(2)寧夏地區中深層地熱資源可用性條件好。1999 年,在寧夏衛寧盆地第一口水熱型地熱井鉆探成功,井深 3100m,井口出水溫度 67.5,出水量 1000m/d,熱水礦化度 17g/L。近幾年隨著商業熱水資源的開發,先后又成功完成了鎮北堡天沐地熱井和紅柳灣山莊地熱井、沙湖旅游區和大武口區中華奇石山文化旅游公園地熱井、興慶區掌鎮檀溪谷地熱井、沙溫泉地熱井和三沙源地熱井等 10 余口。(3)項目所在地具備開發利用地熱資源條件。固原至西吉沿線地層由老而新為:白堊紀六盤山系,底部為礫巖,礫石為火成巖、變質巖及
310、石灰巖;中部為紫紅色砂巖及頁巖;上部為青、灰、白、灰綠各色砂巖及頁巖為主,中間夾有薄層石灰巖。第三紀固原系,分布于六盤山背斜體兩翼,是一種磚紅色膠結不很堅密的砂礫巖系。洪積期黃土,黃土為淡黃色粉砂狀的風成壤土,不整合于老地層的侵蝕面上,無層理。近代沖積層,該層中有次生黃土及砂礫層,層次平整,未經變動。西吉縣地處西吉盆地,早白堊世的西吉盆地沉積了厚度超過 3000m 的沉積巖層。地質條件具備中深層地巖熱開發利用的條件。2.3.2 符合政策支持方向(1)與國家能源局關于因地制宜做好可再生能源供暖相關工作的通知(國能發新能20213 號)的相符性國家能源局關于因地制宜做好可再生能源供暖相關工作的通知
311、(國能發新能20213 號)指出,按照以集中與分散相結合的方式推進中深層地熱能供暖。在條件適宜的地區加大“井下換熱”技術推廣應用力度。(2)與關于農業農村減排固碳實施方案(農科教發20222 號)的相符性方案提出,到 2025 年,農業農村減排固碳與糧食安全、鄉村振興、農業農137村現代化統籌融合的格局基本形成,糧食和重要農產品供應保障更加有力,農業農村綠色低碳發展取得積極成效,農業生產結構和區域布局明顯優化,種植業、養殖業單位農產品排放強度穩中有降,農田土壤固碳能力增強,農業農村生產生活用能效率提升。因地制宜推廣應用生物質能、太陽能、風能、地熱能等綠色用能模式,增加農村地區清潔能源供應。推動
312、農村取暖炊事、農業生產加工等用能側可再生能源替代,強化能效提升。(3)與 加快農村能源轉型發展助力鄉村振興的實施意見(國能發規劃 202166 號)的通知的相符性2021 年 12 月 29 日,國家能源局、農業農村部、國家鄉村振興局關于印發加快農村能源轉型發展助力鄉村振興的實施意見(國能發規劃202166 號)的通知,通知指出:將能源綠色低碳發展作為鄉村振興的重要基礎和動力,統籌發展與安全,推動構建清潔低碳、多能融合的現代農村能源體系,全面提升農村用能質量,實現農村能源用得上、用得起、用得好,為鞏固拓展脫貧攻堅成果、全面推進鄉村振興提供堅強支撐。到 2025 年,建成一批農村能源綠色低碳試點
313、,風電、太陽能、生物質能、地熱能等占農村能源的比重持續提升,農村電網保障能力進一步增強,分布式可再生能源發展壯大,綠色低碳新模式新業態得到廣泛應用,新能源產業成為農村經濟的重要補充和農民增收的重要渠道,綠色、多元的農村能源體系加快形成。因地制宜推進地熱能供暖。在地熱資源豐富、面積較大的鄉鎮,優先開展地熱能集中供暖。利用地源熱泵,加快推廣淺層地熱能和中深層地熱資源開發利用,打造地熱能高效開發利用示范區。(4)與關于促進地熱能開發利用的若干意見(國能發新能規202143 號)的相符性意見指出:到 2025 年,各地基本建立起完善規范的地熱能開發利用管理流程,全國地熱能開發利用信息統計和監測體系基本
314、完善,地熱能供暖(制冷)面積比2020 年增加 50%,在資源條件好的地區建設一批地熱能發電示范項目;到 2035 年,地熱能供暖(制冷)面積比 2025 年翻一番。138(5)與寧夏回族自治區碳達峰實施方案(寧黨發202230 號)的相符性寧夏回族自治區碳達峰實施方案(寧黨發202230 號)以“服務全局、節約優先、雙輪驅動、協同聯動、防范風險”為總方針,指出要“積極探索推廣開展中深層地熱能供暖”“推動既有建筑節能改造。對具備節能改造價值和條件的既有建筑應改盡改,改造部分節能效果達到現行標準規定。到 2030 年,各地級市全部完成公共建筑節能改造任務,改造后實現整體能效提升 20%以上”?!?/p>
315、推廣生物質能資源化利用,優先采用太陽能、空氣源熱能、地熱能等解決用能需求?!?.3.3 滿足校園綠色低碳供暖需求當前,我國大氣污染形勢嚴峻,尤其冬季,北方地區的取暖需求更加重了霧霾天氣頻現,以可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出,已嚴重損害人民群眾的健康,隨著人們對環保意識的加強,群眾對健康、環境的要求不斷提高。因此,實施可再生能源應用試點示范項目迫在眉睫。西吉將臺堡鎮中心小學原采用燃煤鍋爐供暖,燃燒熱效率低,燃燒過程產生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵煤灰等污染物,嚴重污染了校園環境,可能對師生及周圍居民環境造成不利影響。采用可再生
316、能源滿足學校建筑供暖需求,可給師生營造一個溫暖安全的教育、工作、學習環境,符合當前民生及安全需要。3.系統配置3.1 供熱工藝流程中深層地巖熱系統熱水供暖采用間接利用方式,即采用中間換熱的方式。熱源端循環水為一次水,用戶端供暖循環水為二次水。兩路水通過地巖熱主機換熱,用戶端循環水從熱源端地巖熱熱水中換取的熱量送至用戶供暖。用戶端供回水溫度為60/45。其工藝流程為:熱源端將低溫水注入地下深層換熱器,通過換熱器將地下深處巖層的熱能導出,使低溫水加熱為高溫水,高溫水進入地巖熱主機經換熱降溫后,再注入地下深層換熱器進行循環;用戶端低溫供暖循環水經過地巖熱主機加熱后泵送至用戶使用。其中,進入地巖熱供熱
317、系統的自來水首先要經過軟化水裝置軟化后,送至軟139化水箱,再經過定壓補水裝置分別進入熱源端循環水系統和用戶端循環水系統。供熱系統原理圖見圖 3 所示。圖圖 3供熱系統原理圖供熱系統原理圖3.2 系統主要配置3.2.1 地巖熱換熱系統(1)換熱孔配置經計算,西吉縣將臺堡鎮中心小學 13215m建筑,供熱期最大熱負荷為約為665kW,按此確定熱源最大供熱負荷能力。根據現場踏勘、相關資料分析及經驗數據對比,初步設定中深層地巖熱換熱孔深度為 2500m、孔徑為 200mm,換熱孔穩定輸出功率約為 650kW。按照項目總供暖熱負荷及當地平均地溫梯度,初步確定設置 1 口換熱井即可滿足用熱需求。中深層地
318、巖熱換熱系統主要配置見下表。序號名稱配置1中深層地巖熱換熱孔數量1口2中深層地巖熱換熱器數量1套3地巖熱換熱孔有效深度2557m4地巖熱換熱孔孔徑200mm(2)成孔工藝采用 ZJ-30 型鉆機進行鉆孔,先采用 346mm 牙輪鉆頭鉆進,至孔深約 60m(深日140度根據地層狀況調整)時一開完鉆,下入273mm 導管。二次開鉆,采用 220mmPDC鉆頭開鉆,連續鉆至井深 2500m,然后下入地巖熱換熱設備系統。3.2.2 供熱機房配置根據供熱建筑分布及熱負荷情況,本項目需新建 1 座主機房。供熱機房內配置中深層地巖熱主機 1 臺,主機制熱能力 735kW,主機最大用電功率 142kW。其他附
319、屬設備包括用戶側供暖循環泵 2 臺、定壓補水裝置 2 套、軟水設備1 套,供熱站主要設備配置見下表所示。序號設備名稱參數數量備注1地巖熱機組QR=735kW,NR=142kW1臺單制熱2供熱循環泵Q=65m3/h,H=20m,N=7.5kW2臺1用1備3定壓補水裝置Q=3m3/h,H=24m,N=1kW1套用戶側4定壓補水裝置Q=3m3/h,H=50m,N=1kW1套熱源側5軟水系統包含軟水器、水箱1套3.2.3 換熱系統連接管網換熱系統連接管網為地巖熱換熱孔與主機房之間的連接管網,不包括用戶側末端管網。(1)連接管網形式直埋敷設方式土方量和工程量均較小,且施工方便工期短,本工程連接管網采用直
320、埋敷設方式,敷設深度不小于 1.22m。(2)管網布置根據現場情況,結合地巖熱換熱孔及主機房的相對位置,管網不穿越道路,力求敷設管線短、直,保證管網運行安全、經濟合理、維修方便的原則進行熱力管網布置。(3)管道熱補償本項目供熱管道的敷設采用直埋冷安裝敷設方式,根據連接管網走向,盡量利用自然補償。(4)管道材料根據管內供熱介質參數較低(溫度150,壓力1.6MPa)的特點,公稱直徑DN300mm 時,選用無縫鋼管,鋼管材質選用 20#鋼;DN300mm 時選用螺旋埋弧141焊縫鋼管,鋼管材質選用 Q235-B 鋼。(5)保溫材料連接管網聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管,并配備相應的管道附件如三通、彎
321、頭及保溫管接頭材料。保溫材料與鋼管緊密結合有效隔絕了鋼管外表面與空氣、水的接觸,具有良好的防腐性能。聚氨酯泡沫塑料導熱系數小,具有保溫性能好散熱損失小的優點。預制直埋保溫管性能參數應滿足高密度聚乙烯外護管聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管CJ/T114-2000 的有關要求(耐溫 140)。(6)附件管道分支線上均安裝閥門,閥門采用金屬硬密封鋼制閥門。管道與補償器采用焊接連接,管道和閥門采用法蘭連接。3.3 系統性能中深層地巖熱系統分中深層地巖熱換熱孔系統、地巖熱主機系統、自動控制系統三大部分。中深層地巖熱換熱孔內安裝同軸套管換熱器,同軸套管換熱器外套管材質為特殊合金鋼,具有很強的耐腐蝕性、耐候性和
322、強度,其設計壽命為 50 年;中深層地巖熱主機為高性能機電設備,其 COP 在 5.0 以上、設計壽命為 20 年;連接管網為熱水管道,其設計壽命為 25 年。3.4 自動控制系統3.4.1 控制系統目的本項目自控控制系統引入人工智能 AI 模型機器學習算法,對供熱負荷、氣象參數、建筑特性及實際用能狀況等進行預測,在此基礎上進行供熱系統設備的 AI 智能優化控制,可使系統 COP(節能性)整體最大化。在任何不同的負荷條件下,本能源站自控系統實現以下控制目的:(1)在設計日負荷條件下,系統能夠滿足末端用戶的供熱需求。(2)針對冬季熱負荷的需求制定不同的控制策略,最大限度地降低運行費用(在不同負荷
323、條件下,制定不同的運行策略)。(3)通過對室外氣象條件的采集,進行計算分析,優化運行策略。根據溫度傳感器來判斷運行工況。142(4)通過對系統各參數的監控,合理啟停各類設備,使所有設備運行狀態良好,經濟效益顯著。3.4.2 控制系統功能(1)工藝設備的自動控制工藝設備運行節能的控制策略,含供熱系統;供熱循環水泵系統的控制策略;最不利壓差環節的確定與變頻設備的控制方式。(2)系統控制功能中深層地巖熱機組的負荷判斷與自動加載、卸載;控制熱源側與用戶側出水溫度;控制末端管網的流量平衡;控制地巖熱系統補水泵的啟停;設備聯鎖控制、系統故障報警。(3)系統監視功能室外空氣干、濕球溫度及相對濕度;地巖熱機組
324、的啟/停及運行狀態;供熱系統供回水溫度、壓力、流量;地巖熱機組的出水溫度、壓力、流量;水處理設備、定壓補水裝置的運行狀態、補水量。(4)系統能源計量功能用戶側供熱瞬時功率、累計供熱量、供回水溫度及流量;熱源側供熱瞬時功率、累計供熱量、供回水溫度及流量;地巖熱機組電流、功率、負荷;地巖熱機組用電量、循環水泵用電量;系統補水量。(5)系統數據存儲功能供熱末端高峰負荷、逐時熱負荷曲線;143中深層地巖熱機組最大制熱效率;供熱系統每日、每周、每月、每年供熱情況,末端用戶耗能情況;實測氣象參數;主要設備使用時數、耗電量;系統電量的實時統計和歷史記錄。(6)故障報警參數超限報警、設備故障報警、用戶誤操作報
325、警、防凍報警等。4.運行情況4.1 供熱運行概況依據項目所在地氣象條件及供熱要求,項目于 2022 年 10 月 15 日建成并投入運行。供暖期間所有末端建筑保持室內溫度均保持 18以上,用戶側供水壓力保持在0.4MPa,供回水壓差約為 0.25MPa,熱源側供水壓力保持在 0.8MPa,供回水壓差約為 0.5MPa。運行期間連續對用戶側的供熱功率、熱源側取熱功率、供水溫度、室外溫度等參數進行測試采集。運行初期熱源側出口溫度平均為 33.6,運行四個月后熱源側出口溫度平均值為 27.7;運行初期熱源側入口溫度平均為 20.4,運行四個月后熱源側入口溫度平均值為 15.9。測試期間熱源側溫度變化
326、見圖 3 所示。圖圖 4測試期間熱源側溫度變化曲線測試期間熱源側溫度變化曲線4.2 供熱能效144依據前期設計,項目平均熱負荷為 665kW,運行期間同樣對系統功率進行連續測試,測試數據顯示:運行中用戶側供熱功率最高達 805kW,熱源側輸出功率最高達674kW;用戶側平均功率為 559.5kW;熱源側平均功率 547.9kW。熱源側功率與用戶側功率變化規律一致,均隨外界氣溫變化且均存在一定的滯后性。運行期間功率與供熱溫度變化見圖 5 所示。圖圖 5測試期間系統功率變化曲線測試期間系統功率變化曲線通過對運行數據分析計算,20222023 年供暖季中深層地巖熱系統供熱量為5126.91GJ,地巖
327、熱主機 COP 平均值為 5.21,系統能效 SCOP(包含主機、用戶側循環泵、熱源側循環泵)平均值為 4.66。系統運行輸入功率及能效值變化趨勢見圖 6 所示。圖圖 6系統能效變化趨勢系統能效變化趨勢1454.3 運行費用本項目用電單價為 0.4963 元/kWh,依據項目耗電量 182232kWh 計算,運行四個月后項目運行費用為 90441.7 元,項目所在地實際供暖周期為 6 個月,由此計算整個供暖季的運行費用為 135662.6 元,平均運行單價為 1.71 元/m月。熱源改造前,項目采用燃煤鍋爐供熱,單個供暖季消耗燃煤約 400t,燃煤集中采購價格為 1436 元/t,運行耗電約為
328、 5200 元/月,鍋爐運行過程中需兩人輪流值守,人工費為 4000 元/人月,由此計算燃煤鍋爐單個供暖季運行總費用為 653600 元。不同供暖方式供暖費用對比見表 5 所示。表 5不同供暖方式運行費用對比燃煤鍋爐中深層地巖熱運行電費(元/供暖季)31200135662.6燃料費(元/供暖季)5744000人工費(元/供暖季)480000運行總費用(元/供暖季)653600135662.6運行單價(元/月)8.241.71由以上數據可以得出,本項目將原燃煤鍋爐供熱方式改為中深層地巖熱后,每個供暖季可節約運行費用 517937.4 萬元,運行單價降低 6.53 元/月,降低幅度達 79%,具有
329、明顯的經濟效益。三、經營模式三、經營模式本項目投資方式政府財政投資,項目建成后固定資產移交學校管理,縣教育局仍按之前采用燃煤鍋爐供熱方式核撥學校取暖費用,節約的 50 萬元取暖費可用于學校建設與辦學條件改善項目。四、效益分析四、效益分析1.經濟效益本項目建設投資 550 萬元,經財務分析:項目總投資收益率 2.66%;年均利潤總額 17.32 萬元。正常供暖期間運行費用約為 13.6 萬元,供暖運行單價為 1.71 元/月,遠低于當地市政供暖收費標準 4.9 元/月。相比于原有燃煤鍋爐供暖方式,年可節約費用146約 51.8 萬元。原燃煤鍋爐建設投資約 200 萬元,運行 8.7 年后可完全收
330、回增量投資,具有良好的經濟效益。2.環保效益生態文明建設是二十大以來我國現代化建設的重要內容,事關千家萬戶和每個人的切身利益,是重大的社會問題和政治問題,更是重大的民生問題。利用可再生能源供暖是我國調整能源結構、實現節能減排、合理控制能源消費總量的迫切需要,是完成非化石能源利用目標、建設清潔低碳社會、實現能源可持續發展的必然選擇。中深層地巖熱系統供熱項目獲得的能量來自地熱能,在運行過程中沒有廢水、廢氣、廢渣等污染物的排放,有利于改善項目周邊環境。本項目整個供暖季的供熱量為 5126.91GJ,其年可以替代標準煤約 323.12t,減少CO2排放約 798.12t,減少 SO2排放約 6.46t
331、,減少粉塵排放約 3.23t,明顯改善校園內的環境質量,具有良好的環保效益。本項目由于環保效益顯著,符合西吉縣大氣環境改善的相關政策規劃,因此在本項目建設過程中,獲得了西吉縣生態環境分局的大力支持。3.社會效益冬季供熱是我國北方居民辦公和生活的基本保障,作為社會公益事業,其創造的價值遠遠高于項目本身創造的經濟效益。本項目建成投產后從根本上解決了將臺堡鎮中心小學冬季供暖,為師生提供溫暖、適宜的教學環境。中深層地巖熱新能源供暖技術經過近幾年的探索與實路,技術路線已趨成熟,在北京、河北、陜西、甘肅、內蒙古等地大面積應用,但在寧夏地區尚屬首次應用,在本地區的示范帶動作用明顯。中深層地巖熱技術推動了供熱
332、的科技化進程,提高了供熱的運營效率,符合我國政府堅持自主創新的政策,可提升我國相關領域的科技實力。中深層地巖熱供熱項目的建設可有效滿足當前市場需求,促進我國低碳環保產業及相關產業鏈快速發展,對促進經濟社會可持續發展有著長遠的意義。五、突出亮點五、突出亮點本項目是中深層地巖熱技術在寧夏地區的首個應用案例,填補了寧夏中深層地熱能開發利用的空白,開辟了寧夏可再生能源供暖的新領域。項目主要亮點在于以下幾147個方面:1.取熱效率高,全系統運行成本低廉,適合大面積推廣應用由于熱源側地熱能品位較高,持續穩定,熱泵機組 COP 值大于 5.0,供暖平均運行成本約為 1.71 元/月,相較于集中供暖 4.9
333、元/月、淺層土壤源熱泵 4 元/月、空氣源熱泵 7 元/月、電鍋爐 10 元/月、天然氣鍋爐 8 元/月的運行成本,經濟效益非??捎^,是一種真正能讓老百姓用得起的可再生能源供暖技術。2.中深層地巖熱供暖在非供暖期地溫恢復快,具備循環永續利用能力中深層地巖熱熱源來自地球內部熔融巖漿和放射性物質的衰變,蘊含量巨大,地熱恢復快,工程實踐驗證,供暖期結束后 3 個月內地溫全面恢復,達到循環永續利用。淺層地熱能來自太陽輻射對地表土壤的加熱,寒區供暖熱負荷大,供暖期長,制冷需求有限,淺層地熱能長期取熱造成的冷堆積問題影響熱泵機組的能效比。3.取熱不取水技術解決了水熱型地熱能利用時的地下水回灌、投資成本增大,地下水位下降等難題國家政策規定抽取地下水,除需辦理采礦證和取水證外,必須做到同層回灌,但回灌技術難度很大,另外還需再建設回灌井,造成投資成本增大。4.取熱孔小,且先進的固井技術對地質結構和地下水層無