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地熱能創新融合發展正當時

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  來源:《地源熱泵》雜志    作者:代海雷   發布日期:2019-10-18
核心提示:與會專家指出,地熱能發展要因地制宜、因時制宜、因事制宜。地熱能要融入能源綜合利用系統中,與其他能源利用形式協同發展,為促進清潔能源融合發展注入正能量。
      清潔取暖是關系數億人的民生、民心問題。眼下,北方地區開始進入供暖籌備期。地熱能作為一種低碳清潔環保能源,在政策驅動和市場影響下,地熱能的開發利用逐漸被社會大眾理解、熟知和接受。8月19日-21日,“華清榮益•2019第十一屆中國國際地源熱泵行業高層論壇”在北京成功召開,與會嘉賓共同探討交流了地熱能供暖的有益經驗及突出問題,把脈行業未來發展方向。


      作為引領地源熱泵行業發展風向標的會議,本屆論壇聚集了中國工程院院士曹耀峰、中國科學院院士汪集旸、中國地源熱泵產業聯盟理事長方肇洪等業內權威專家,以及國內外政府官員、行業學者、企業代表等。與會專家指出,地熱能發展要因地制宜、因時制宜、因事制宜。地熱能要融入能源綜合利用系統中,與其他能源利用形式協同發展,為促進清潔能源融合發展注入正能量。

      清潔高效供暖需從能源系統整體構架著手

      清潔取暖是指利用天然氣、電、地熱、生物質、太陽能、工業余熱等清潔化能源,通過高效用能系統實現低排放、低能耗的取暖方式,包含以降低污染物排放和能源消耗為目標的取暖全過程。業內人士認為,“達到清潔高效供暖的目的,需采用耦合能源系統,從能源系統整體構架著手。”

      國家發改委能源研究所能源可持續發展研究中心主任康艷兵在會上指出,“清潔高效供暖”不僅僅是局部的清潔,也不僅僅是片面的高效經濟,而是要從全局的高度、從整個能源系統角度、從全生命周期視角,對所有可能的供暖方式進行比較分析和科學論證后,最終得到的最科學合理供暖方式才是“清潔供暖”。

      如何實現清潔供暖?天津市建筑設計院伍小亭總工給出了自己的答案:減少供暖終端能量與品位需求——建筑節能、按需調節、低溫供暖;減少供暖過程能量損失——降低系統規模、提高管網質量、避免“超品位”供熱。在伍小亭總工看來,“能源利用環節‘不清潔’,會使清潔能源只是字面上的清潔。”

    “我們不僅僅要看熱泵方式的本身,還應該關注整個系統,包括末端的問題,不僅要看當前的情況,也要關注全生命周期。”康艷兵認為在關注能源整體系統的同時,還要著力提升行業技術水平,提高產品質量,“雖然說現在有一些技術問題已經解決了,我覺得技術問題永遠在路上。”

      康艷兵以中央空調末端產品風機盤管為例,他表示,有的企業生產的風機盤管噪音很大,國家進入高質量發展階段,哪怕產品投入高一點,賣貴一點,但就沒有噪音,“這是我們未來的追求,要追求高精尖的東西,而不是原來粗放式的發展,要通過科技創新提高行業發展的質量和品質”。

      就項目具體應用而言,康艷兵強調,“要分類實施、因地制宜,科學選擇技術路線。”他表示,全國南方和北方、城鎮與農村、住宅與商業樓所采取的供暖技術路線是不同的。對于北方城鎮來說,以城鎮的集中供熱更合適,發揮好熱電聯產能力,充分利用余熱及蓄熱調峰作用。在農村要考慮到老百姓具體的承受能力,要適合。對于大型公共建筑來講,采暖負荷小,需修改設計規范。

      中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心主任李寧波表示,我國南方以制冷空調為主,多輔以冷卻塔等補充散熱設備;北方則以供暖空調為主,多輔以深層地熱、太陽能、鍋爐、電熱器等補充加熱設備。


      “地熱+”多能互補深度融合,助力產業升級

      地熱能開發利用在強調“因地制宜”的同時,積極推動地熱能多元化利用,已成為行業發展的方向。

      國家發展改革委和國家能源局聯合下發的《關于推進多能互補集成優化示范工程的實施意見》中指出,在新城鎮、新產業園區、新建大型公用設施等新增用能區域,加強終端供能系統統籌規劃和一體化建設,因地制宜實施傳統能源與風能、太陽能、地熱能、生物質能等能源的協同開發利用。

      建設多能互補集成優化工程提出了宏大的目標:到2020年,各省(區、市)新建產業園區采用終端一體化集成供能系統的比例達到50%左右,既有產業園區實施能源綜合梯級利用改造的比例達到30%左右。

      華中科技大學地源熱泵研究所所長胡平放在演講中指出,多能互補系統的一個重要特征是供能端和用能端存在多種不同能流系統的耦合,各系統模型不同,特性差異大,且具有不同的建模和分析方法。就地熱能與其它清潔能源集成利用模型建立而言,他指出,“應根據地熱供能量、各種清潔能源供能量與建筑總需求量之間的能量平衡關系,建立地熱與多種清潔能源利用耦合數學模型。”

      被譽為“綠色新國門”的北京大興國際機場是目前國內最大多能互補地源熱泵工程,該項目可再生能源利用主要包括太陽能光伏發電、淺層地熱、污水源熱量、煙氣余熱等,通過利用多能互補、智能耦合的方式,把地源熱泵、煙氣余熱回收熱泵以及污水源熱泵進行了多能耦合,形成穩定可靠的復合式系統,可滿足257萬平方米建筑的冬季供暖和夏季制冷需求。

      同樣備受關注的“2019中國北京世界園藝博覽會”三大主體建筑采用“地熱兩能+水蓄能+常規能源調峰”的能源方案,向世界展示了我國綠色發展新理念和生態文明建設成果。作為項目的施工建設者,北京華清榮益地能科技開發有限公司技術部部長孫志亮在會上介紹了世園會空調系統建設運營情況,該項目設置了3座能源站,共鉆鑿100米深換熱孔2170個及2眼深層地熱井。“地熱能結合地源熱泵給大型場館供暖制冷這是很好的選擇方案,項目還特別利用了谷電蓄能和調峰,考慮的很周到。“與會者這樣評價說。

      基于因地制宜,多能互補的思路,李寧波提出以淺層地熱能為主,多種能源相結合的供能形式。概況為“四個結合”:深淺結合、調蓄結合、天地結合、表里結合,他表示多種能源的綜合應用可提升整體系統的經濟性和運行可靠性。


      強化地源熱泵復合能力,擴大應用覆蓋范圍

      基于單一利用地熱、淺層地溫能以及再生水熱能資源存在的局限性,兩種或三種方式的系統結合已逐漸被推廣和大范圍應用。

      中信建筑設計研究總院有限公司副總工程師陳焰華介紹,多種能源之間相互補充和梯級利用,達到1+1大于2的效果。包含面向需求側的供冷、供熱和供生活熱水等多種用能需求互補以及面向供給側的多種資源組合,實現多能互補協同供應。“區域能源的綜合利用就能夠因地制宜地與可再生能源利用相結合,實現區域能源供應的清潔、高效、低碳、安全,實現各種能源的平衡、互補和發揮其綜合效益。”陳焰華說。

      區域能源的內涵不斷深化,從區域能源的定義出發,李寧波提出了“區域地熱能”概念。“在目前工藝條件下,通過合理的開發技術和手段,能夠獲取經濟實用的地熱能,并且可以有機融入區域能源綜合利用系統。”李寧波表示,從能源供給端到使用端,實現高度的環節統一與智慧管理,在一定范圍內形成資源節約、經濟性好、持續和保障性高的能源供給鏈,滿足區內不同的用能需求。

      地熱能已開始在區域能源領域發揮積極作用。以雄安新區地熱供暖為例,截至2018年年底,雄安新區的雄縣和容城地熱供暖面積達700萬平方米,基本實現了雄縣、容城縣城區地熱集中供暖全覆蓋,形成了統一政策、統一管理、統一規劃、統一開發的“雄縣模式”,李寧波認為這是一個典型的區域供熱案例。

      南京市建筑設計院暖通總工張建忠認為,地源熱泵系統可以讓空調系統更加節能,而地源熱泵系統如果加上其他好的系統可以讓地源熱泵技術更加豐富。他以南京河西G51地塊項目為實例介紹了“地源熱泵+水源多聯式空調技術住宅應用”。據介紹,此項目采用了地埋管+冷卻塔輔助冷卻、水源多聯式空調、地源熱泵熱水系統+熱回收技術,綜合應用了多種技術,實現多能互補協同供應。該項目被評為南京市可再生能源應用示范項目。

      就復合地源熱泵系統應用而言,山東建筑大學地源熱泵研究所所長刁乃仁表示,“地源熱泵要增強與城市集中供熱復合能力。變‘冤家’為‘親家’,與城市集中供熱復合,充分發揮集中供熱優勢,優勢互補。”與單一熱源相比,這樣地源熱泵系統可承擔基本負荷,占用地下空間減少,初投資降低,承擔冷熱負荷量可觀,市場競爭力增強,可應用范圍擴大。 

      與過去地熱能開發利用相比,近年來,地源熱泵系統更大、更復雜,能源利用區域性、融合性更強,創新性、技術性、管理模式要求也越來越高,這更需要地熱能從業者將管理、資源、資本、施工、技術、運營等基礎性工作做扎實、做牢固。與會嘉賓表示,地熱能憑借其資源儲量大、綠色低碳、清潔環保等優勢,在未來清潔能源綜合開發利用中將大有可為。(文/代海雷)

責編:dhl
 
 
 
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