促進城市綠色發(fā)展的關鍵技術之一：電能替代

2017-11-09 16:03:28 能源評論　點擊量：評論 (0)

探索城市綠色發(fā)展的兩大關鍵技術節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保、可持續(xù)是城市綠色發(fā)展的目標，也是未來城市的發(fā)展方向。國內外城市能源利用研究和城市建設實踐經(jīng)驗表明，將新型能源科技與現(xiàn)代城市建設結合，能夠突破資源節(jié)約

探索城市綠色發(fā)展的兩大關鍵技術

節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保、可持續(xù)是城市綠色發(fā)展的目標，也是未來城市的發(fā)展方向。國內外城市能源利用研究和城市建設實踐經(jīng)驗表明，將新型能源科技與現(xiàn)代城市建設結合，能夠突破資源節(jié)約與傳統(tǒng)城市建設間的隔膜，促進能源的集約化利用，可以有效提高城市的能源利用效率，促進城市能源的合理配置和高效利用，提升城市的減排效果，同時能夠將生態(tài)集約的生活方式融入城市居民生活，提升居民對城市綠色發(fā)展的參與度。在探索城市綠色發(fā)展新道路過程中，必須消化吸收再創(chuàng)新國內外先進技術和產(chǎn)品，同時增強研發(fā)和產(chǎn)學研能力，并最大限度地結合當?shù)貙嶋H情況進行集成創(chuàng)新，實現(xiàn)城市的綠色發(fā)展。

目前，智能能源站集成技術和電能替代技術作為城市能源科技變革的代表，以其環(huán)境友好、經(jīng)濟效益突出、對城市綠色發(fā)展支撐能力強和易推廣等特點受到了國內外眾多專家、學者和城市建設部門的注意。與此同時，這些能源新技術的應用需要統(tǒng)籌規(guī)劃，考慮城市能源的基礎、稟賦、存在的問題和需求特點，才能有針對性地規(guī)劃好城市能源技術變革的實現(xiàn)路徑。

智能能源站促進城市能效提升

智能能源站是利用電纜和管網(wǎng)系統(tǒng)向一定范圍的城市區(qū)域內同時提供電力、蒸汽、熱水和空調用冷水的綜合能源加工廠。典型的能源站采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式運行，燃燒天然氣推動燃氣輪機發(fā)電，發(fā)電后約500℃的煙氣再產(chǎn)生蒸汽給熱用戶或通過吸收式制冷機提供空調冷水，實現(xiàn)能源的梯級利用。

近年來，在我國的北京、上海、廣東已有十幾個智能能源站供能系統(tǒng)投入運行，通過智能能源站實現(xiàn)了城市的綠色用能。能源站集成的節(jié)能技術包括地源熱泵、光伏發(fā)電等可再生能源技術，水蓄能、燃氣三聯(lián)供等清潔能源和節(jié)能技術，并輔以電制冷、市政熱源等傳統(tǒng)能源技術，實現(xiàn)可再生能源、清潔能源和傳統(tǒng)能源的充分高效科學耦合，讓傳統(tǒng)能源與可再生能源混搭使用，且會隨環(huán)境變化自動調節(jié)，實現(xiàn)節(jié)能最大化。

智能能源站集成清潔能源供能技術。

夜間低電價時段智能能源站可以啟動蓄能模式，邊供暖邊通過地源熱泵向蓄能罐蓄熱;白天高電價時段，智能能源站優(yōu)先利用蓄能罐供暖，然后根據(jù)負荷需求變化自動啟動燃氣三聯(lián)供系統(tǒng)補充，如遇寒冷天氣或用電高峰則會自動啟動燃氣三聯(lián)供與地源熱泵聯(lián)合供暖，極寒天氣就會再加上市政供暖。

經(jīng)計算，與常規(guī)能源利用方式相比，一個園區(qū)級的智能能源站通過集成水蓄能、燃氣三聯(lián)供等清潔能源供能技術每年可節(jié)約標準煤1904噸、減少二氧化碳排放4971噸、減少二氧化硫排放46噸、節(jié)約用水1萬噸，相當于種植了27公頃森林。

智能能源站集成地源熱泵技術。

能源站集成的地源熱泵技術將淺層地熱資源既用于供熱又用于制冷，即冬季把土壤中的熱量“取”出來供給室內采暖;夏季把室內熱量“取”出來釋放到地下土壤中，達到制冷的效果。能源站集成的地源熱泵消耗1千瓦時的能量，周圍居民用戶可以得到4千瓦時以上的熱量或冷量。通過采用地源熱泵技術，能源站周邊居民屋內能夠始終保持冬暖夏涼，使得室內的溫度恒定保持在20～26℃，濕度常年維持在40～60%，既不干燥也不潮濕，即使戶外艷陽高照，居民房間里依然涼爽舒適。

智能能源站集成可再生能源利用技術。

城市的綠色發(fā)展要依靠可再生能源發(fā)電，其中一部分就是通過集成在能源站建筑頂?shù)墓夥姵匕灏l(fā)電產(chǎn)生的。在此基礎上，需要努力探索市場化的、可持續(xù)的運營機制，大力發(fā)展風能、太陽能、生物質能等可再生能源對能源站周邊城市居民供能，建立新能源與常規(guī)能源相互銜接、相互補充的能源供應體系。

電能替代促進城市節(jié)能減排

目前，使用相對清潔、可再生的電能逐步替代各行業(yè)中煤炭、石油的使用在治霾壓力較大的地區(qū)得到了積極推行。城市在發(fā)展的過程中應該考慮城市能源利用的基礎、存在的問題和需求特點，根據(jù)需求選取制造業(yè)的以電代煤、船舶領域的以電代油等電能替代技術或電采暖技術。

以電代煤減排效果明顯。

無論是從節(jié)約傳統(tǒng)能源角度，還是從減少大氣污染物排放、治理霧霾角度，使用電能替代都是當前最為理想的選擇。這些電能替代項目包括電鍋爐、地源熱泵、空氣源熱泵、電動汽車、軌道交通等，以電代煤在這其中最具示范性和代表性。城市在發(fā)展過程中可以根據(jù)自身產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程，制定適合自身發(fā)展的以電代煤計劃，如對鑄造型企業(yè)實施燃煤沖天爐改造為電窯爐，服務于鑄造企業(yè)用能升級的同時能夠降低各類污染物的排放。

以電代油降低污染排放。

以電代油是推廣電能替代，減少污染物排放的又一渠道。港口城市可以與電力公司、海事局等進行合作，通過對港口專用碼頭及海岸線沿岸散貨輪碼頭推廣岸基供電，可以減少輪船靠泊期間自行發(fā)電燃油消耗，減少二氧化碳排放;公共交通需求較大的城市可以進一步加強電動汽車的發(fā)展，增加電動公交車數(shù)量和總行駛里程，進而能夠大幅減少燃油消耗，降低城市區(qū)域的污染氣體排放。

電采暖經(jīng)濟社會效益突出。

我國北方冬季供暖燃煤消耗巨大，成為加重空氣負擔的重要因素。目前在北京、天津、長春、哈爾濱等地都進行了電采暖試點，供能需求較大的城市可以在原有燃氣、地熱等替代燃煤鍋爐的基礎上，逐步推廣電采暖，特別是重點在供熱管網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)未到達的城鄉(xiāng)結合部和農(nóng)村地區(qū)推進電采暖。

盡管傳統(tǒng)燃煤集中供暖方式仍占據(jù)主流，但在實踐中，電采暖技術已逐漸成熟，尤其是在供熱性能和經(jīng)濟性兩方面優(yōu)勢突出，可在城市綠色發(fā)展的過程中逐漸完成替代原燃煤集中供暖方式。

第一，從供熱性能角度看，采用電供熱不但施工方便，而且技術成熟，可以媲美傳統(tǒng)的燃煤供暖。在有條件的住宅小區(qū)和學校，電采暖可以采用電熱膜方式，電熱膜敷設在地面，具有熱效率高、控制靈活等優(yōu)點，同時抗潮濕、耐高壓，使用年限與建筑物同齡，具有較高安全性，適合新建住宅小區(qū)供暖配套。

第二，從經(jīng)濟效益角度看，電供熱成本可以被社會所接受。以電熱膜供熱為例，建設成本大約為每平方米160元，比集中供熱每平方米少65元。供熱成本一個采暖季為每平方米33.2元，比燃氣供熱每平方米少17.1元，僅比燃煤供熱每平方米多8.2元，這一差距可通過環(huán)保補貼政策進一步提高經(jīng)濟性。同時，電采暖具有分戶分室和區(qū)域控制的優(yōu)勢，用戶完全可通過自行調節(jié)進一步降低采暖成本。

目前，我國已有多個城市在綠色發(fā)展的過程中已取得了良好的成果，在這來之不易的成績背后，智能能源站集成技術和電能替代技術作為城市能源科技變革的代表，發(fā)揮了巨大作用，并將繼續(xù)支持城市清潔、低碳發(fā)展。與此同時，必須消化吸收再創(chuàng)新國內外其他各類先進能源技術，同時增強研發(fā)和產(chǎn)學研能力，并最大限度地結合當?shù)貙嶋H情況進行集成創(chuàng)新，并將能源新技術應用到城市建設中，以實現(xiàn)城市綠色可持續(xù)發(fā)展的目標。

(作者系東南大學電氣工程學院院長、教授、博士生導師)

原標題:【技術驅動·能源變革驅動城市發(fā)展源動力】探索城市綠色發(fā)展的兩大關鍵技術