滕小果：北京城市副中心6#能源站綠色能源耦合案例

編者按：“第二十屆中國分布式能源國際論壇”于2024年10月29日在北京召開(kāi)，本次大會(huì )由由中國能源研究會(huì )指導，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)委會(huì )、中國能源網(wǎng)主辦。會(huì )上，北京燃氣能源發(fā)展有限公司副經(jīng)理滕小果做了主題為《北京城市副中心6#能源站綠色能源耦合案例》的報告。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

非常感謝主辦方提供這次機會(huì )，讓我們有機會(huì )分享北京城市副中心6號站的綠色能源耦合案例。

北京城市副中心6號站的項目，大致供能面積12個(gè)地塊，總面積大約56萬(wàn)平方米。項目要求實(shí)現60%的可再生能源裝機比例，并確?？偟目稍偕茉垂砍^(guò)80%。為此，我們制定了多能協(xié)同智能耦合的方案，該方案優(yōu)先考慮利用可再生能源，即地源熱泵，并將其與三聯(lián)供系統進(jìn)行耦合，同時(shí)輔以普通能源的補充。

冬季供暖主要由三個(gè)核心供能系統構成。最上層是6臺地源熱泵系統，它們與蓄能水池協(xié)同工作，其中蓄能水池主要用于儲存可再生能源產(chǎn)生的熱能。中間部分是天然氣的冷熱電三聯(lián)供系統，而下層則是作為補充的燃氣鍋爐。

夏季的制冷情況主要分為兩個(gè)，一個(gè)是地源熱泵供冷，另一個(gè)是天然氣三聯(lián)供系統。

整個(gè)耦合過(guò)程中突出講一個(gè)亮點(diǎn)，如何將燃氣三聯(lián)供和地源熱泵耦合起來(lái)，正常的地源熱泵在北京市運行時(shí)是在寒冷的季節，如果地熱取得較多，地溫降下來(lái)時(shí)，容易產(chǎn)生停機保護，與三聯(lián)供耦合之后，把三聯(lián)供剩下的煙氣，大概80攝氏度的煙氣和地源熱泵的進(jìn)水進(jìn)行耦合，相當于提升了地源熱泵系統整體的能效，同時(shí)也避免了停機保護。

我們對整個(gè)溫度區間進(jìn)行了合理的梯級利用規劃。對于寶貴的天然氣資源，我們采取了以下策略：在溫度超過(guò)1000攝氏度的階段，主要用于發(fā)電;而在1200～500攝氏度區間內，主要用于供熱和供冷;當溫度降至180攝氏度以下時(shí)，則進(jìn)行低溫供暖。

我們將鍋爐產(chǎn)生的煙氣和發(fā)電機的余煙與地源熱泵的進(jìn)水進(jìn)行了耦合處理，有效地將煙氣的溫度降低到了30攝氏度以下，因此在冬季運行時(shí)，不會(huì )出現白煙。

鑒于整個(gè)系統的復雜性，為確保項目的順利運行，我們對運行策略進(jìn)行了多輪探討，最終制定了25種運行策略。這些策略通過(guò)智慧平臺實(shí)現了實(shí)時(shí)的優(yōu)化調度。自2020年正式供能以來(lái)，項目整體能效表現優(yōu)異。通常，行業(yè)標準中地源熱泵制熱的效率約為3.0%，而該項目在主要依賴(lài)地源熱泵運行的情況下，系統能效高達5.23%。

我們對項目實(shí)際的碳排放情況進(jìn)行了綜合對比分析，主要考慮了三種方案：一是我們當前采用的多能協(xié)同智能耦合系統，二是單獨采用地源熱泵系統，三是常規的供能系統。經(jīng)過(guò)智慧運營(yíng)平臺的精細管理，我們當前系統的碳排放總量為1.07。相比之下，如果單獨采用地源熱泵系統，碳排放量為1.16;如果采用常規的鍋爐加電制冷系統，碳排放量則高達1.38。因此，我們當前的系統是這三種方案中最低碳的一種形式。

目前，北京市外調綠色電力的比例約為30%。展望未來(lái)，當北京市外調綠電比例提升至44%時(shí)，實(shí)際上我們現在的能源系統，本地燃氣發(fā)電仍然是北京市超低碳電力的主要來(lái)源，也就是北京市的燃氣發(fā)電依然是最高效的。

最后，總結一下該項目的幾大亮點(diǎn)：

第一，在可再生能源的利用上達到最大化，通過(guò)采用地源熱泵與水蓄能相結合的方式，成功實(shí)現了60%的整體可再生能源裝機比例。

第二，在熱效率的提升上取得顯著(zhù)成效。

第三，最大化提升了輸配效率，整個(gè)系統采用了二級系統，并且引入高效仿真的能源系統，打造了數字雙胞胎系統，進(jìn)一步提升了運營(yíng)效率。