中深層地?zé)峋C合零碳能源實(shí)踐中國(guó)建筑西北設(shè)計(jì)研究院有限公司楊春方2023年3月·天津2.能源方案項(xiàng)目概況建筑形態(tài)：工程設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)檢測(cè)辦公樓建筑形態(tài)：酒店、會(huì)議、會(huì)展、綜合服務(wù)、商務(wù)辦公以及商業(yè)配套。周邊環(huán)境與能源資源次能源電元/kWh峰價(jià)平價(jià)谷價(jià)均價(jià)8:00～11:3018:30～23:007:00～8:0011:30～18:0023:00～7:000.88240.60370.32500.5天然氣元/m32.04（集中供暖）氫氣元/kg30~80（工業(yè)副氫）市政熱源電廠余熱資源較遠(yuǎn)，就近(12公里)有一燃?xì)鉄崃φ竟崮芰?x116MW燃?xì)忮仩t。地?zé)豳Y源渭河盆地地?zé)豳Y源豐富，國(guó)家及地方政策支持，本次作為主要供熱熱源。其他資源污水處理廠:污水日處理量：2萬(wàn)m3/d。氫能:園區(qū)內(nèi)有氫能研究示范企業(yè)。太陽(yáng)能資源：光伏全年發(fā)電量可觀。工藝余熱：實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用。----公交車站中深層地?zé)帷稍偕瘛駡@區(qū)利用—園區(qū)利用—市政污水處理廠②②④④高能耗高能耗低能耗低排放可持續(xù)低能耗低排放可持續(xù)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變高排放低品位轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變高排放低品位園區(qū)利用—市政公交車依托無人公交環(huán)線形成智慧交通骨架，建設(shè)1處智慧交通管理中心，對(duì)園區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。應(yīng)用5G+無人駕駛技術(shù)和理念，在園區(qū)建立智慧公交驛站和無人駕駛示范國(guó)內(nèi)已有23省市區(qū)發(fā)布?xì)淠芤?guī)劃和指導(dǎo)意見①2019.2-《禪城區(qū)新能源公交車推廣應(yīng)用和公交充②2019.8-《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施③2020.3-國(guó)家發(fā)展改革委、工信部、中宣部、財(cái)政部、商務(wù)部等23個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)消費(fèi)④2021.6-《青浦區(qū)支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展激發(fā)“青氫”⑥2021.11-《關(guān)于支持本市燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展若⑦2022.1按照《綜合運(yùn)輸服務(wù)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》有關(guān)工作安排，交通運(yùn)輸部、公安部、商務(wù)部決定在“十四五”期持續(xù)開展城市綠色貨運(yùn)配送示范創(chuàng)n設(shè)計(jì)范圍n負(fù)荷模擬n能源模式概述n可再生資源項(xiàng)目需求和范圍1）園區(qū)內(nèi)全部集中供熱；2）園區(qū)內(nèi)部分集中供冷（除公 1）污水處理廠供：太陽(yáng)能光伏+氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)存+生物質(zhì)供熱+蓄能（冷熱電）。2）公交車站需：建筑供熱（冷）+公交充氫供：太陽(yáng)能光伏+地源儲(chǔ)能。3）園區(qū)供太陽(yáng)能光伏+加氫燃?xì)猓üに?、生公交車站公交車站園區(qū)現(xiàn)有界限熱負(fù)荷需求用戶冷、熱負(fù)荷需求用戶拓展能源需求用戶污污水處理廠負(fù)荷模擬建筑信息時(shí)間指派利用區(qū)域能源分析計(jì)算軟件進(jìn)行能耗模擬計(jì)該模型對(duì)不同性質(zhì)的建筑分別建立了時(shí)間指創(chuàng)新生態(tài)城負(fù)荷統(tǒng)計(jì)總建筑面積（萬(wàn)m2）87.2創(chuàng)新生態(tài)城負(fù)荷統(tǒng)計(jì)總建筑面積（萬(wàn)m2）87.2冷負(fù)荷曲線冷負(fù)荷（kW）0熱負(fù)荷曲線熱負(fù)荷（kW）0地上建筑面積（萬(wàn)m2）62.3熱負(fù)荷峰值（MW）25.3單位熱指標(biāo)（W/m2）40.1冷負(fù)荷峰值（MW）37.4單位冷指標(biāo)（W/m2）59.3能源模式概述城市電網(wǎng)電解槽需求需求能源來源能源方案概述用戶空氣源熱泵電制冷冷機(jī)污水源熱泵供熱供冷用戶空氣源熱泵電制冷冷機(jī)污水源熱泵供熱供冷空氣源熱泵電鍋爐電鍋爐污水源熱泵污水源熱泵氫燃料電池氫燃料電池能源站光伏場(chǎng)地光伏場(chǎng)地生物質(zhì)能場(chǎng)地光伏場(chǎng)地制氫、儲(chǔ)氫場(chǎng)地建筑冷熱建筑冷熱工藝?yán)錈峤ㄖ錈崽峁淠芪鬯幚韽S提供氫能污水處理廠公交車站太陽(yáng)能光伏板（僅屋頂）太陽(yáng)能光伏板（屋頂和1/3立面）太陽(yáng)能光伏板（僅屋頂）太陽(yáng)能光伏板（屋頂和1/3立面）市電H2制氫生物質(zhì)公交車站能源站點(diǎn)污水源熱泵提供氫源提供氫源l集中蓄冷、熱光伏發(fā)電并網(wǎng)光伏發(fā)電并網(wǎng)淺層井淺層井光伏發(fā)電并網(wǎng)光伏發(fā)電并網(wǎng)地下屋頂?shù)叵挛蓓敼夥l(fā)電并網(wǎng)光伏發(fā)電并網(wǎng)市電市電可再生資源--地?zé)豳Y源可再生資源--地?zé)豳Y源換熱量5kW換熱量420kW2#換熱量5kW換熱量420kW2#換熱量420kW℃←類型優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)淺層井兼顧供冷、供熱占地面積大、要避免冷熱失衡中深層水熱井成本低、供熱能力強(qiáng)、出水溫度高要確保滿足回灌、審批難度大中深層換熱井取熱不取水、供熱能力穩(wěn)定成本相對(duì)較高可再生資源--污水源余熱利用可再生資源--污水源余熱利用地?zé)岷蜌淠苡酂嶙畲蠊崃浚?MW最大供冷量：6MW最大污水處理量20000m3/最大供熱量：4MW最大供冷量：6MW最大污水處理量20000m3/天小區(qū)污水（原小區(qū)污水（原排放水（二級(jí)）排放水（二級(jí)）2#污水源供熱、供冷2#污泥供熱污泥（輸出）污水余熱利用工況季節(jié)污水供水溫度污水回水溫度夏季15℃30℃冬季15℃5℃可再生資源--空氣能利用可再生資源--空氣能利用優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)①高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)①高效節(jié)能②冬夏共用①受環(huán)境影響大③無需安裝冷卻塔②除霜問題④綠色環(huán)保、安全可靠⑤運(yùn)行的附加費(fèi)用少③空氣的熱容量小、制熱慢。且面積價(jià)值高，利用空氣源熱泵機(jī)組可以承擔(dān)調(diào)峰功能的同時(shí)可再生資源--氫燃料電池可再生資源--氫燃料電池裝機(jī)容量耗氫量發(fā)電量制熱量1.626262262削峰填谷--集中、分布式蓄能削峰填谷--集中、分布式蓄能一種基于消防水池的組合式蓄冷系統(tǒng)2#消防水池組合式蓄冷原理 可再生資源- 可再生資源--太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)太陽(yáng)能光伏板太陽(yáng)能光伏板類型組件功率Wp尺寸mm*mm多晶硅2601600x990現(xiàn)有拓展類型屋頂污水廠公交車站可鋪設(shè)面積(㎡)30000200008000全年發(fā)電量(萬(wàn)kWh)588392156合計(jì)(萬(wàn)kWh)588548發(fā)電量kWh0發(fā)電量kWh0發(fā)電量發(fā)電量kWh0屋頂全年逐月發(fā)電量方案技術(shù)對(duì)比 供熱供熱：氫燃料電池污水源熱泵淺層地源熱泵中深層熱泵空氣源熱泵電鍋爐+蓄能供熱：中深層熱泵電鍋爐+蓄能供熱：污水源熱泵淺層地源熱泵中深層熱泵空氣源熱泵電鍋爐+蓄能供冷：污水源熱泵淺層地源熱泵磁懸浮冷機(jī)供冷：污水源熱泵淺層地源熱泵磁懸浮冷機(jī)消防水池集中分散蓄能供冷：電制冷機(jī)組常規(guī)蓄冷供冷：污水源熱泵淺層地源熱泵磁懸浮冷機(jī)消防水池集中分散蓄能無無熱負(fù)荷（kW）運(yùn)行模式熱負(fù)荷曲線0冷負(fù)荷曲線熱負(fù)荷（kW）0熱負(fù)荷（kW）運(yùn)行模式熱負(fù)荷曲線0冷負(fù)荷曲線熱負(fù)荷（kW）0類型熱量MW類型污水源熱泵4.0處理水量2萬(wàn)m3/天淺層地源熱泵3.0淺層井600口中深層熱泵8.8中深層井22口風(fēng)冷熱泵2.0電鍋爐5.6蓄熱削峰2.0MW類型熱量MW類型淺層地源熱泵3.6淺層井600口污水源熱泵6.0處理水量2萬(wàn)m3/天熱泵制冷8.0熱泵+冷卻塔電制冷機(jī)蓄冷削峰6.0MW空氣源熱泵項(xiàng)目單位供熱供冷全年能耗萬(wàn)kWh25702710耗電量萬(wàn)kWh683631耗氫量萬(wàn)Nm300直接碳排放t00總碳排放t57705330太陽(yáng)能全年發(fā)電量萬(wàn)kWH969氫燃料電池發(fā)電量萬(wàn)kWH0凈碳排放t2301碳排放水平g/㎡·年運(yùn)行對(duì)比負(fù)荷曲線可再生能源負(fù)荷曲線可再生能源占比供暖期制冷期供暖期制冷期供暖期供暖期制冷期供暖期制冷期項(xiàng)目效益對(duì)比分類項(xiàng)目零碳方案低碳方案中深層供熱方案投資投資范圍能源站+光伏+氫能源站+光伏能源站能源站將污水處理廠、公交場(chǎng)站納入零碳能源將污水處理廠納入零碳能源全部采用地?zé)崮芄岢跬顿Y-不含光伏（億元）1.431.531.81光伏投資（億元）0.740.640氫燃料電池系統(tǒng)初投資（億元）0.3700合計(jì)（億元）2.54（比中深層地?zé)岱桨冈黾?3%投資）2.172.24運(yùn)行能源類型電、氫電電能源消耗與制取耗電、熱量（萬(wàn)kWh）耗電量：1380耗氫量：170m3（750萬(wàn)kWh電制取）發(fā)電量：230耗電量：1314耗電量：1377能源站運(yùn)行能源費(fèi)用（萬(wàn)元）707671704碳排使用場(chǎng)地內(nèi)綠電（萬(wàn)kWh）14109700單位面積碳排放（g/㎡·年）*（3）0零碳3.7