中深層地熱綜合零碳能源實踐中國建某著名企業(yè)2023年3月

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天津目錄1.項目概況2.

能源方案3.零碳能源目標實現(xiàn).

IV區(qū).

V區(qū)項目共規(guī)劃6個功能區(qū)（2個市政配套）.

I區(qū)占地面積：7.47萬m2。用地性質：

工業(yè)用地。建筑形態(tài)：工程設計、檢驗檢測辦公樓和中試、加工廠房。.

II區(qū)占地面積：7.7萬m2。用地性質：

工業(yè)用地。建筑形態(tài)：實驗辦公樓。.

III區(qū)占地面積：18.25萬m2。用地性質：

工業(yè)用地。建筑形態(tài)：研發(fā)辦公、加工檢測辦公樓。占地面積：12.15萬m2。用地性質：

商務(辦公)用地。建筑形態(tài)：研發(fā)辦公及企業(yè)展示多層、

高層辦公樓。用地性質：

商務(辦公)、商業(yè)用地。建筑形態(tài)：酒店、會議、會展、綜合服務、商務辦公以及商業(yè)配套。占地面積：9.75萬m2。用地性質：

商務(辦公)、住宅用地。建筑形態(tài)：住宅和商務公寓樓。.

VI區(qū)占地面積：6.8萬m2。一

次

能

源電元/kWh峰價平價谷價均價8:00～11:30

18:30～23:007:00～8:00

11:30～18:0023:00～7:000.88240.60370.32500.5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，就近(12公里)有一燃氣熱力站供熱能力2x116MW燃氣鍋爐。地熱資源渭河盆地地熱資源豐富，國家及地方政策支持，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m3/d。氫能:

園區(qū)內(nèi)有氫能研究示范企業(yè)。太陽能資源：光伏全年發(fā)電量可觀。工藝余熱：實現(xiàn)能量梯級利用。太陽能—可再生西安

新河濕地污水處理廠

公交車站

高速公路綠化帶①

污水余利用②

污泥熱電聯(lián)產(chǎn)③

太陽能光伏發(fā)電④原水碳源捕集⑤低能耗污水處理工藝轉變污水余熱能約占總廢熱排放量的15%~40%?？捎糜谥苓吇驈S內(nèi)的供冷

供熱等，以“碳交易”方式折算可抵消部分污水處理碳排放。

太陽能光伏發(fā)電

污水處理廠占地面積大，

為太陽能光伏發(fā)電技術的應用提供了先決條件。園區(qū)利用

—

市政污水處理廠通過外加高濃度有機食品廢物(餐廚垃圾)方式與污泥厭氧共消化，產(chǎn)生

高濃度甲烷進行熱電聯(lián)產(chǎn)②

污水余熱利用

污泥熱電聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)零碳的途徑零碳污水處理高排放低排放低品位高能耗低能耗可持續(xù)傳統(tǒng)污水處理轉變④國內(nèi)已有23省市區(qū)發(fā)布氫能規(guī)劃和指導意見①2019.2-《禪城區(qū)新能源公交車推廣應用和公交充電設施建設財政補貼資金管理實施細則》。②2019.8-《關于進一步推進公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略實施的決定》。③2020.3-國家發(fā)展改革委、工信部、中宣部、財政部、商務部等23個部門聯(lián)合印發(fā)了《關于促進消費擴容提質加快形成強大國內(nèi)市場的實施意見》。④2021.6-《青浦區(qū)支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展激發(fā)“青氫”綠色動能實施辦法》。⑤2021.10-《關于佛山市南海區(qū)新能源（氫能）

市

政、物流車輛推廣應用實施方案（2021-2024年）的通知》。⑥2021.11-《關于支持本市燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展若

干政策》。⑦2022.1按照《綜合運輸服務“十四五”發(fā)展規(guī)劃》有關工作安排，交通運輸部、公安部、商務部決定

在“十四五”期持續(xù)開展城市綠色貨運配送示范創(chuàng)

建工作，并建立有效的支持政策體系。依托無人公交環(huán)線形成智慧交通骨架，

建設1處智

慧交通管理中心，對園區(qū)進行監(jiān)測。應用5G+無人駕駛

技術和理念，在園區(qū)建立智慧公交驛站和無人駕駛示范區(qū)，打造智慧、高效的公共出行服務。園區(qū)利用

—

市政公交車

（廠）打造H2提供氫源和加氫站首個氫能公交和加氫站

氫能政策支持02

能源方案

設計范圍

負荷模擬

能源模式概述

可再生資源1）園區(qū)內(nèi)全部集中供熱；2）園區(qū)分集中供冷（除公寓）

。

拓展供需1）污水處理廠需：建筑供熱（冷）

+污水工藝供熱；供：太陽能光伏+氫能生產(chǎn)、儲存+生物質供熱+蓄能（冷熱電）。2）公交車站需：建筑供熱（冷）

+公交充氫（站）；供：太陽能光伏+地源儲能。3）園區(qū)供太陽能光伏+加氫燃氣（工藝、生

園區(qū)現(xiàn)有界限

熱負荷需求用戶

冷、熱負荷需求用戶

基本需求污

水

處

理廠公交車站

拓展能源需求用戶地上建筑面積（萬m2）62.3熱負荷峰值（MW）單位熱指標（W/m2）40.1冷負荷峰值（MW）單位冷指標（W/m2）59.3

利用區(qū)域能源分析計算軟件進行能耗模擬計算。

該模型對不同性質的建筑分別建立了時間指派。熱負荷曲線300002500020000150001000050000冷負荷曲線400003000020000100000創(chuàng)新生態(tài)城負荷統(tǒng)計總建筑面積（萬m2）37.425.3室內(nèi)設計參數(shù)熱負荷（

kW）冷負荷（

kW）11月15

日11月25

日12月15

日12月25

日87.22月23

日2月13

日3月15

日1月24

日12月5

日1月14

日2月3

日3月5

日1月4

日電用戶氫能公交冷熱用戶餐飲業(yè)生物質太陽能光伏電能天然氣市政燃氣鍋爐/冷機生物質鍋爐燃料電池工業(yè)需

能

來求

源

源污水處理廠天然氣管網(wǎng)餐飲垃圾城市某著名企業(yè)制氫站電解槽氫氣消防

水池淺層井中深層井市電光伏發(fā)電并網(wǎng)供冷

太陽能光伏板（僅屋頂）

太陽能光伏板（屋頂和1/3立面）

市電H2

制氫

生物質穩(wěn)定氫用戶

污水處理廠

公交車站站內(nèi)設備其他：電制冷冷機.

電鍋爐.集中蓄冷、熱光伏場地

生物質能場地制氫、儲氫場地

公交車站能源站點能源站1#光伏發(fā)電并網(wǎng)光伏發(fā)電并網(wǎng)消防

水池消防

水池消防

水池消防

水池建筑冷熱

工藝冷熱污水源熱泵氫燃料電池污水源熱泵淺層地源熱泵淺層地源熱泵中深層熱泵空氣源熱泵空氣源熱泵電制冷冷機電鍋爐提供氫源中深層井屋頂污水源熱泵

地下

光伏場地提供氫能建筑冷熱H2用戶供熱地熱能用于供冷供熱對比類型優(yōu)勢劣勢淺層井兼顧供冷、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、出水要確保滿足回灌、

審批難度大中深層換熱井取熱不取水、供熱能力穩(wěn)定成本相對較高本項目擬采用兩種地熱井：淺層換熱井和中深層地熱地埋井換熱型中深層地熱能、地巖熱（無干擾地熱能）井深2500m，單口換熱量420kW井深200m，單口

換熱量5kW井深2500m，單口換熱量420kW地熱能

分

類地源熱泵←中深層井

2#

淺層井中深層井1#20

℃最大污水處理量

20000m3/天

2#

污水余熱利用工況季節(jié)污水供水污水回水夏季15℃30℃冬季15℃5℃污水處理廠2#能源站內(nèi)設置污水源熱泵系統(tǒng)，利用污水處理余熱為園區(qū)供冷、供熱“低碳”拓展可再生資源--污水源余熱利用最大供熱量：

4MW最大供冷量：

6MW污水源供熱、供冷

（冬季和夏季）地熱和氫能余熱（過渡季和夏季）污泥供熱

污泥（輸出）小區(qū)污水（原排放水（二級）電力（輸入）（冬季）生）優(yōu)勢缺點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

運行的附加費用少③

空氣的熱容量小、制熱慢?？諝庠礋岜眠m用地區(qū)分為四類：

①低區(qū)（西安）②輕霜區(qū)③一般結霜區(qū)④重霜區(qū)本項目1#能源站所在建筑屋面上設置空氣源熱泵一期商業(yè)辦公建筑、

兼具冷熱負荷需求，且面積價值高，利用空氣源熱泵機組可以承擔調峰功能的同時節(jié)約站房面積。1#空氣源熱泵裝機容量MW耗氫量萬m3發(fā)電量萬kWh制熱量萬kWh1.626262262污水處理廠場地開闊具備制氫、儲氫條件，擬在2#設置氫燃料電池可再生資源--氫燃料電池遠期制氫

儲氫

場地

2#近期擬在2#設置集中蓄能水池，

用于電鍋爐蓄熱及制冷機蓄冷，同時利用分散在各地塊的消防水池蓄冷自主專利技術：一種基于消防水池的組合式蓄冷系統(tǒng)

2#

集中蓄能水池消防

水池消防

水池削峰填谷--集中、分布式蓄能消防水池組合式蓄冷原理消防

水池消防

水池1#消防

水池現(xiàn)有拓展類型屋頂污水廠公交車站可鋪設面積(㎡)30000200008000全年發(fā)電量

(萬kWh)588392156合計(萬kWh)588548屋面的50%面積鋪設光伏組件；污水處理廠、公交場站設置太陽能光伏組件用于光伏發(fā)電。類型組件功率Wp尺寸mm*mm多晶硅2601600x99060,00040,00020,00001

2

3

4

5

6

7

8

9101112屋頂全年逐月發(fā)電量1,500,000

1,000,000

500,000

0

1

2

34

5

6

7

8

9

10

11

12寫

太陽能光伏板可再生資源--太陽能光伏系統(tǒng)1.光伏發(fā)電板參2.全年發(fā)電量立面全年逐月發(fā)電量發(fā)電量kWh發(fā)電量kWh03

零碳目標實現(xiàn)

方案技術對比

運行對比

項目效益對比供冷：污水源熱泵淺層地源熱泵磁懸浮冷機消防水池集中分散蓄能供冷：污水源熱泵淺層地源熱泵磁懸浮冷機消防水池集中分散蓄能供熱：

中深層熱泵電鍋爐+蓄能供冷：

電制冷機組常規(guī)蓄冷供熱：氫燃料電池

淺層地源熱泵

空氣源熱泵邊界：園區(qū)供熱：污水源熱泵中深層熱泵電鍋爐+蓄能污水源熱泵

中深層熱泵

電鍋爐+蓄能3、中深層供熱方案邊界：園區(qū)+污水廠+公交車站淺層地源熱泵

空氣源熱泵1、零碳方案2、低碳方案邊界：園區(qū)+污水廠類型供熱設備配置熱量MW類型污水源熱泵4.0處理水量2萬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口風冷熱泵2.0電鍋爐5.6蓄熱削峰2.0MW類型供冷設備配置熱量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m3/天熱泵制冷8.0熱泵+冷卻塔電制冷機13蓄冷削峰6.0MW空氣源熱泵1.6能耗排放計算項目

單位

供熱

供冷全年能耗萬kWh25702710耗電量萬kWh683631耗氫量萬Nm300直接碳排放t00總碳排放t57705330太陽能全年發(fā)電量萬kWH969氫燃料電池發(fā)電量萬kWH0凈碳排放t2301碳排放水平g/㎡

·年3.7（低碳排放）冷負荷曲線熱負荷（

kW）4000035000300002500020000150001000050000

風冷熱泵

蓄冷

電制冷-冷機

電制冷-熱泵

污水源

淺層地源熱泵300002500020000150001000050000熱負荷曲線熱負荷（

kW）淺層地源熱泵中深層熱泵風冷熱泵污水源電鍋爐氫能供暖期

制冷期負荷

曲

線

可

再生能

源

占

比1、零碳方案2、低碳方案供暖期供暖期制冷期制冷期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、公交場站納入零碳能源將污水處理廠納入零碳能源全部采用地熱能供熱初投資

-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（億元）