1、山西高校新校區(qū)供熱方案研究摘要: 通過(guò)對(duì)高校新校區(qū)建設(shè)目標(biāo)和晉中市現(xiàn)狀及規(guī)劃熱源的分析，提出了高校新校區(qū)的熱源方案，重點(diǎn)對(duì)分布式燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)進(jìn)行了論述，為山西省的節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)做出了貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞: 高校新校區(qū)，供熱，煤層氣，分布式冷熱電聯(lián)供1 高校新校區(qū)規(guī)劃概述面向山西省轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展、建設(shè)中部地區(qū)文化強(qiáng)省、再造一個(gè)山西的發(fā)展目標(biāo)，為構(gòu)建太原都市圈創(chuàng)新型核心區(qū)域、推動(dòng)太榆同城化、在太原都市圈核心地帶形成新的經(jīng)濟(jì)與文化增長(zhǎng)點(diǎn)、提升文化教育產(chǎn)業(yè)地位、滿足山西省高校的發(fā)展需求，山西省政府決定建設(shè)山西省高校新校區(qū)。山西省高校新校區(qū)位于晉中市北部地區(qū)，規(guī)劃范圍南至現(xiàn)狀緯四街，北至規(guī)劃緯六路，西至

2、規(guī)劃經(jīng)一路，東至聶店西側(cè)邊界中都北路，總用地規(guī)模9 890 畝，合6 59 km2。規(guī)劃以理工醫(yī)科院校和綜合性科研院校為主，以構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)為目標(biāo)，以教育和服務(wù)功能為核心，以有機(jī)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過(guò)高校新校區(qū)建設(shè)促進(jìn)文化交流與創(chuàng)意迸發(fā)，形成新的科技創(chuàng)新中心。高校新校區(qū)是太原都市圈發(fā)展的重要功能組成，是太榆同城化的重要抓手，是太原都市區(qū)產(chǎn)業(yè)提升、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的科技智庫(kù)、創(chuàng)意基地。高校新校區(qū)位于太原都市區(qū)的中心位置，代表了都市圈未來(lái)的文化、生態(tài)、科技發(fā)展方向，故此，從形象上就樹(shù)立了其“文化之心、綠色之心、未來(lái)之心”三結(jié)合的形象定位。面向太原都市圈發(fā)展核心區(qū)域，集中優(yōu)勢(shì)教育力量，整合先進(jìn)科研力量，在太

3、原都市圈的核心區(qū)域，打造一個(gè)中部地區(qū)一流的“智慧谷”，作為推動(dòng)太榆同城化的重要抓手。規(guī)劃范圍共容納10 所校區(qū)，包括山西醫(yī)科大學(xué)、太原師范學(xué)院、晉中學(xué)院、太原理工大學(xué)、山西傳媒與藝術(shù)學(xué)院、山西煤炭學(xué)院、山西中醫(yī)學(xué)院、山西職工醫(yī)學(xué)院、山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院、山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院。規(guī)劃總居住人口計(jì)算為11 51 萬(wàn)人，其中，學(xué)生11 39 萬(wàn)人，同時(shí)10%的教師約1 1 萬(wàn)人留宿校區(qū)。規(guī)劃就業(yè)人口為1 33 萬(wàn)人，主要為校區(qū)教師、科研人員、職工及管理服務(wù)人員。規(guī)劃區(qū)域總供熱面積為432 萬(wàn)m2，總熱負(fù)荷為216 MW。2 高校新校區(qū)周邊熱源概述晉中市現(xiàn)狀供熱方式有三種: 分散鍋爐房、熱電聯(lián)產(chǎn)和區(qū)域鍋

4、爐房供熱。熱電廠有兩座即位于108 國(guó)道西側(cè)的寇莊恒能2 25 MW 熱電廠和位于市區(qū)南部郭村國(guó)電榆次2 300 MW 熱電廠。據(jù)晉中市城市和城郊供熱專項(xiàng)規(guī)劃，到2020 年規(guī)劃面積將達(dá)到4 000 萬(wàn)m2 ( 未包括高校新校區(qū)) ，熱源主要為國(guó)電榆次熱電廠和瑞光熱電廠，分別供2 450 萬(wàn)m2 和1 920 萬(wàn)m2。而高校區(qū)新增加430 萬(wàn)m2 原規(guī)劃沒(méi)有包含，瑞光熱電廠既向太原供熱也向晉中供熱，無(wú)法滿足這么大負(fù)荷的增加。而高校新區(qū)為了環(huán)保和節(jié)約用地也不允許新建大型熱源廠，那么熱源問(wèn)題就成了急需解決的重大問(wèn)題。由山西國(guó)際能源集團(tuán)氣化投資有限公司投資的長(zhǎng)治到太原的煤層氣輸氣管線，年輸氣能力4

5、95 億m3，管線的終點(diǎn)在晉中市的楊盤，為晉中市利用煤層氣提供了良好的發(fā)展空間。3 熱源選擇供熱熱源規(guī)劃應(yīng)按照建設(shè)低碳城市的要求，注重使用清潔綠色新能源，不斷提高能源利用效率。低碳城市是指在城市空間內(nèi)實(shí)行低碳經(jīng)濟(jì)，包括低碳生產(chǎn)和低碳消費(fèi)，建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，建設(shè)一個(gè)良性的可持續(xù)的能源生態(tài)體系。低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，實(shí)質(zhì)是高能源利用效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題，核心是能源技術(shù)創(chuàng)新。據(jù)此規(guī)劃區(qū)采用瑞光熱電廠作為主熱源，實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，提高能源綜合利用，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保目標(biāo)，供熱面積260 萬(wàn)m2。另外在局部區(qū)域采用分布式燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)行能量梯級(jí)利用

6、，以煤層氣為一次能源，同時(shí)產(chǎn)生電能和熱( 冷) 能的分布式供能系統(tǒng)，供熱面積172 萬(wàn)m2 ，主要用于辦公、科技產(chǎn)業(yè)等對(duì)冷負(fù)荷需求大的區(qū)域，共設(shè)五座分布式能源站，分布于太原理工大學(xué)、太原師范學(xué)院、晉中學(xué)院、山西中醫(yī)學(xué)院及山西醫(yī)科大學(xué)內(nèi)。每個(gè)站的供熱( 冷) 能力為30 萬(wàn)m2 80 萬(wàn)m2 ，單站占地面積約500 m2。4 分布式燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)分析1) 分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展背景。分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供技術(shù)引起廣泛應(yīng)用與關(guān)注的時(shí)代背景使小型分布式供電方式成為電力工業(yè)新的發(fā)展方向，天然氣( 煤層氣) 在能源結(jié)構(gòu)中占有越來(lái)越重要的位置，同時(shí)季節(jié)性缺電成為一種急需解決的能源供需矛盾

7、，節(jié)能成為時(shí)代發(fā)展的主題之一。2) 分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的構(gòu)成。該系統(tǒng)主要由燃機(jī)設(shè)備和余熱利用設(shè)備構(gòu)成，有多種組織形式。系統(tǒng)的基本組成燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)由燃機(jī)設(shè)備和余熱利用設(shè)備構(gòu)成，其中燃機(jī)設(shè)備是系統(tǒng)的核心，包括燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。余熱利用設(shè)備包括余熱鍋爐、吸收式制冷機(jī)、換熱裝置、電制冷機(jī)、燃?xì)忮仩t等。燃機(jī)通過(guò)燃燒煤層氣發(fā)電后，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馑腿胗酂崂迷O(shè)備，冬季可用于取暖，夏季可用于供冷，還可生產(chǎn)生活熱水，驅(qū)動(dòng)熱量不足部分可由補(bǔ)燃的燃?xì)膺M(jìn)行供應(yīng)。根據(jù)項(xiàng)目的條件，聯(lián)供系統(tǒng)及其設(shè)備配置可作多種形式的變化，如可采用冰蓄冷裝置、蓄熱裝置、熱泵等，提高系統(tǒng)的整體能源利用效率。3) 分布式燃?xì)饫錈?/p>

8、電三聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)例。分布式能源在國(guó)內(nèi)外已有了不少實(shí)際應(yīng)用，并且發(fā)展?jié)摿薮?。美?guó)2003 年DES /CCHP 裝機(jī)容量56 GW，占總電力的7%;發(fā)電量310 億kWh，占總電量的9%。2010 年達(dá)92 GW，占總電力的14%; 規(guī)劃2020 年達(dá)187 GW，占總電力的29%。日本至2003 年CCHP 裝機(jī)6 5 GW，其中建筑項(xiàng)目1 43 GW。英國(guó)2000 年4 76 GW，到2010 年發(fā)展至10 GW。北京已建及在建CCHP 項(xiàng)目: 北京中關(guān)村國(guó)際商貿(mào)城一期( 在建) ，中國(guó)科技促進(jìn)大廈( 在建) ，北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)監(jiān)控中心( 已建成投用) ，北京次渠門站綜合樓項(xiàng)目( 已建成

9、投用) ，奧運(yùn)能源展示中心( 在建) ，中關(guān)村軟件園軟件廣場(chǎng)( 在建) ，清華問(wèn)津國(guó)際公寓能源站( 在建) ，寶能熱力公司三聯(lián)供項(xiàng)目( 在建) ，培新業(yè)務(wù)樓三聯(lián)供項(xiàng)目( 在建) ，水利醫(yī)院三聯(lián)供項(xiàng)目( 在建) ，中關(guān)村國(guó)際生命醫(yī)療園( 籌建) 等。上海已建及在建CCHP 項(xiàng)目: 黃埔中心醫(yī)院( 已建成) ，浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)( 已建成投用) ，上海交大軟件大樓( 已建成投用) ，上海舒雅良子健康中心( 已建成投用) ，閔行中心醫(yī)院( 已建成投用) ，上海理工大學(xué)( 已建成投用) ，上海天座大酒店( 已建成投用) 。上海計(jì)劃到2010 年裝機(jī)量達(dá)300 MW， 2020 年裝機(jī)量達(dá)1 GW。廣州已建及

10、在建CCHP 項(xiàng)目: 廣州大學(xué)城( 已建成投用) ，廣東東莞鞋廠( 已建成投用) ，廣東鋁業(yè)集團(tuán)( 已建成投用) ，廣東某藥業(yè)集團(tuán)( 在建) 等。4) 分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的節(jié)能效益。與集中式發(fā)電遠(yuǎn)程送電比較，DES /CCHP 可以大大提高能源利用效率。傳統(tǒng)的大型發(fā)電廠的發(fā)電效率一般為35% 55%; 扣除廠用電和線損率，終端的利用效率只能達(dá)到30% 47%。DES /CCHP 系統(tǒng)把發(fā)電排放的熱能，通過(guò)供熱或轉(zhuǎn)換后供冷，實(shí)現(xiàn)能源的多級(jí)利用，能源利用率可達(dá)85%，沒(méi)有或僅有很低的輸電損耗和輸熱( 冷) 損失，而傳統(tǒng)的輸配電路損耗高達(dá)10%左右。DES /CCHP 的梯級(jí)用能中建筑物能源

11、需求的特點(diǎn)是暖通空調(diào)、熱水供應(yīng)、電氣、炊事各占用能的比例為65%，15%，14%，6%，其中80%屬于低品位能量，目前多半采用燃料和電力，“高質(zhì)低用”，屬于浪費(fèi)。煤層氣用來(lái)燒水做飯，雖說(shuō)是一種非常理想的清潔燃料，但就其熱量利用效率來(lái)說(shuō)是極其不合算的。利用煤層氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈦?lái)加熱熱水，達(dá)到80 100 ，從熱力學(xué)第二定律計(jì)算可知其利用效率極低。作為民用燃料又不得不使用。作為工業(yè)燃料直接燒鍋爐，將大量熱能浪費(fèi)在煙氣中，更是極不經(jīng)濟(jì)的做法。所有的能量一旦從高品位降到低品位，就很難再回收回來(lái)，這就是能源在質(zhì)量意義上的浪費(fèi)。充分利用燃料的火用值不但是節(jié)能的關(guān)鍵，也是節(jié)錢的關(guān)鍵。煤層氣作為能源利用的最高

12、效率是電熱冷三聯(lián)供。從熱力學(xué)第一定律來(lái)說(shuō)，它的節(jié)能原理就是能把能量吃光榨盡。從熱力學(xué)第二定律的角度來(lái)說(shuō)，它充分的利用了高品質(zhì)的能量，同樣在能量質(zhì)的角度起到了節(jié)能效果。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)根據(jù)“溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”的原則，盡可能按照需求提供各子系統(tǒng)的輸入: 高品位熱能( 450 ) 優(yōu)先用于動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)電; 中品位的熱能( 溫度約在170 450 ) 用于對(duì)口的中低溫區(qū)域的熱力循環(huán)系統(tǒng); 低品位的熱能( 溫度一般低于170 ) 用于低溫區(qū)域的熱力循環(huán)系統(tǒng)提供吸收式低溫?zé)崃康倪^(guò)程。將燃?xì)獍l(fā)電、供冷、供熱有機(jī)結(jié)合，梯級(jí)利用一次能源，其能源利用率將會(huì)比各種形式的熱電聯(lián)供高。煤層氣在燃?xì)廨啓C(jī)里就有30% 40%的能量轉(zhuǎn)化為電能，一次轉(zhuǎn)化的效率就高于一般火電廠的鍋爐蒸汽輪機(jī)機(jī)組的效率。再加上排出高溫?zé)煔猱a(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)電，使能量利用率達(dá)到60% 以上。剩余的能量還可以用來(lái)制冷，產(chǎn)生熱水，用于各種不同能級(jí)的用戶，系統(tǒng)能量梯級(jí)充分利用，使能量利用率達(dá)到80%以上的最高境界。這便是煤層氣電熱冷三聯(lián)供的功能價(jià)格比燒煤還有競(jìng)爭(zhēng)力的根本原因。5 結(jié)語(yǔ)高校新校區(qū)建設(shè)目標(biāo)是建設(shè)成為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的節(jié)能、環(huán)保、低碳、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)實(shí)踐區(qū)和城鎮(zhèn)化示范區(qū); 成為體現(xiàn)先進(jìn)建筑科技、