并网供暖节省工程投资论文

2022-04-17

要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅,小编为大家找来了《并网供暖节省工程投资论文(精选3篇)》,希望对大家有所帮助。当前,南方是否供暖已基本达成共识,但在供暖方式上存在巨大分歧。企业抢滩南方市场后为何难以落地,又面临怎样的风险?每到冬季,南方供暖的话题都会成为议论的焦点。今冬又遇多年少见的寒冷,因此供暖问题再一次引爆媒体。只是,这一次集中的讨论不再纠集于是否供暖,而是采取怎样的供暖方式。

并网供暖节省工程投资论文 篇1:

电力电子技术在风光互补发电系统中的应用

【摘要】新型可再生能源的应用正日益广泛地用作传统大型中心电站的补充和替代。本文阐述了电力电子技术在风能、太阳能发电中的应用、现状及未来的发展趋势,同时阐述了电力电子技术在风光互补发电系统中的应用,以及风光互补可再生能源的发展前景。

【关键词】电力电子;风光互补;发展应用

1.前言

地球常规能源的逐渐枯竭,室温效应等环境污染,已影响到人类的生活质量和生存空间。节能和新能源的开发已成为当前社会的热门课题。在诸多新能源中,太阳能和风能发电技术是可再生能还原利用的重点,两者在转化利用过程中都受季节、气候等诸多因素影响,但它们的变化趋势基本相反,因此一种新的风光互补发电技术应运而生[3]。

风光互补发电是一种将光能和风能转化为电能的装置。由于太阳能和风能的互补性强,风光互补发电系统弥补了风电和光电独立系统在资源上的间断不平衡、不稳定。可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置,既可保证风光系统的供电的可靠性,又可降低发电系统的造价[10]。同时,风光互补系统是一套独立的分散式供电系统,可不依赖电网独立供电,不消耗市电,不受地域限制,既环保又节能,还可以作为一道电压的风景为城市景观增资添彩。本文通过对风光互补发电系统和控制器等工作原理的分析,以及电能转换的实际工程的体验,进一步认识电力电子在风光互补发电系统中的重要作用。

2.太阳能发电系统中的电力电子技术

2.1 太阳能发电系统

太阳能唾手可得而不会引起任何污染,不会破坏生态平衡,因而越来越受到各国重视。太阳能发电又称光伏发电,一般由光伏整列、控制器、变送器、蓄电池组等部分组成。光伏整列所发的电力为直流电,除特殊用电负荷外,均需通过逆变器将直流电变化为交流电。并网光伏发电系统主要以电流源形式并网,其输出电流的相位跟踪电网电压相位变化,同时调整输出电流幅值大小,使光伏发电系统诸如电网的功率最大。为了弥补光伏发电功率的波动,还需要通过控制器实现蓄电池组的双向充电控制,以保证向负电荷实现平稳供电。

2.2 太阳能的光伏发电原理

太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件,利用半导体材料的电子学特性,当太阳光照射在半导体PN结上,由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场,因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴,在内建静电场的作用下,各自向相反方向运动,离开势垒区,结果使P区电势高,N区电势低,从而在外电场中产生电压和电流,将光能转换成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类:一类是并网发电系统,即和公用电网通过标准接口相连接,像一个小型发电厂;另一类是独立式发电系统,即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电,经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正玹交流电流。而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载,并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中[2]。

3.风能发电系统中的电力电子技术

3.1 风能发电系统

风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。风能也源于太阳能,是由于太阳能造成气球表面空气温度不均匀导致空气运动而具有的能量[2]。风力发电是世界上增长最快的可再生能源之一。风力发电主要应用在下面两种场合:一种为大型风力发电机组或风力发电厂,通常可以与电力系统并网;另外一种为小型风力发电机组,通常配备蓄电池,提供一些独立系统的电力和能源供应,如边远地区的家庭电力供应、岛屿、信号站、通信站和天文台气象数据监测站等。

3.2 风能的风力发电原理

风电市场的主流机型是基于双馈感应发电机的变速风电机组和基于永磁同步发电机的变速风电机组。双馈风电机组的定子直接接入电网,转子通过部分功率变频器接入电网,根据风力机转速的变化,在转子中通以变频交流的励磁电流,实现发电机组的有功和无功的解耦控制,使风电机组具有变速运行的特性,提高风电机组的风能转化效率。基于永磁同步发电机的变速风电机组通过全功率变频器接入电网,使变速同步风电机组与电网完全解耦,其特性完全取决于变频器的控制系统和控制策略。一种转速取决于风速的风力发电技术已经被应用到风力发电市场上,这是为了尽量大的获取有风力提供的能量。可变速风力涡轮发电机技术每年可以捕获的能量比定速技术高5﹪,产生的无功功率是可变的,使电网电压得到很好的控制。同时,由于快速处理大功率半导体器件技术与计算机实时控制技术的发展变化,产生了低功耗和电网兼容性高的变流器,使近年来变速风力涡轮发电机得到很大发展。

4.风光互补发电系统中电力电子技术的应用与展望

4.1 风光互补发电系统

风光互补系统由光伏电池组件(太阳能电池板)、风力发电机组、蓄电池组、控制器、逆变器等几部分组成。风光互补系统的混合功率,为风电的额定功率加光伏电池的峰值功率,它们共同向蓄电池组充电。控制器控制着风电和光电最大程度地发挥各自的效能,同时又要保证不会对蓄电池过充电,能稳定电压,使系统在恒压充电状态下工作。该系统无污染、无噪音,不产生废弃物,是一种自然、清洁的可再生能源[1],如图1。

4.2 风光互补发电系统的原理

风光互补发电照明系统主要为夜间照明使用,主要以直流12V或24V供电。其照明控制采用两种工作模式,即纯光控模式和光控+定时模式。两种模式的设定和控制是通过路灯控制器的拨码来实现。风光互补发电照明系统可以对风力发电机、太阳能电池板和蓄电池提供多种模式及保护,使系统更可靠的长久工作。其程序是:(1)有风时“风力发电机”工作;(2)有日光时“太阳能电池”工作,并将电能通过“控制器”变压、整流输送到“蓄电池”,“蓄电池”将直流电经过“灯光控制器”输送到路灯工作;(3)当“蓄电池”过度充电时,“风力发电机”和“太阳能电池”发出的电能,则通过“控制器”到“直流卸载”[6]。

4.3 风光互补供电系统的主要应用领域

4.3.1 风光互补太阳能组合可以降低LED灯制造价格

风光互补太阳能LED组合灯具采用了以频率为基准参考点的多路恒流输出的控制器,使供电系统更具稳定性和可靠性,采用了自主研发的太阳能散热装置,利用自然通风原理对光源体进行冷却,LED光源板采用了新颖的拱形结构设计,散热效果良好。同时采用了自主研发的新型微风风力发电机和活动叶片式高效风轮机,降低了LED灯的造价[8]。

风光互补路灯工作原理是利用自然风作为动力,风轮吸收风的能量,带动风力发电机旋转,把风能转变为电能,经过控制器的整流,稳压作用,把交流电转换为直流电,向蓄电池组充电并储存电能。利用光伏效应将太阳能直接转化为直流电,供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。风光互补型路灯结构由太阳能电池组件、风机、太阳能大功率LED、LPS灯具、光伏控制系统、风机控制系统、太阳能专用免维护蓄电池等部件组成,还包括太阳能电池组件支架、风机附件,灯杆,预埋件,蓄电池地埋箱等配件,如图2。

4.3.2 风光互补供电系统在通信基站中的应用

随着手机的普及,对手机信号的覆盖率也提出了很高的要求,对于幅员辽阔的草原和山区要想做到信号全面覆盖就要建立大量的基站,这些基站大都处于国家电网没有覆盖的地区。如果通过引入市电来开通基站实现无线信号的覆盖,需要花费大量投资。因此,风光互补供电系统是解决边远地区通信基站供电的最好方案之一,不仅在投资方面可以与引入市电相当或者略低,而且每年可以节省大量电费开支,并减少二氧化碳的排放,为节能和环保做出贡献[4]。

4.4 风光互补供电系统的发展趋势

全球节能成为共识,安防节能责无旁贷[9]。所以,未来风光供电趋势应从以下几个方面发展:

(1)中小型风力机与太阳能电池结合作为最合理的独立电源可开发更多的应用领域,包括风光互补便携式电源、风光互补泵水系统、风光互补增氧系统、风光互补供暖系统、风光互补海水系统、放光互补景观照明系统等等。随着中小型风力发电机产品的多样化,风光互补独立供电系统在市政项目、边防哨所、偏远地区都有着极广的应用前景;

(2)中小型风力发电机并网发电系统[7]。众所周知,德国和日本的太阳能屋顶计划大大促进了太阳能电池产业的发展,但在英国等阳光资源不好的国家,正在推广风力发电机屋顶发电计划。在家庭安装中小型风力发电机并网发电,可节省输配电系统,改善电网结构,是分布式电源的理想方式。

(3)储能技术是风光互补发展的新方式。电网是平衡电源和负荷的,对于电网来说两端都随机而变为不可控,就必须发展一种电池储能技术来解决这个问题。电网改造方式的发展趋势是削峰填谷,通过储能技术让电网由功率传输向电量传输方向转型。储能技术是比较复杂涉及多学科,而且是不断更新换代的战略性技术[5]。

5.结论

(1)在可再生能源并网中,新的电力电子技术扮演者非常重要的角色,能提高清洁能源并网运行控制能力。风力发电和光伏发电并网变流器具有软并网、软解列、有功与无功解耦控制和电能质量控制等多重功能,大容量集中式储能和V2G式分布式储能为消纳更多的可再生能源提供了可靠的保障。智能电网中的大规模风力发电、太阳能发电以及发电厂风机水泵的变频调速都离不开电力电子技术。其中大功率电力电子技术可以实现电能的变换和控制,是实现风光并网更加灵活和可控的关键技术之一。

(2)人类为使居住环境不再受污染,风能和太阳能将是今后世界能源的必然选择。目前,利用太阳能和风能在不同的季节、时间上互补特点发展起来的风光互补发电照明技术已逐步完善,且正以前所未有的速度和力度迅速在全世界发展与推广。

(3)“风光动力”并网型风光互补发电系统主要利用3kw-30kw功率风机,这种发电系统不需要蓄电池储存电力,降低了发电成本,是在有电网地区利用风光互补供电系统向电网输送电力,可以减少常规能源发电,从而减少CO2排放,尽量使用可再生能源发电。

参考文献

[1]李斌等.电力系统自动装置[M].高等教育出版社,2007(03).

[2]技术资讯.太阳能与LED结合创造绿色新能源[J].电源技术,2012(02).

[3]苏亚欣等.新能源与可再生能源概论[M].化学工业出版社,2008(11).

[4]技术资讯.风光互补独立供电系统在通信基站中的应用[EB/OL].中国电子技术应用网,2012(3).

[5]孙克成等.运动机械和风能的组合发电及储能系统设计[J].科技风,2011(12).

[6]技术资讯.风光互补发电系统的原理[EB/OL].风光互补应用网,2011(10).

[7]技术资讯.中小型风力发电及风光互补新能源产业发展历程[EB/OL].风光互补应用网,2010(03).

[8]技术资讯.风光互补太阳能组合降低LED灯制造价格[EB/OL].照明网,2011(07).

[9]技术资讯.风光供电安防节能初潮涌起[EB/OL].风光互补应用网,2010(01).

[10]邓隐北.电力电子技术在风光互补发电技术中的应用[J].电源技术世界,2010(11).

作者简介:

郭芙琴(1965—),女,陕西富县人,学士,副教授,现供职于延安职业技术学院,研究方向:电工与电子。

陈景翠(1986—),女,陕西富县人,硕士,助理讲师,现供职于延安职业技术学院,研究方向:电路与系统。

作者:郭芙琴 陈景翠

并网供暖节省工程投资论文 篇2:

争议南方供暖

当前,南方是否供暖已基本达成共识,

但在供暖方式上存在巨大分歧。企业抢滩南方市场后

为何难以落地,又面临怎样的风险?

每到冬季,南方供暖的话题都会成为议论的焦点。今冬又遇多年少见的寒冷,因此供暖问题再一次引爆媒体。

只是,这一次集中的讨论不再纠集于是否供暖,而是采取怎样的供暖方式。

因为供暖成了一种必需品,各类资本、技术和企业(国企、民企、外企)早已集中到南方各地去安营扎寨了,各种名目的新项目也爆发式地涌现出来。

细数一下,仅在2012年年底就出现了多个新的项目:

2012年12月2日,湖北省武汉市东西湖区与神华集团签订项目合作协议,神华集团将投资55亿元在该区建设70万千瓦冷热电三联机组。

12月28日,大唐国际绍兴江滨热电公司天然气热电联产项目1号机组发电机出口断路器合闸成功,负荷成功稳定至45MW,机组首次并网获得一次成功。

11月23日,华能集团安徽分公司与合肥高新区管委会就华能合肥燃机-蒸汽联合循环热电联产项目举行了签约仪式。

12月26日,杭州市政府与华电集团正式签署战略合作框架协议,华电“十二五”期间将投资超过120亿元用于杭州的天然气发电、天然气热电联产、冷热电三联供分布式能源项目。

类似的项目还有很多,这些项目都有一个共同的特征——节能,传统的煤电项目几乎全部被拒之门外。“区里不会考虑传统的供热项目,引进的神华冷热电三联供项目基本够用了,我们看中的是这个项目的节能效益和经济性。”湖北武汉东西湖区央企联络办主任张向东如此对《能源》杂志记者说道。

张向东在担任东西湖区央企联络办主任之前,是区招商局副局长,对引进项目有自己的独特见解,“武汉亟需供暖,并推出了‘冬暖夏凉’规划,但不能照搬北方的模式,要选用节能项目”。

但项目打上“节能”的标签,就能顺利落地吗?显然不是。采访中,某地方政府官员表示:“如果没有阻力,这些项目在南方各地早已遍地开花了,不会有这种大规模的南方供暖讨论了。”

另一方面,拥有成熟技术的企业们,面对这个问题也给出了同样的答案,北京华电科能科技投资有限公司节能部总经理郑玉龙就说,“做这些节能的新型供热项目阻力和风险太大。”

既然技术不成问题,地方政府和企业也都极力促成,面对南方供暖市场的大蛋糕,为什么这些项目落地会受到重重阻力?

抢占南方市场

虽然受到阻力,但是两类企业能站得住脚。一类是地方龙头企业,第二类是外来的央企。

武汉德威热力公司就属于前者。“我们每平方米收费25.5元,但是仅限于已经铺设热网的小区,不在这些小区范围内的也可以做单户的改造。”电话那头,武汉德威热力公司的工作人员解释着。

打开武汉德威热力公司的官网,一张城市管网走线图标得密密麻麻,位于城西的华电武昌热电公司与位于城东的国电青山热电公司遥相呼应,两条红色的热网线路穿过众多小区和办公楼宇后相连在一起,形成了一条贯穿东西的主干热网线路。在这条横向主线上,五条纵向的分支向外延伸开来。

武汉是较早启动供暖的南方城市之一,2006年,武汉市政府推出了一项“冬暖夏凉”工程,把集中供热作为一项民生工程,旨在通过铺设完善的城市热网,解决居民集中供热问题。据武汉市发展改革委能源处处长王永胜估算,目前武汉使用天然气壁挂炉居民有5-6万户;使用地源热泵供暖有20多个小区;热电联产供暖有18个小区约2万户左右。粗略估算,仅上述几项用暖人数就超过10万户。

在合肥,一家八年前就进驻的外来者终于占领了一席之地,威能公司合肥办事处负责人曾宗元介绍,八年前刚来合肥时,家装锅炉供暖还是高端消费品,只有少部分人能接受。可近几年普及程度非常快,已经成为普通家庭装修时的必备选择。

威能公司刚到安徽时,市场仅限于省会合肥一地,一年接的订单也就一百来户。但现在,威能的市场已经从合肥拓展到省会以下的芜湖、马鞍山、淮南等地,2011年仅合肥地区就销售锅炉超过3000台。曾宗元推算,合肥市场上的各类分户式供暖用户大概3万户左右。

除了外来的企业,合肥市还把本地企业进行重组整合。早在2007年,合肥就把从事热电联产的三家热电企业整合成立合肥热电集团有限公司,作为合肥市专门从事热电联产和集中供热的公用事业企业。目前这家新企业的居民用户已经覆盖全市10%的人口,按照该公司规划,“十二五”期间的集中供热用户将达到全市人口的30%。

以五大发电集团为首的央企近期也快速进入了南方供热市场,华能在苏州正在建设2台E级燃气-蒸汽联合循环供热机组及相应辅助设施,总装机容量40万千瓦,年发电18.31亿千瓦时,年供热量308.70万千焦,年耗气量4.5亿立方米。当华能苏州燃机项目建成后,将关停苏州地区5台35吨/小时燃煤锅炉、1.8万千瓦燃煤热电机组和115台燃煤(油)小锅炉。换言之,是一种能源的替代,也是地方节能减排的需要。

与华能借助的能源替代模式不同,大唐国际选择了进入新建设的开发区,一个新的完全重新规划的开发区需要大量的供热,这个市场比前者的替代市场来得更容易些。在浙江绍兴的江滨开发区,大唐国际绍兴江滨热电公司已经建成了2台45.2万千瓦天然气热电联产机组。“可以覆盖整个开发区,等开发区的其他设施一并建设完,我们就能正式供电、供热了。”浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司总经理高学峰介绍说。

神华集团在武汉东西湖区的燃煤冷热电三联供项目签完协议后也正在等待相关部门的审批,据悉,项目建设工期3年,建成后将为东西湖区、天河机场、部分硚口、江汉区居民、商户及工业企业集中连片供热、供冷。“集中供热的费用会低于武汉天然气供热的价格。一是煤炭价格本身比天然气低;二是规模扩大后,成本会降低。” 张向东说。

“不能复制北方模式”

其实,供热的技术路线众多,最大的争议还在于能效,“用什么方式供热,这才是争论的焦点。”中国工程院院士、清华大学建筑节能中心主任江亿直切主题。

上世纪50年代,“能源奇缺”背景下,周恩来总理提出以秦岭、淮河为界,划定北方集中供热区。但这条界线并非周恩来总理随便一划。1908年,当时的中国地学会首任会长张相文在《地文学》中,从自然地理分区角度,提出将秦岭—淮河作为中国南北的分界线。它是中国地理气候的分界带,秦岭对冷热空气有阻挡作用,南方处于温带季风与亚热带季风气候,冬天最低气温不低于-5℃,且低温时间持续较短。这条线的初衷,是为当地建筑和农作物种植做参考。或许,张相文怎么也没想到,他这条分界线会成为中国“南北供暖线”,并影响了中国60余年。

江亿目前正在做《中国建筑节能年度发展研究报告2013》,预计今年3月份正式对外公布,这份报告正是他几年来持续对南方地区的多个采用不同形式住区项目的供暖状况进行大规模测试和跟踪调查后形成的。

江亿不推崇在南方集中供热,他说,“我国集中供热导致的‘过量供热’造成相当于总供热量的15%-30%的热损失,这是集中供热的缺点。”

江亿坦言,由于我们无法改变北方的能源结构和热源状况,所以只能通过多种途径力图减少集中供热带来的损失。这就是为什么北方近十年来一直在推行“供热改革”,就是要改目前按照面积收取热费的方式为按照实际供热量收取热费,从而促使使用者通过末端的调节,减少过量供热,实现节能。然而,由于技术、体制、机制的诸多原因,“热改”的推进十分困难,十年成效很小,被认为是“比房改还困难的改革”。

江亿认为,集中供热的成本和能耗较高。目前北方集中供热按照供暖面积收费,一个冬天收费标准为每平米20元到30元。一个100平米的家庭,一年交采暖费2000元到3000元。由于能源价格不断上涨,所以供热企业盈利很低。而供热的实际能耗根据热源方式不同,地域不同,运行水平不同,每平米一个供暖季为12到20公斤标准煤。

南方市场不适合集中供暖,江亿还做了这样的分析:第一,不烧煤,不需要大规模的集中热源,没有了采用集中供热的需求。第二,冬季短,这就使得巨大投资的集中供热设施大部分时间空闲,供热企业也在全年大部分时间停业。第三,温度不很低,冬季室外空气温度、地下温度都高于北方地区。第四,常开外窗,当采用集中供热时,全天连续供热,室外又不很冷,使用者很可能一直开窗换气,这就造成巨大的热量浪费。

采用大规模集中供热,供暖能耗可达到每平米每个冬季8到12公斤标煤,为南方目前的3到5倍。而采用分散的供暖方式,即使室内达到较好的热舒适,也仅需要每平米每年冬季5公斤标煤,仅为大规模集中供热方式的一半。

我国南方地区城镇需要供暖的住宅约70亿平米,如果全采用集中供热,与目前比较,能耗要增加5000万吨标煤,为我国目前城镇建筑总能耗的9.4% ,与采用充分改善室内热舒适的分散方式相比,能耗要增加3500万吨标煤,为我国目前城镇建筑总能耗的6.7%。

从住户经济负担来看,以100平米住宅为例,目前采用空调热泵方式,每个冬天大约需要600元;燃气壁挂炉,每个冬季1000元;采用改进了的电动热泵并延长运行时间,每个冬季1000元;集中供热,每个冬季1500元。

新技术PK

既然很多企业和专家均认为常用的供热模式都无法适用于南方,那么南方该采取什么样的新模式?

郑玉龙比较推崇冷热电三联供项目,这也是近两年五大发电集团在南方力推的一种供热模式。“与传统的热电联产不同,三联供是夏季供冷,冬季供热,全年的负荷都能用上;三联供是小范围、短距离的,所以损耗相对较小。”郑玉龙说冷热电三联供是一种梯级能源的有效利用方式。

冷热电三联供是指以煤炭或天然气为燃料,带动发电设备运行,产生的电力供应用户的电力需求,系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷。通过这种方式大大提高整个系统的一次能源利用率。

“综合用能效率可达85%以上,普通的热电才40%的能源使用效率,提高了一倍。供热本身就是多出来的利润,电厂还是以发电为主。所以,大规模的运行后,其运维成本将低于普通电厂。当然,因为多了供冷系统,初投资会高一些,但是与常规系统相比超出的初投资费用靠节省运行费5年内便可收回。”郑玉龙说。

其实,南方供热很多的质疑在于冬季短,多数地区不足90天,造成供热设置的闲置,即使是在热电联产的电厂,也无法真正做到合理、经济的联动效应。郑玉龙认为冷热电三联供正好弥补了这点,供冷和供热相互交替,“普通的热电联产电厂是电为主,热为辅,所以热能可以随时被舍弃。但是三联供是冷热电三项要根据各方面的需求做系统平衡,不是盲目的以热为主,或者以电为主。”

当然,也要根据不同地区的特征选择,比如四川,气源比较丰富,就适合做天然气的三联供,而贵州煤炭比较丰富,就适合做煤炭的三联供。

除此之外,南方由于水资源丰富,热泵技术也是南方供热的一种选择。据江亿介绍,在一栋楼旁打井,抽取地下水或者在地下埋管,通过水源热泵或地源热泵方式消耗电力得到热水,再通过管道送到楼内各户,这是分散的水源、地源热泵方式。利用地源热泵这种技术,每户一个冬天可省下1/3取暖费。目前15万平方米的建筑采用地源热泵供热,年节省标准煤约3100吨,减少二氧化碳排放8000吨。

北京市地质勘察技术院院长黄学勤是热泵应用方面的权威专家,他供职于北京最早进入热泵领域的企业。他表示:“热泵技术如果只用于供暖是不划算的,初投资太高,回报率又太低。如果说某个建筑既需要供暖又需要制冷,那么上热泵这种能源系统,初投资略高于普通供暖制冷系统,高出15%-20%左右,但是每年可以节省20-30%的运行费用。”

对于夏季需要供冷、冬季需要供暖的南方来说,热泵的经济账是很划算的。黄学勤介绍地源热泵的工作原理与普通家用空调类似,只是其工作环境改变了。夏天室外温度30多度,要把屋里的热排到外面大气环境中去是困难的。以北京地区为例,地底下基本是恒温14-15度,这就出现了近20度的温差,每低1度热泵能效提高约2%,这样算来地源热泵机组与普通空调就差40%的能效。冬季也是同理,只是夏天是把热散到地下去,冬天是从地下取热。

热泵技术也是国家力推的一项节能技术,可以得到国家补贴。“以前是针对项目,住建部和财政部按照项目每平方米给补贴(最高补至15万平米,1200万元)。现在转为将补贴拨给区级地方政府,鼓励各区建设清洁能源示范项目,补贴再由各区级地方政府根据各区情况发放。当然,必须是达到一定规模化的项目,而且要经过专家评估,避免一个节能技术最后做成不节能的项目。”黄学勤说。

但是,地源热泵也面临着比较现实的问题,就是受地质条件和室外场地限制。因为要抽取地下100米左右深处的水源,以及需要可以布置地埋管的室外场地,所以一些水源保护区、地质条件不好的地方,以及没有足够室外场地的地方是很难成行的。为避免这个问题,黄学勤提到了以城市污水为代表的地表水为源头的热泵模式,“华清地热公司先后完成了奥运村污水源热泵项目,以及世博轴江水源与地埋管式地源热泵相结合的复合式热泵项目,奥运村污水源热泵项目利用的是污水处理厂处理过的二级水,世博轴江水源热泵项目利用的是黄浦江的江水,这两个项目的经济性都很好,均是一种只用水中能源而不消耗水资源的模式”。

除此以外,太阳能集热系统也被提了出来。全国工商联新能源商会新能源动力与储能委员会研究员李雷提出,这套系统跟太阳能发电原理类似。光热发电就是把太阳能光聚光以后储热,水再进行热交换,“并不是直接用光对水加热,必须有个储热的装置”。

但是李雷同时表示,“太阳能是一种补充热源,不能做主要热源,因为楼宇的采光面太小了,如果另辟出一块地做,又不切实际,毕竟南方的地价是高昂的”。

卡脖子环节凸显

传统模式和新技术着实不少,但为什么南方供热系统一直无法建成,地方政府的“冬暖夏凉”规划也频频失约?

“卡脖子的环节太多,为跑一个项目我们把国家相关部委都跑遍了。”某地方政府官员欲言又止。

曾任中国建筑科学研究院副总工程师的郎四维,主持了十多项科研、开发、标准编制工作,比如《民用建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等。他电话中坦言,住建部已经开会确定了南方供热的方式。

住建部2013年1月23日表示,“要求集中供暖的南方地区”室外温度低于5℃时,人们的不舒适感要比同样室外温度的严寒、寒冷地区大,有必要设置供暖设施进行冬季供暖。提倡因地制宜采用分散、局部的供暖方式,不提倡建设大规模集中供暖热源和市政热力管网设施集中供暖。

2012年,中国建筑用能总量已经超7亿吨标准煤,而10亿吨是不可逾越的“红线”。到2020年,中国每年新增建筑面积约在10亿平米至20亿平米,节能压力较大。这也是住建部限制南方大规模集中采暖的原因之一。

正因如此,覆盖面较大的项目很难审批,这也正是上述地方政府官员的纠结之处,即使用冷热电三联供的新技术,地方政府想做成大规模的方式,加大覆盖面,也将很难成行,“存在很多的观念、思想、利益、市场、政府、国家政策等方方面面的异议,没有先例,大家有个接受的过程,而我们的主管部门又是慢热型”。

除了审批难,还有新项目的并网问题。不难发现,除了大型的冷热电三联供项目,这项技术也会有很多小型项目,在供热、供冷的同时又发电,那么这部分电能怎么办?

“要么是只并网不上网,要么是孤网运行。”郑玉龙说现有的三联供项目几乎逃不过这两种模式。

郑玉龙解释说,若一个社区上了冷热电三联供项目,电力也能自给自足了,大电网的电就不再需要了,对电网是有损失的,而这个局域电网需要定期检修,检修期间又需要大电网的电,那就只能运用只并网不上网的模式,即并网是为了电力不够用时从大电网买电,不上网的意思是不卖电给大电网。而孤网运行则是完全与大电网隔离。那么,一旦供暖季需要的热能大增,电能也会同时释放出来,用不完的电则没办法去消纳。

不过,国家电网公司在2012年年底颁布了分布式能源并网标准,承诺无条件并网,这个并网难的问题有可能在2013年得到解决。

郑玉龙认为还有一道坎,即与地方合作的风险。“如果说一家北方的公司去南方做项目,一个项目上亿元抛出去了,建成后电、热、冷都供出去了,收不回费用怎么办?投入的设备又无法搬走,只能认亏。”

的确,收取供暖费的问题,哪怕是在非常成熟的北方城市也是个难题,现在北方多采取小区物业代收的模式,但是业主往往不去理会供暖费和物业费是两码事的事实,而是把对物业的怨气用于拒交供暖费上,这样造成了每年的供暖费收取难题,欠缴30%已经成为一种普遍现象。

不过,郑玉龙提出一种设想:如果新小区在设计的时候就把冷热电三联供项目统筹进去,就不会有后续经营的困惑了。业主方在收房的同时就被派发了专用的冷热电卡,外面的普通电卡无法使用。

除此以外,还有非常关键的制约:上游气源和煤源。

据悉,武汉“冬暖夏凉”已连续三年爽约。当下这个供暖季,原定于2012年12月1日供暖的小区,直到12月中旬才开始供暖。负责供热的武汉德威热力公司新闻发言人凯华介绍,供暖延迟是卡在了能源环节。武昌电厂因天然气供应短缺未能履约,后来由煤炭发电的青山电厂代为供热。据介绍,中石油、中石化近期调配至武汉的天然气每日仅300万立方米,缺口上百万立方米,为保居民用气,只得大幅压缩热电厂供气量,电厂也就无热可供。

武汉市发展改革委主任吴清对媒体公开表示,武汉非冬季每天用掉230万立方米天然气,进入冬天,每天剧增200万立方米。若是全城200多万户家庭都集中供暖,增加的天然气用量是一个庞大的数字。武汉并非个例,南京、合肥等地的部分小区暖气管道也已经铺设好了,但供应问题至今没有解决。

对于气源问题,某央企驻地方公司的负责人提到了另外一种不合理的现象,他说,有些省份由本地的天然气公司来控制价格,“三桶油”直接把气供到地方天然气公司,这些公司转手就控制了气源,“我们想用自己的气源,地方政府就是不让把管道铺设进城,只能铺到城外,气还是运不进来,没办法,还得用地方上垄断的气源”。

作者:张娜

并网供暖节省工程投资论文 篇3:

建筑节能背景下太阳能应用研究

摘要:太阳能是一种可持续利用的清洁能源,在能源日益短缺的今天,节能建筑对太阳能的利用日益受到世界各国的重视。本文介绍了节能建筑对太阳能利用的技术,分析了现阶段我国节能建筑中太阳能利用的现状及存在问题,并提出了节能建筑中太阳能应用技术的发展方向和对策。

关键词:太阳能建筑节能热利用光电技术

一、引言

地球暖化日趋严重,全球都在努力降低碳排放。建筑耗能产生之温室气体更是其中之大宗,根据欧盟之调查,建物之耗能约占全球各种民生耗能之40%,尤以制造传统电力所产生之二氧化碳与室内冷气空调所产生之氢氟碳化物(HFCs)为两大主要温室气体。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的无污染能源。地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而依靠现有的技术以及经济条件,供开发利用的太阳能只占理论资源量的很小一部分,因此如果我们能在建筑上大幅提高太阳能利用率,就能很好地降低建筑能耗,达到低碳目标。

二、太阳能在节能建筑中的利用及技术

太阳能在节能建筑中的应用形式主要有太阳能的热利用和太阳能光电技术。目前,从我国的实际情况来看,太阳能在建筑中的热利用为主要应用方式,尤其是以太阳能在建筑采暖、空调和供应热水等方面的应用为主。

1.太阳能的热利用

太阳能采暖系统一般分为两种,一种是被动式,即与房屋的结构体相结合,以建筑物本身作为蓄热体,白天吸收热空气,夜间依靠墙体放热采暖。另一种是主动式,即在建筑的屋顶上安装平板集热器,使其与太阳辐射成倾角吸热,然后以热水方式储存太阳能,利用太阳能供暖供热水等等。

2.太阳能光电技术

太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能,,即太阳能光伏发电,为建筑提供清洁能源。光伏电板是太阳能电池组件组合而成的,重量比较轻,厚度比较小,只要在屋顶上预先设计支架便能有效地将太阳能光伏电板安装上去,建材化的太阳能光伏板可以减轻屋顶的荷载。太阳能建筑的光电利用,主要是用来实现太阳能照明。

目前较为先进的太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合,利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层,既消除了太阳能对建筑物形象的影响,又避免了重复投资,降低了成本。

三、我国太阳能在节能建筑中利用的现状及存在的问题

作者简介:李娜,浙江义乌人,浙江工业大学在读研究生,义乌工商职业技术学院讲师

1、太阳能热水器(系统)

我国的太阳能热水器产业进入20世纪90年代后期以来发展迅速,目前国产产品几乎完全占有了我国的太阳能热水器市场,某些著名品牌还出口国外。

但是长期以来,太阳能热水器一直是房屋建成后才由用户购买安装的一个后置部件,随着太阳能热水器在城市普及率的不断提高,由这种使用方式而带来的一系列问题和矛盾也逐渐显现,特别是对建筑物外观和房屋相关使用功能造成的影响和破坏,直接导致了一些城市和小区、单位的主管部门出台不允许安装太阳能热水器的管理规定,严重制约了太阳能热水器的进一步发展。

2、太阳能供暖、空调

主动式太阳能采暖由于系统复杂,设备多,所以初投资和经常维持费用都比被动式太阳能采暖高。我国过去采取的政策是优先发展被动式太阳能采暖。这种太阳能供暖系统投资费用高并且春、夏、秋季热水过剩,需通过季节蓄能技术和全年的综合利用来解决。

由于空调的应用需求和太阳能的供给量保持很好的一致性,即天气越热,越需要使用空调时,相应的太阳辐照量也较大,所以太阳能空调是我国最早进行太阳能应用的研究领域。太阳能空调技术的工程应用,其主要问题是投资较高,所需要的太阳能集热器面积较大,该项技术的推广取决于中、高温太阳能集热器的开发和降低成本。

3、光伏技术太阳能建筑

利用光伏并网发电技术提供房屋用电能耗的太阳能建筑,近年来成为世界太阳能利用的热点,发达国家中建成并投入使用的该类太阳能建筑已有相当数量,在我国则处于起步阶段。在与建筑的结合和工程应用方面与发达国家还有不小差距。

由于光伏电板太阳能屋顶系统使用了较为新型的高科技材料,它相对太阳能集热器屋顶而言,造价相对要高,初投资十分昂贵,现在大多在如义乌国际商贸城这样的公共建筑中使用,从而影响了它的推广。

四、节能建筑中太阳能应用技术的发展方向和对策

1、太阳能热水器(系统)与建筑相结合

我国人口众多,多层和高层建筑是住宅建设的主流,要使太阳能热水系统真正与建筑相结合,必须逐步改变现在为每家每户单独安装太阳能热水器的作法,而代之以在每栋建筑上安装大型、综合的太阳能热水系统,统一向各家各户供应热水,并实行热水计量收费。太阳能热水系统的建筑一体化比较符合目前我国的实际情况和技术水平。

只要做到在房屋设计之初就同步进行太阳能热水系统的设计,解决相关的建筑一体化设计问题并不困难。此外,政府应该出台相应的引导政策和激励措施,鼓励房地产开发商投资建筑一体化的太阳能热水系统。随着人民生活水平的不断提高,具有24小时供应生活热水功能的商品住宅越建越多,今后供热水会逐步成为住宅的必备功能,无论从节能还是环保角度来看,太阳能热水系统都有其明显的优势。初投资增加不多,运行费用却大大节省,而且包含了"绿色建筑"的概念,既能给房地产开发商带来新卖点,又能减少物业管理部门的日常开支,对国家、企业和用户都有好处。

2、太阳能供暖、空调系统规模化

利用大、中型太阳能供热、采暖技术和利用太阳能冬季采暖,夏季空调、全年供应热水的三联供技术是今后太阳能热利用技术在建筑中应用的主要发展方向,而被动太阳能建筑设计技术是基础,因为必须首先大幅度降低太阳能采暖空调建筑本身的能耗需求。太阳能热利用系统的关键部件是太阳能集热器,与太阳能热水系统相比,太阳能供暖、空调系统对太阳能集热器的热性能提出了更高的要求。太阳能供暖系统是在冬季使用,环境气温较低会加大集热器的热损失,夏季空调使用的吸收式制冷机需要高温水作热源,要求集热器产生至少85℃以上的热水,而目前国内的集热器产品主要是为适应太阳能热水的使用要求,用于太阳能供暖、空调系统时的热效率较低,直接影响了系统的效益。所以,开发可适用于太阳能供暖、空调系统的中、高温太阳能集热器至关重要,也是今后的努力方向。

3、太阳能并网光伏技术与建筑结合

降低光电池、逆变器的制造成本,开发能与光电池有机结合的新型建材,解决并网问题,是推进光电太阳能建筑发展的关键;而要降低成本,产品必须要有一定的生产批量,所以拓宽应用范围是当务之急,不能因为目前光电太阳能建筑的高投资就止步不前。开拓市场可以重点抓两个方面,一是解决偏远无电地区的照明及用电;二是针对特殊用途建筑,例如奥运场馆等标志性建筑、旅游度假村、边海防营房等,建设光热、光电综合利用太阳能建筑。后者更为重要,只有解决了光热、光电综合利用实用技术,才能增加太阳能光电池的市场竞争力。

五、结论

太阳能是最清洁、最廉价的能源,在目前我国限制使用燃煤锅炉,燃油价格及电价上涨的情况下,在建筑节能方面大力推广使用太阳能采暖制冷系统、生活热水系统及光电系统,是节约能源、保护环境的有效途径,具有重要的现实意义。同时,在太阳能在建筑节能的具体应用过程中,应特别注意太阳能与建筑的一体化设计,努力减少太阳能系统对环境和建筑本身带来的不良影响,实现人—居—环境的和谐发展。

参考文献:

[1] 马文生郝斌. 光伏建筑一体化相关问题的探讨.可再生能源.2011年01期

[2] 吴振一. 太阳能在建筑节能领域的应用创新.城市住宅.2011年01期

[3] 赵彦民 任璐.建筑节能研究现状及展望[J].粉煤灰综合利用.2010年04期

[4] 沈辉.住宅中太阳能的应用与研究[D].郑州大学.2007年

[5] 王晶晶 李峥嵘.太阳能对民用建筑能耗的影响分析.建筑节能.2007年01期

作者:李娜

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