0 引言

 

  改革開放以來，我國經(jīng)濟高速持續(xù)發(fā)展，大大地推動了城鎮(zhèn)化的進展，新城區(qū)、開發(fā)區(qū)、新型園區(qū)的建設(shè)在各地蓬勃展開。為提高區(qū)域建設(shè)和運營水平，建設(shè)能源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，國內(nèi)學(xué)者對區(qū)域能源規(guī)劃的發(fā)展方向、思路以及能源供給方式等問題進行了研究，取得了一定的成果[1~3]。

 

  廣州大學(xué)城是廣州建設(shè)現(xiàn)代化生態(tài)城市目標規(guī)劃中的重要組成部分。在廣州大學(xué)城項目工程建設(shè)的起步階段，建設(shè)單位組織相關(guān)專家以高效、節(jié)能、潔凈環(huán)保為目標，對區(qū)域能源利用進行了規(guī)劃，該規(guī)劃方案在大學(xué)城建設(shè)中得到了較好的實施，本文就該規(guī)劃在大學(xué)城的實踐進行論述。

 

  廣州大學(xué)城近期規(guī)劃面積約18 平方公里，選址于廣州市番禺區(qū)小谷圍島，有包括中山大學(xué)、華南理工大學(xué)等10 所部、省、市屬高校入駐，隨后廣東科學(xué)中心、北亭廣場、數(shù)字家庭產(chǎn)學(xué)研孵化基地等公共服務(wù)、研發(fā)和商業(yè)項目相繼建成于廣州大學(xué)城內(nèi)。大學(xué)城規(guī)劃容納20 萬大學(xué)生，島內(nèi)人口約35 萬人。大學(xué)城的能源需求主要是教學(xué)、科研、商業(yè)和生活用電力、空調(diào)制冷、生活熱水，無工業(yè)負荷。

 

  1 廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃成果

 

  2003 年初，廣州大學(xué)城建設(shè)指揮部辦公室委托華南理工大學(xué)組織專家成立研究小組，編制廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃。研究小組完成了廣州大學(xué)城建筑節(jié)能設(shè)計標準等8 個專題研究，出版了《廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃研究》[4]。

 

  1）建筑主體節(jié)能優(yōu)化設(shè)計。廣州大學(xué)城對建筑的節(jié)能設(shè)計專門制定了《廣州大學(xué)城建筑節(jié)能設(shè)計標準》，標準要求通過采用合理的建筑設(shè)計方案，強化建筑自然通風(fēng)降溫功能，提高圍護結(jié)構(gòu)隔熱性能和提高空調(diào)設(shè)備能效比等節(jié)能措施，在保證相同的室內(nèi)熱環(huán)境的前提下，與目前建筑外遮陽、建筑自然通風(fēng)等狀況均不良好且采用低效率分體空調(diào)方式的空調(diào)建筑相比較，全年建筑空調(diào)能耗應(yīng)減少65%。

 

  2）分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃方案。采用燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供技術(shù)，發(fā)電總裝機容量約為126MW。系統(tǒng)以天然氣為燃料，通過100MW的燃氣輪機組直接發(fā)電，燃機的排氣進入余熱鍋爐，產(chǎn)生4.0MPa 中壓蒸汽進入抽凝式汽輪機組發(fā)電；從燃氣輪機抽出部分1.0MPa 低壓蒸汽，用于向用戶供汽和用于制冷站吸收式制冷機組；鍋爐尾部煙氣余熱用作生活熱水的熱源；能源站生產(chǎn)的電力用于供給電壓縮制冷空調(diào)系統(tǒng)和作為日常用電的一部分，不足部分向電網(wǎng)購買。整個系統(tǒng)能源利用效率可達80%以上。通過調(diào)節(jié)燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機的運行工況，可以滿足不同季節(jié)、氣候下各種冷、熱、汽負荷的需求，具有很高的靈活性。

 

  3）可再生能源利用規(guī)劃。對太陽能利用（室外公共區(qū)域照明、熱水空調(diào)）、垃圾焚燒發(fā)電、風(fēng)力利用、低焓值能源利用（珠江水水源、地源熱泵）等方案進行了研究，提出了2010 年新能源和可再生能源在大學(xué)城用能中占8%~10%比例的目標。

 

  4）能源供應(yīng)系統(tǒng)運行機制。按照社會化、市場化機制進行投資、建設(shè)和運營管理。建議采用政府（廣州大學(xué)城管理委員會）調(diào)控下的能源服務(wù)公司特許經(jīng)營模式進行運作，該能源服務(wù)公司應(yīng)該是允許外資介入的，鼓勵用戶參股的，所有制多元化并且完全按照市場機制運作的獨立法人機構(gòu)。通過政府-能源服務(wù)公司-用戶-電網(wǎng)四方依法協(xié)議，依靠高科技和現(xiàn)代化的科學(xué)經(jīng)營管理，達到用戶、公司、電網(wǎng)、社會" 四贏" 的目標。項目的啟動、能源服務(wù)公司的組建均采用面向社會（國內(nèi)外）招標的形式運作。

 

  2 廣州大學(xué)城區(qū)域能源的實踐

 

  2.1 建筑節(jié)能

 

  廣州大學(xué)城的圍護結(jié)構(gòu)材料全部選用了輕質(zhì)隔熱型墻體材料，如陶粒砼砌塊、加氣砼砌塊、燒結(jié)空心砌塊。大學(xué)城房建工程竣工建筑面積520 余萬m2，應(yīng)用了各種新型墻體材料共970626 m3，有力杜絕了實心黏土磚在大學(xué)城的使用，達到節(jié)約能源、保護耕地的目的。廣州大學(xué)城建筑的門、窗、走廊設(shè)計充分考慮了穿堂風(fēng)的形成，自然通風(fēng)效果顯著。

 

  在屋面設(shè)計中，全部采用25mm 厚的擠塑板、30mm 厚的模塑板、130mm 厚的加氣砼為隔熱保溫層材料；外窗設(shè)計規(guī)定了窗墻面積比，盡量減少全玻璃幕墻的建筑，并在部分公共建筑中采用了垂直遮陽板、水平遮陽板等外遮陽措施，在玻璃的選材上采用了熱反射鍍膜玻璃等節(jié)能玻璃。

 

  2.2 分布式能源系統(tǒng)

 

  廣州大學(xué)城的分布式能源系統(tǒng)由分布式能源站、區(qū)域供冷系統(tǒng)和集中生活熱水系統(tǒng)組成。

 

  1）分布式能源站

 

  分布式能源站是廣州大學(xué)城分布式能源系統(tǒng)的核心，能源站以天然氣為燃料，規(guī)劃設(shè)計建設(shè)4 套78MW等級燃氣- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。首期2 套機組于2009 年10 月投產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計，其功能是滿足大學(xué)城區(qū)（含10 所大學(xué)和中心商務(wù)區(qū)）對熱、冷等多種能源的需求。但由于體制等客觀原因，能源站目前未能實現(xiàn)向大學(xué)城區(qū)域內(nèi)直接供電，其發(fā)電通過110kV 電纜接入電網(wǎng)。

 

  能源站余熱鍋爐尾部的煙氣余熱用于制備生活熱水和1# 冷站（規(guī)劃中）及能源站站內(nèi)空調(diào)主機生產(chǎn)空調(diào)冷凍水。能源站的一次能源天然氣得到了梯級綜合利用，系統(tǒng)的能源利用效率達到80%以上，達到了高效節(jié)能、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、控制污染、改善環(huán)境的目的。

 

  2）區(qū)域供冷系統(tǒng)

 

  大學(xué)城區(qū)域供冷系統(tǒng)采用先進的冰蓄冷技術(shù)，規(guī)劃總裝機容量為10.6 萬冷噸，包含由4 個冷凍站及相對應(yīng)的冷凍水枝狀管網(wǎng)、末端換熱間組成的4 個相對獨立的系統(tǒng)。目前已建成并運行2#、3#、4# 冷站及相應(yīng)的管網(wǎng)，裝機容量7.7 萬冷噸。用戶包括十所高校、廣東科學(xué)中心、北亭廣場、數(shù)字家庭和數(shù)字電視產(chǎn)學(xué)研孵化基地、南國會國際會議中心等。冷站冷量通過末端換熱間內(nèi)的板式換熱器送往各單體建筑內(nèi)的末端空調(diào)系統(tǒng)。末端換熱間已建成300 余間，內(nèi)設(shè)電動調(diào)節(jié)閥等自控裝置及冷量計費裝置，末端板換間與冷站、冷站與冷站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)形成自控傳輸網(wǎng)絡(luò)。

 

  3）集中生活熱水系統(tǒng)

 

  廣州大學(xué)城集中生活熱水系統(tǒng)由熱水制備站、一次熱水主干管網(wǎng)、分散熱力（加壓）站、二次熱水管網(wǎng)及單體熱水系統(tǒng)組成，為開式循環(huán)系統(tǒng)。

 

  熱水制備站熱源主要為分布式能源站余熱鍋爐煙氣余熱換熱制備60℃生活熱水送往分散熱力站。

 

  用戶用水終端采用預(yù)付費IC 卡水表計量，少數(shù)團體用戶采用機械式水表總表計量。

 

  2.3 能源供應(yīng)系統(tǒng)運營模式

 

  經(jīng)市政府批準，廣州大學(xué)城建設(shè)指揮部辦公室在建設(shè)期組建了全資國有企業(yè)廣州大學(xué)城投資經(jīng)營管理有限公司及其子公司廣州大學(xué)城能源發(fā)展有限公司，負責(zé)區(qū)域供冷項目和集中生活熱水項目的投資和運營管理，項目建設(shè)則委托大學(xué)城指揮辦負責(zé)。兩公司本著“服務(wù)高校師生，服務(wù)大學(xué)城”的宗旨，確保區(qū)域供冷系統(tǒng)、集中生活熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為大學(xué)城近20 萬師生提供空調(diào)冷凍水和生活熱水服務(wù)。

 

  2007 年底，廣州大學(xué)城能源發(fā)展有限公司與中國華電新能源有限公司合作，成立廣州大學(xué)城華電新能源有限公司，由該項目公司負責(zé)大學(xué)城能源站的投資、建設(shè)和運營管理。

 

  3 廣州大學(xué)城能源規(guī)劃實踐的思考

 

  廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃的研究取得了一些令人矚目的成果，這些成果對大學(xué)城的建設(shè)和運營管理發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。作為廣州大學(xué)城能源項目的建設(shè)者和運營管理者，幾年來在項目的建設(shè)和運營管理中，對區(qū)域能源規(guī)劃有一些切身體會和思考。

 

  1） 區(qū)域能源規(guī)劃與該區(qū)域的總體規(guī)劃功能與定位是密不可分的。廣州大學(xué)城區(qū)域能源規(guī)劃對廣州大學(xué)城作為高校園區(qū)的功能以及作為廣州市城市空間發(fā)展格局中生態(tài)敏感區(qū)的定位的把握是非常準確的，為此明確提出了能源規(guī)劃的指導(dǎo)思想，即節(jié)能、高效、生態(tài)環(huán)保以及建立與市場經(jīng)濟相適應(yīng)的能源管理運營體系。

 

  2） 區(qū)域能源負荷特點的把握及負荷大小的準確預(yù)測是區(qū)域能源規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。廣州大學(xué)城作為高校園區(qū)，能源消耗主要群體為高校師生，因此，大學(xué)城的能源負荷特點是峰谷差大，存在季節(jié)（寒暑假）、晝夜的不平衡。針對這些負荷特點，能源站燃機設(shè)備選擇航改型輕型機。航改型輕型機啟停快，機組由4 臺燃機組成，并可單臺、多臺運行，在不同負荷下運行均可獲得較高的運行效率，較好滿足了大學(xué)城供熱負荷需求。區(qū)域供冷系統(tǒng)采用了冰蓄冷技術(shù)，實現(xiàn)負荷的移峰填谷。負荷預(yù)測方面廣州大學(xué)城電力負荷預(yù)測[5]對校區(qū)用電負荷采用分類建筑綜合用電指標計算用電負荷，對其它如保留村則按人均綜合用電指標法進行負荷預(yù)測。空調(diào)負荷的預(yù)測是通過不同類別建筑空調(diào)需求的調(diào)查統(tǒng)計，在對日逐時負荷分析的基礎(chǔ)上，采用全年逐時冷負荷軟件計算，在掌握一定統(tǒng)計規(guī)律的基礎(chǔ)上，確定不同功能區(qū)域的空調(diào)合理同時使用系數(shù)[6]。

 

  但幾年來的運行數(shù)據(jù)表明，空調(diào)實際使用負荷與預(yù)測負荷還是存在一些差距。

 

  3）具體分析區(qū)域內(nèi)的地理環(huán)境、生態(tài)環(huán)境條件以及氣象條件，因地制宜地選擇區(qū)域內(nèi)供冷供熱等能源產(chǎn)品的供應(yīng)方式。

 

  4）區(qū)域能源規(guī)劃實施離不開國家能源政策、法規(guī)的支撐。2010 年3 月，廣東省物價局批復(fù)對大學(xué)城投資經(jīng)營管理有限公司等兩家單位試行蓄冰電價，使得大學(xué)城區(qū)域供冷蓄冰運行具有合理的經(jīng)濟性；廣州大學(xué)城分布式能源站的建設(shè)規(guī)劃，一直得到省、市政府的關(guān)注和支持，為能源站的市場定位問題，省政府多次組織協(xié)調(diào)，認為能源站的建設(shè)是解決廣東省乃至全國能源面臨的效率、結(jié)構(gòu)、安全、環(huán)境等問題所做的一次積極的探索和嘗試[7]。2006 年省政府批復(fù)了《廣州大學(xué)城分布市能源站供電改革試點方案》， 2008 年南方冰雪災(zāi)害造成部分城市大面積停電的現(xiàn)實，已使有識之士更加迫切地感受到分布式能源是解決區(qū)域能源供應(yīng)可靠性的有效途徑。考慮到區(qū)域供冷、分布式能源帶來的環(huán)境效益和其它社會效益，政府如果在天然氣價格上對其給予適當優(yōu)惠，同時適當引導(dǎo)區(qū)域內(nèi)用戶使用分布式能源系統(tǒng)提供的產(chǎn)品，那將是對分布式能源的有力支持。因此，能源規(guī)劃更期待國家政策、法規(guī)的突破。