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文檔簡介
1、山西高校新校區(qū)供熱方案研究摘要: 通過對高校新校區(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,重點對分布式燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)進行了論述,為山西省的節(jié)能減排和環(huán)境保護做出了貢獻。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)文化強省、再造一個山西的發(fā)展目標(biāo),為構(gòu)建太原都市圈創(chuàng)新型核心區(qū)域、推動太榆同城化、在太原都市圈核心地帶形成新的經(jīng)濟與文化增長點、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,以有機聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),通過高校新校區(qū)建設(shè)促進文化交流與創(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)濟增長的科技智庫、創(chuàng)意基地。高校新校區(qū)位于太原都市區(qū)的中心位置,代表了都市圈未來的文化、生態(tài)、科技發(fā)展方向,故此,從形象上就樹立了其“文化之心、綠色之心、未來之心”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)勢教育力量,整合先進科研力量,在太
3、原都市圈的核心區(qū)域,打造一個中部地區(qū)一流的“智慧谷”,作為推動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)劃總居住人口計算為11 51 萬人,其中,學(xué)生11 39 萬人,同時10%的教師約1 1 萬人留宿校區(qū)。規(guī)劃就業(yè)人口為1 33 萬人,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)南部郭村國電榆次2 300 MW 熱電廠。據(jù)晉中市城市和城郊供熱專項規(guī)劃,到2020 年規(guī)劃面積將達到4 000 萬m2 ( 未包括高校新校區(qū)) ,熱源主要為國電榆次熱電廠和瑞光熱電廠,分別供2 450 萬m2 和1 920 萬m2。而高校區(qū)新增加430 萬m2 原規(guī)劃沒有包含,瑞光熱電廠既向太原供熱也向晉中供熱,無法滿足這么大負(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,那么熱源問題就成了急需解決的重大問題。由山西國際能源集團氣化投資有限公司投資的長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)實行低碳經(jīng)濟,包括低碳生產(chǎn)和低碳消費,建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,建設(shè)一個良性的可持續(xù)的能源生態(tài)體系。低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟模式,實質(zhì)是高能源利用效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問題,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,實行熱電聯(lián)產(chǎn),提高能源綜合利用,達到節(jié)能、環(huán)保目標(biāo),供熱面積260 萬m2。另外在局部區(qū)域采用分布式燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng),該系統(tǒng)主要實行能量梯級利用
6、,以煤層氣為一次能源,同時產(chǎn)生電能和熱( 冷) 能的分布式供能系統(tǒng),供熱面積172 萬m2 ,主要用于辦公、科技產(chǎn)業(yè)等對冷負(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)。每個站的供熱( 冷) 能力為30 萬m2 80 萬m2 ,單站占地面積約500 m2。4 分布式燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)分析1) 分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展背景。分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供技術(shù)引起廣泛應(yīng)用與關(guān)注的時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)中占有越來越重要的位置,同時季節(jié)性缺電成為一種急需解決的能源供需矛盾
7、,節(jié)能成為時代發(fā)展的主題之一。2) 分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的構(gòu)成。該系統(tǒng)主要由燃機設(shè)備和余熱利用設(shè)備構(gòu)成,有多種組織形式。系統(tǒng)的基本組成燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)由燃機設(shè)備和余熱利用設(shè)備構(gòu)成,其中燃機設(shè)備是系統(tǒng)的核心,包括燃氣輪機、內(nèi)燃機等。余熱利用設(shè)備包括余熱鍋爐、吸收式制冷機、換熱裝置、電制冷機、燃氣鍋爐等。燃機通過燃燒煤層氣發(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)動熱量不足部分可由補燃的燃氣進行供應(yīng)。根據(jù)項目的條件,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) 分布式燃氣冷熱
8、電三聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展實例。分布式能源在國內(nèi)外已有了不少實際應(yīng)用,并且發(fā)展?jié)摿薮?。美?003 年DES /CCHP 裝機容量56 GW,占總電力的7%;發(fā)電量310 億kWh,占總電量的9%。2010 年達92 GW,占總電力的14%; 規(guī)劃2020 年達187 GW,占總電力的29%。日本至2003 年CCHP 裝機6 5 GW,其中建筑項目1 43 GW。英國2000 年4 76 GW,到2010 年發(fā)展至10 GW。北京已建及在建CCHP 項目: 北京中關(guān)村國際商貿(mào)城一期( 在建) ,中國科技促進大廈( 在建) ,北京市燃氣集團監(jiān)控中心( 已建成投用) ,北京次渠門站綜合樓項目( 已建成
9、投用) ,奧運能源展示中心( 在建) ,中關(guān)村軟件園軟件廣場( 在建) ,清華問津國際公寓能源站( 在建) ,寶能熱力公司三聯(lián)供項目( 在建) ,培新業(yè)務(wù)樓三聯(lián)供項目( 在建) ,水利醫(yī)院三聯(lián)供項目( 在建) ,中關(guān)村國際生命醫(yī)療園( 籌建) 等。上海已建及在建CCHP 項目: 黃埔中心醫(yī)院( 已建成) ,浦東國際機場( 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) 。上海計劃到2010 年裝機量達300 MW, 2020 年裝機量達1 GW。廣州已建及
10、在建CCHP 項目: 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( 已建成投用) ,廣東某藥業(yè)集團( 在建) 等。4) 分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能效益。與集中式發(fā)電遠程送電比較,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到30% 47%。DES /CCHP 系統(tǒng)把發(fā)電排放的熱能,通過供熱或轉(zhuǎn)換后供冷,實現(xiàn)能源的多級利用,能源利用率可達85%,沒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10%左右。DES /CCHP 的梯級用能中建筑物能源
11、需求的特點是暖通空調(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。煤層氣用來燒水做飯,雖說是一種非常理想的清潔燃料,但就其熱量利用效率來說是極其不合算的。利用煤層氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈦砑訜釤崴?,達到80 100 ,從熱力學(xué)第二定律計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,將大量熱能浪費在煙氣中,更是極不經(jīng)濟的做法。所有的能量一旦從高品位降到低品位,就很難再回收回來,這就是能源在質(zhì)量意義上的浪費。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)第一定律來說,它的節(jié)能原理就是能把能量吃光榨盡。從熱力學(xué)第二定律的角度來說,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。燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)根據(jù)“溫度對口、梯級利用”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)先用于動力系統(tǒng)發(fā)電; 中品位的熱能( 溫度約在170 450 ) 用于對口的中低溫區(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^程。將燃氣發(fā)電、供冷、供熱有機結(jié)合,梯級利用一次能源,其能源利用率將會比各種形式的熱電聯(lián)供高。煤層氣在燃氣輪機里就有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機組的效率。再加上排出高溫?zé)煔猱a(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進入蒸汽輪機電,使能量利用率達到60% 以上。剩余的能量還可以用來制冷,產(chǎn)生熱水,用于各種不同能級的用戶,系統(tǒng)能量梯級充分利用,使能量利用率達到80%以上的最高境界。這便是煤層氣電熱冷三聯(lián)供的功能價格比燒煤還有競爭力的根本原因。5 結(jié)語高校新校區(qū)建設(shè)目標(biāo)是建設(shè)成為國內(nèi)先進水平的節(jié)能、環(huán)保、低碳、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)實踐區(qū)和城鎮(zhèn)化示范區(qū); 成為體現(xiàn)先進建筑科技、
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