1、华南理工大学城市可持续发展研究中心2011-10由广州大学城建设成功案例看区域分布式能源建设的意义由广州大学城建设成功案例看区域分布式能源建设的意义蒙蒙 琦琦一、广州大学城区域分布式能源系统及运行机制和整体效果一、广州大学城区域分布式能源系统及运行机制和整体效果二、进一步认识区域分布式能源在建设低碳城市中的地位和作用二、进一步认识区域分布式能源在建设低碳城市中的地位和作用三、对当前区域分布式能源发展面临的困境的思考三、对当前区域分布式能源发展面临的困境的思考目目 录录 注：该项目获得了2006年国家人居环境范例奖，十大建筑科技成果奖和2010年广东省科学技术一等奖总用地面积约为总用地面积约为1
2、818平方公里平方公里入驻入驻1010所所高校，高校，2020万名大学生万名大学生规划人口规模规划人口规模3030万万广州大学城总平面图广州大学城以节能、环保、高效为出发点，确立了区域能源集约高效综合利用的建设目标，率先在全国编制了大型城市级拓展新区的区域能源规划广州大学城能源规划广州大学城能源规划。（一）区域分布式能源系统（一）区域分布式能源系统l由分布式能源站、区域集中供冷系统、集中供热系统分布式能源站、区域集中供冷系统、集中供热系统三部分组成。l 分布式能源站分布式能源站装机容量：装机容量：2X78MW2X78MW燃气燃气蒸汽联合循环机组蒸汽联合循环机组天然气冷热电联供天然气冷热电联供分
3、布式能源系统分布式能源系统燃气能量的燃气能量的38%38%先经过燃气轮机生产电力，通过先经过燃气轮机生产电力，通过110KV110KV电网接电网接入岛内变电站，利用燃机烟气和余热锅炉为其产生入岛内变电站，利用燃机烟气和余热锅炉为其产生130130高温热媒高温热媒水，用来作为集中供应生活热水系统的热源，或者作为吸收式热水，用来作为集中供应生活热水系统的热源，或者作为吸收式热水溴化锂机组制冷用的热源，实现冷热电三联供。水溴化锂机组制冷用的热源，实现冷热电三联供。l 区域集中供冷系统区域集中供冷系统区域供冷由冷站、冷冰水输送管网和末端换热间三个子系统组成，区域供冷由冷站、冷冰水输送管网和末端换热间三
4、个子系统组成，通过用户需求及环境运行参数和工况组合，对系统进行优化，该系统的通过用户需求及环境运行参数和工况组合，对系统进行优化，该系统的整体能效正在不断提高。整体能效正在不断提高。 装机容量：装机容量：约约1111万冷吨、万冷吨、4 4个冷站个冷站 供冷建筑面积：供冷建筑面积：约为约为350350万平方米万平方米 冰蓄冷系统：冰蓄冷系统：总蓄冰量总蓄冰量28260RTH28260RTH、水泵采用变频技术、水泵采用变频技术l 集中供热系统集中供热系统基于冷热电联产的余热利用制备生活热水技术，集中供应大学城基于冷热电联产的余热利用制备生活热水技术，集中供应大学城2020万人的生活热水。万人的生活
5、热水。集中生活热水系统由热水制备站，一次热水主干网，分散热力（加集中生活热水系统由热水制备站，一次热水主干网，分散热力（加压）站，二次热水管网和单体热水系统组成，为开式循环系统。压）站，二次热水管网和单体热水系统组成，为开式循环系统。 供水温度：供水温度：不低于不低于6060C C 热水供应量：热水供应量： 15380 m3/15380 m3/月，月， 344 344万万m3 /m3 /年年 最高日供热水负荷：最高日供热水负荷： 3229.8GJ3229.8GJ 年供热负荷：年供热负荷： 444,450GJ444,450GJ 水源：水源：市政高质水市政高质水电压缩制冷供电1Mpa蒸汽吸收制冷广
6、州大学城燃气冷热电三联供能源系统流程图（二）建筑节能（二）建筑节能建设规模：单体建筑建设规模：单体建筑500500多栋多栋 总建筑面积总建筑面积530530多万平方米多万平方米建筑节能率：达到总体节能建筑节能率：达到总体节能65%65%编制文件：编制文件：广州地区高校新校区建筑节能设计标准广州地区高校新校区建筑节能设计标准 广州大学城建筑节能设计指南广州大学城建筑节能设计指南将节能设计纳入设计审查范围将节能设计纳入设计审查范围2003.062003.06欲通过公开招标征集投资商，失败欲通过公开招标征集投资商，失败2003.082003.08成立广州大学城能源公司成立广州大学城能源公司2005.
7、092005.09建成区域集中供冷和集中供热水系统建成区域集中供冷和集中供热水系统2006.062006.06广东省人民政府正式制定下发广东省人民政府正式制定下发广州大学城分布能源站供电改革广州大学城分布能源站供电改革试点方案试点方案2007.122007.12广州大学城能源公司与中国华电新能源公司合资成立广州大学城能源公司与中国华电新能源公司合资成立“广州大学广州大学城华电新能源公司城华电新能源公司”20092009能源站建成发电上网，热水通过原有系统接入供应大学城能源站建成发电上网，热水通过原有系统接入供应大学城2010.072010.07电网公司给与大学城电网公司给与大学城0.30.3元
8、元/kwh/kwh的低谷电价，冰蓄冷系统启用夜的低谷电价，冰蓄冷系统启用夜间制冷，并以较低价格供应学校，供冷市场进一步拓展。间制冷，并以较低价格供应学校，供冷市场进一步拓展。l广州大学城分布式能源系统发展历程广州大学城分布式能源系统发展历程总投资：大学城能源站总投资：大学城能源站8.68.6亿亿 区域供冷供热区域供冷供热1010亿亿预计能源站可在预计能源站可在7-87-8年内收回投资年内收回投资区域供冷供热系统目前实际负荷与设计负荷仍区域供冷供热系统目前实际负荷与设计负荷仍有较大差距，回收期有待进一步测算，但总体运行有较大差距，回收期有待进一步测算，但总体运行状况良好。状况良好。l投资运营情况
9、投资运营情况1 1制冷总装机容量大约节省制冷总装机容量大约节省45%-50%45%-50%电力装机节省电力装机节省50MW50MW，减少电力装机容量，减少电力装机容量120MW120MW节省投资达节省投资达8.68.6亿元亿元2 2能源利用率已接近能源利用率已接近80%80%总能耗降低总能耗降低25%25%，年节电，年节电1.291.29亿度亿度3 3减排减排CO2 24CO2 24万万t/a,SO2 6000t/at/a,SO2 6000t/a，NOXNOX排放比常规燃排放比常规燃 煤电厂减少煤电厂减少80%80%，比燃气电厂国家标准减少，比燃气电厂国家标准减少36%36%极大地降低了噪声污
10、染极大地降低了噪声污染 l 整体效益 （一）发展区域分布式能源是我国城市化进程向纵深推进的必然要求前前3030年，我国以工业化发展推动的城市化发展的重心是年，我国以工业化发展推动的城市化发展的重心是以以沿海和中心城市或城市群快速拓展沿海和中心城市或城市群快速拓展为特征。为特征。当前，我国快速城市化进程当前，我国快速城市化进程已转入向二、三线城市拓展已转入向二、三线城市拓展和和乡镇建设乡镇建设的更大纵深。由点、线发展的更大纵深。由点、线发展转入遍及大江南北全转入遍及大江南北全面发展阶段面发展阶段。l新一轮城市化推进的特点1 1规模大规模大范围广范围广 各类城市拓展新区、产业园区规划建设范围各类城
11、市拓展新区、产业园区规划建设范围少则几平方公里，多则几十平方公里甚至上百少则几平方公里，多则几十平方公里甚至上百平方公里平方公里 范围除范围除遍及全国大中小城市遍及全国大中小城市外，一些先期发外，一些先期发展的展的中心城市已开始向周边乡镇改造发展中心城市已开始向周边乡镇改造发展。 如：广东名村名镇建设、成都如：广东名村名镇建设、成都6 6年内打造年内打造100100个特色小镇计划等、中国有约个特色小镇计划等、中国有约30003000个县级城区、个县级城区、4000040000个乡级行政区划，蔚为壮观个乡级行政区划，蔚为壮观2 2空间空间功能功能 空间形态更加空间形态更加集聚和集约集聚和集约、功
12、能形态更加、功能形态更加复合和多元复合和多元 “ “产城融合、职居一体产城融合、职居一体” 成都天府新城（高新技术开发区）、成都大源商务商业成都天府新城（高新技术开发区）、成都大源商务商业核心区、广州知识城、株洲职教城等核心区、广州知识城、株洲职教城等l新一轮城市化推进的特点成都大源商务商业核心区成都大源商务商业核心区3 3注重注重生态环保生态环保与与节能节能引入引入新概念和新技术方法新概念和新技术方法，开展各类相关的，开展各类相关的专专题研究题研究和和专项规划专项规划缺乏系统的解决方案，缺乏系统的解决方案，不成体系不成体系，产生不了整，产生不了整体规模效益体规模效益l新一轮城市化推进的特点资
13、源层面资源层面统筹集约，分层分级优化配置，实现各类公共资源的高度共享统筹集约，分层分级优化配置，实现各类公共资源的高度共享空间和功能形态空间和功能形态充分集聚、复合多元，建设新型复合城市充分集聚、复合多元，建设新型复合城市城市运行体系城市运行体系构建以节能、环保、高效为核心的新型运行系统，其中重点是构建以节能、环保、高效为核心的新型运行系统，其中重点是能源、信息、交通和环保运行系统。能源、信息、交通和环保运行系统。l寻求突破路径 以大型城市级新区、产业园区这一中观层面为切入点以大型城市级新区、产业园区这一中观层面为切入点重视接收端节能：重视接收端节能：强化建筑节能和其他末端设备设施的节能。强化
14、建筑节能和其他末端设备设施的节能。忽视输出端节能：忽视输出端节能：作为终端能源产品的供给系统或输出端，作为终端能源产品的供给系统或输出端，能源供应体系的改进优化，实现从源头和体系上的整体节能减能源供应体系的改进优化，实现从源头和体系上的整体节能减排往往没有被城市建设决策者重视，或者说还没有找到有效的排往往没有被城市建设决策者重视，或者说还没有找到有效的解决方案。解决方案。l目前我国城市建设领域节能减排存在的问题能源利用效率低、环境污染大、远距离输送损耗大量能量能源利用效率低、环境污染大、远距离输送损耗大量能量总体投资运行成本高居不下总体投资运行成本高居不下l以大型煤电厂和大电网长距离输送电能的
15、供应模式特点能源站规模相对不大，可以建在城市负荷中心能源站规模相对不大，可以建在城市负荷中心一次电源发电后产生的余热烟气得到了高效的梯度循环利用一次电源发电后产生的余热烟气得到了高效的梯度循环利用能源利用率可达能源利用率可达80%80%以上以上碳排放仅为传统能源方式的碳排放仅为传统能源方式的1/41/4l区域分布式冷热电联产能源系统结合高度集约集聚和复合多元的城市新区、园区结合高度集约集聚和复合多元的城市新区、园区的规划，可以实现的规划，可以实现不同能源负荷需求与空间分布合不同能源负荷需求与空间分布合理匹配理匹配，能源的利用率可以达到能源的利用率可以达到90%90%，整体运行效益，整体运行效益
16、将进一步提高，完全可以达到节能减排和经济效益将进一步提高，完全可以达到节能减排和经济效益双优的目标。双优的目标。就城市新区而言，分布式能源系统实际上是在本区域内整体上找到了解决能源和碳排放的输出端的节能减排最根本和最有效的方式。若在城市新区、园区中大量实施分布式区域能源建设，则完若在城市新区、园区中大量实施分布式区域能源建设，则完全能够超过国家能源局近期提出的到全能够超过国家能源局近期提出的到20202020年全国建设年全国建设10001000个分布个分布式能源，规模达到式能源，规模达到50005000万千瓦的目标。万千瓦的目标。继续进一步强化建筑节能和末端设备设施的节能，输出端和继续进一步强
17、化建筑节能和末端设备设施的节能，输出端和接收端双管齐下，一个真正意义的低碳城市时代将会到来。接收端双管齐下，一个真正意义的低碳城市时代将会到来。l城市建设的角度20072007年中国工业终端能耗中，以煤为主的燃料供年中国工业终端能耗中，以煤为主的燃料供热占热占65.4%65.4%，电占，电占22.6%22.6%。建筑物耗能中，建筑物耗能中，65%65%是采暖和空调，是采暖和空调，15%15%是生活热是生活热水，水，14%14%是电，是电，6%6%是炊事是炊事。l从宏观上讲，占总能耗2/3以上的工业和建筑物耗能中，各种温度的热能多于电能（二）（二）区域分布式能源系统在节能减排和运行效益方面，具有
18、显著系统规模优势用天然气烧锅炉生产低品质热能，即用天然气烧锅炉生产低品质热能，即“高能低用高能低用”；用天然气单纯发电，效率最高不过用天然气单纯发电，效率最高不过454560%60%，其余近，其余近半的低温热能作为半的低温热能作为“废热废热” ” 被排弃。被排弃。传统的供能模式“高能高用、低能低用、温度对口、梯级利用高能高用、低能低用、温度对口、梯级利用”，效率达80%以上；采用分布式冷热电联供模式规划天然气发电，除了自身系采用分布式冷热电联供模式规划天然气发电，除了自身系统能源效率大大提高、发电成本大大降低以外，也使得占工业统能源效率大大提高、发电成本大大降低以外，也使得占工业能耗能耗65%
19、65%和民用建筑和民用建筑80%80%的供冷热的能效成倍提高；的供冷热的能效成倍提高；这是一个整体系统规模化解决的最优方案这是一个整体系统规模化解决的最优方案。区域分布式冷热电联产能源系统l具体项目实施角度来看从保温隔热的设计构造入手，以减少能量的损失从保温隔热的设计构造入手，以减少能量的损失只降低单位面积供冷供热的需求负荷，并没有改变一次能源供冷供热只降低单位面积供冷供热的需求负荷，并没有改变一次能源供冷供热 的效率的效率一般建筑物维护结构节能地源热泵、水源热泵、燃气空调等，地源热泵、水源热泵、燃气空调等，“楼宇型楼宇型”分布式能源分布式能源规模小，负荷特性单一，设备设施利用率低规模小，负荷
20、特性单一，设备设施利用率低以建筑单体和小区为单位的节能系统规模负荷大，运行效率高规模负荷大，运行效率高大大减少中央空调机房的用量和占地面积大大减少中央空调机房的用量和占地面积减少减少80%80%以上的维护管理人员，维护运行成本优势明显以上的维护管理人员，维护运行成本优势明显利用夜间谷价制冰、蓄冰，白天峰值期发电上网，供冷由利用夜间谷价制冰、蓄冰，白天峰值期发电上网，供冷由用蓄冰制冷，不仅支持了电网调峰，也形成了三倍以上的峰谷用蓄冰制冷，不仅支持了电网调峰，也形成了三倍以上的峰谷电价差电价差城市优质生活的体现城市优质生活的体现l区域分布式能源系统优势（三）区域分布式能源系统具有巨大的外部效益溢出
21、特性（三）区域分布式能源系统具有巨大的外部效益溢出特性所谓正外部性或效益溢出是指所谓正外部性或效益溢出是指“那些生产消费给予了其它团体无需补那些生产消费给予了其它团体无需补偿的收益的情形。偿的收益的情形。” ” 保罗保罗萨缪尔森萨缪尔森l节能减排产生巨大的节能减排产生巨大的环境效益环境效益l为为优化我国能源结优化我国能源结构发挥关键作用构发挥关键作用l为为电网调峰电网调峰和和安全运行提供支持安全运行提供支持l节能减排产生巨大的节能减排产生巨大的环境效益环境效益比传统的能源利用方式的能效提高比传统的能源利用方式的能效提高1 1倍以上；倍以上；通过对余热烟气的高效梯度利用，使发电产生的通过对余热烟
22、气的高效梯度利用，使发电产生的CO2CO2以及以及SO2SO2、和、和NOXNOX等有害气体排放大幅降低，碳排放量减少达等有害气体排放大幅降低，碳排放量减少达3/43/4，大大改善区域的环境质量；大大改善区域的环境质量；减少建筑和区域热岛效应及噪声，美化建筑外观；减少建筑和区域热岛效应及噪声，美化建筑外观；所有这些巨大环境效益的取得都是由系统支付成本，而收所有这些巨大环境效益的取得都是由系统支付成本，而收益无法获取。益无法获取。l为为优化我国能源结优化我国能源结构发挥关键作用构发挥关键作用“十二五十二五”确定了确定了20152015年煤炭消耗总量将控制在年煤炭消耗总量将控制在3838亿亿t t
23、，而而20102010年我国耗煤已达年我国耗煤已达32.532.5亿吨；亿吨；我国每年能源需求增量是我国每年能源需求增量是1 1亿多亿多tce/atce/a，作为替代，作为替代，“十十二五二五”规划天然气消耗每年增加规划天然气消耗每年增加300300亿亿m3/am3/a，约合，约合0.390.39亿亿tce/atce/a；采用传统的利用技术远不能保障新增采用传统的利用技术远不能保障新增1 1亿多亿多tce/atce/a的需求。的需求。现状问题现状问题l为为优化我国能源结优化我国能源结构发挥关键作用构发挥关键作用优化能源构成、控制和减少对煤炭的依赖度优化能源构成、控制和减少对煤炭的依赖度能效将提
24、高能效将提高1 1倍倍300300亿亿m3/am3/a天然气就有可能替代相当于天然气就有可能替代相当于0.80.8亿亿tce/atce/a的煤炭的煤炭提高优质洁净的天然气资源高效利用提高优质洁净的天然气资源高效利用有力地保障工业化和新城区建设的能源需求，实现有力地保障工业化和新城区建设的能源需求，实现20202020年年单位单位GDPGDP碳排放降低碳排放降低40-4540-45的目标。的目标。在城市新区和产业园区采用区域分布式冷热电联供能源系统优势l为为电网调峰电网调峰和和安全运行提供支持安全运行提供支持 仅广东电网为例的核算表明，南网可在保障调峰和供电安全的同时节省仅广东电网为例的核算表明
25、，南网可在保障调峰和供电安全的同时节省500500亿元亿元的抽水蓄能投资和西电东送的抽水蓄能投资和西电东送103103亿元亿元/ /年年的调峰运行费，其外部溢出效的调峰运行费，其外部溢出效益之巨大可见一斑。益之巨大可见一斑。装机量可增至装机量可增至1.11.1亿千瓦亿千瓦年发电量增至年发电量增至0.50.5万亿万亿0.60.6万亿千瓦时万亿千瓦时所占比例由所占比例由4.5%4.5%提高到提高到810%810%减少西电东送电量减少西电东送电量0.30.3万亿千瓦时万亿千瓦时/ /年年节省大量抽水蓄能电站的建设节省大量抽水蓄能电站的建设提高负荷中心供电安全保障和昼夜调峰能力提高负荷中心供电安全保障
26、和昼夜调峰能力 在我国大量城市新区建设在我国大量城市新区建设上千座规模达上千座规模达100 MW100 MW级，总规级，总规模在模在100GW100GW以上的区域分布式冷以上的区域分布式冷热电能源系统热电能源系统. .可构建为按可构建为按16h/a16h/a的模式运行、夜间停机的的模式运行、夜间停机的昼夜调峰电。昼夜调峰电。大型区域大型区域分布式能源系统分布式能源系统12001200亿亿m3m3天燃气天燃气 显著的显著的系统规模节能环保优势系统规模节能环保优势和和巨大的市场潜力巨大的市场潜力得益于国家确立得益于国家确立发展转型的大政方针发展转型的大政方针得益于政府得益于政府有关部门、专家有关部
27、门、专家和和业内人士业内人士的大力推动的大力推动l发展原因发展原因现行体制及长期形成的利益格局以及人们的习惯思维的影响现行体制及长期形成的利益格局以及人们的习惯思维的影响相关实施主体和大型城市建设项目主管领导、负责人，对区域分布相关实施主体和大型城市建设项目主管领导、负责人，对区域分布式能源在实施节能环保战略中的重要地位和作用，认识不一致式能源在实施节能环保战略中的重要地位和作用，认识不一致l面临困难面临困难三、对当前区域分布式能源发展面临的问题的思考“十二五十二五”提出的提出的“促进分布式能源的推广应用促进分布式能源的推广应用”要求要求 国家能源局制定的分布式能源建设目标国家能源局制定的分布
28、式能源建设目标三、对当前区域分布式能源发展面临的问题的思考（一）确立区域分布式能源市场主体地位问题（一）确立区域分布式能源市场主体地位问题尽快从国家政策法规层面，确立区域分布式能源与现行其他能尽快从国家政策法规层面，确立区域分布式能源与现行其他能源供应主体同等的市场主体地位。源供应主体同等的市场主体地位。在市场准入，特许经营，项目立项建设和营运方面给予公平合在市场准入，特许经营，项目立项建设和营运方面给予公平合理的制度安排和保证。理的制度安排和保证。根据其自身的特点，对其与电网公司的相互关系、权宜给予明根据其自身的特点，对其与电网公司的相互关系、权宜给予明确界定。这是市场主体培育和市场机制建立
29、的最关键一环。确界定。这是市场主体培育和市场机制建立的最关键一环。广东省政府广东省政府 广州大学城分布式能源系统的广州大学城分布式能源系统的试点方案试点方案（二）实现区域分布式能源外部溢出效益的价值回归（二）实现区域分布式能源外部溢出效益的价值回归l外部贡献价值的合理回归国家和有关受益主体应对分布式能源的建设和经营者给予国家和有关受益主体应对分布式能源的建设和经营者给予应有的支持和补偿。应有的支持和补偿。l具体建议借鉴碳交易定价的方法，采用政府购买的方式给予补偿；借鉴碳交易定价的方法，采用政府购买的方式给予补偿；对上网调峰电价、峰谷电价以及其与天然气价联动调价等对上网调峰电价、峰谷电价以及其与
30、天然气价联动调价等方面给予合理补偿的制度安排。方面给予合理补偿的制度安排。（三）调整评价低碳城市的指标体系（三）调整评价低碳城市的指标体系把评价侧重点放在了能源使用的接受端，而忽略了能源和排放的输出端；把评价侧重点放在了能源使用的接受端，而忽略了能源和排放的输出端；大部分把碳排放指标建立在建筑、市政、交通和绿化的四个方面大部分把碳排放指标建立在建筑、市政、交通和绿化的四个方面; ;由于传统能源输出都由电网提供，所以类似分布式能源系统的碳排放指由于传统能源输出都由电网提供，所以类似分布式能源系统的碳排放指标无法进入其评价体系。标无法进入其评价体系。l现有指标评价体系的缺陷有关部门在今后制定城市和
31、新区减排考核时有关部门在今后制定城市和新区减排考核时, ,对使用不同性质的能源对使用不同性质的能源（包括电能）明确不同指标。（包括电能）明确不同指标。l具体建议按照制度经济学原理，游戏规则、制度按照制度经济学原理，游戏规则、制度的确立的确立, ,将会导致对市场行为结果预期的确将会导致对市场行为结果预期的确定性，最终导致市场行为的确定性。给分布定性，最终导致市场行为的确定性。给分布式能源这一利国利民的新兴朝阳产业提供一式能源这一利国利民的新兴朝阳产业提供一套明确稳定、公平合理的制度保证比任何短套明确稳定、公平合理的制度保证比任何短期的应急组织更加有效，因为市场具有强大期的应急组织更加有效，因为市场具有强大的自组织能力。的自组织能力。 汇报完毕汇报完毕 谢谢！谢谢！
