近日，國家能源局綜合司、生態(tài)環(huán)境部辦公廳、住房城鄉(xiāng)建設部辦公廳聯(lián)合印發(fā)《全國可再生能源供暖（制冷）典型案例匯編（2024）》，此次共收錄了17個地熱能、地/水源熱泵應用案例，詳細地介紹了項目的基本情況、技術路線及工藝流程、經營模式、效益分析、突出亮點等內容。其中包括北京城市副中心行政辦公區(qū)復合式地源熱泵供熱、供冷系統(tǒng)工程，該項目有哪些亮點？我們一起來看！

北京城市副中心行政辦公區(qū)復合式地源熱泵供熱、供冷系統(tǒng)工程

一、項目基本情況

項目名稱：北京城市副中心行政辦公區(qū)復合式地源熱泵供熱、供冷系統(tǒng)工程

項目類型：政府機關

項目規(guī)模：總建筑面積270萬㎡

總投資：14.64億元

建成運行時間：2017年1月實施，2018年10月底建成運營。

所在地能源供應消納條件：本項目系統(tǒng)為政府辦公使用，包括北京城市副中心行政辦公室、多功能會議室、健身房和餐廳廚房等。

可再生能源資源條件：淺層地熱能。

本項目采用地源熱泵結合市政熱力系統(tǒng)。

系統(tǒng)裝機容量占比：

熱源：地源熱泵（58.0%）+蓄能（15.4%）市政熱力（26.6%）。

冷源：地源熱泵（69.4%）+蓄能（14.8%）+調峰冷源（15.8%）。

二、技術路線及工藝流程

1. 負荷情況

負荷情況：冬季熱負荷140MW，夏季冷負荷160MW。

用能場景：北京城市副中心行政辦公室、多功能會議室、健身房和餐廳廚房等。

用能需求：按末端要求能源站設置低熱、高熱、低冷、高冷等雙熱源、雙冷源系統(tǒng)，滿足樓內供暖、供冷要求。

其中：

冬季：北京城市副中心核心區(qū)建筑的A類建筑辦公、會議等主要區(qū)域為保證其舒適性同時設有散熱器系統(tǒng)（75/50℃）和風機盤管+新風系統(tǒng)（50/40℃）兩套系統(tǒng)進行供熱；B類建筑僅設有風機盤管+新風系統(tǒng)（50/40℃）系統(tǒng)。

夏季：北京城市副中心核心區(qū)建筑的辦公、會議、健身房和餐廳廚房區(qū)域均采用分機盤管+新風系統(tǒng)進行夏季制冷。其空調采用溫濕度獨立控制系統(tǒng)（供新風的低溫冷水溫度為6/13℃；供干式風機盤管的高溫冷水溫度為14/19℃）。

2. 技術路線

技術思路：

根據能源規(guī)劃方案，1#、2#能源系統(tǒng)均以地源熱泵為主，其他清潔能源調峰和補充，考慮投資經濟性及安全、環(huán)境的影響，選用三河熱網作為冬季供熱調峰熱源，調峰冷源采用冷卻塔+冷水機組系統(tǒng)，調峰冷熱源的設置同時也是保持地下冷熱平衡的重要措施。結合北京市商業(yè)峰谷平電價，考慮系統(tǒng)運行成本及冷熱兩用，設計水蓄能系統(tǒng)，同時降低熱泵系統(tǒng)裝機容量，增強了系統(tǒng)保障性。

技術特點及技術適用性：

（1）采用區(qū)域供冷（熱）技術

區(qū)域供冷（熱）就是在一個建筑群設置集中的能源站制備空調冷熱水，再通過循環(huán)水管道系統(tǒng)，向各座建筑提供空調冷（熱）量。這樣各座建筑內不必單獨設置空調冷熱源，從而避免到處設置冷卻塔和鍋爐。由于各座建筑的空調負荷不可能同時出現(xiàn)峰值，因此主機的裝機容量會小于分散設置時總的裝機容量，從而減少主機設備的初投資。

（2）地源熱泵+蓄能技術

項目利用淺層地熱能為熱泵機組的低位冷熱源，使得供能系統(tǒng)具有效率高、能耗低的優(yōu)點，屬于可再生能源利用。

項目為了充分利用峰谷電價差，采用了水蓄能技術。即用電低谷時段（電費較低的時段）將空調系統(tǒng)的能量儲存起來，在用電高峰時段（電費較高的時段）將儲存的能量釋放出來的熱力過程。因此蓄冷（熱）空調的意義從宏觀上來講，能平衡電網的負荷，充分發(fā)揮電站的發(fā)電效率；從空調用戶的角度來講，能充分利用不同用電時段的電費差價，節(jié)省大量的運行電費。采用蓄冷（熱）空調系統(tǒng)可減少空調系統(tǒng)裝機容量，同時可利用夜間廉價低谷電儲存冷（熱）量，滿足在電力高峰期的空調負荷需要，節(jié)約系統(tǒng)運行成本。

（3）輸送管網節(jié)能

輸送管網的能耗大小是集中供能系統(tǒng)成功運行與否的重要一環(huán)。本項目采用了水蓄能技術，夏季采用大溫差輸送冷水（供回水溫度為6/13℃），降低了管網的初投資和供能系統(tǒng)的輸送能耗。

（4）變頻泵技術

本項目用戶側輸送二級泵采用變頻方式，節(jié)約了輸送能耗。在供能管網的輸送方案上，根據項目特點采用二級泵形式，即在主機房內設置一級循環(huán)泵負擔熱泵機組（制冷機組）和主機房內管件閥門阻力損失，在用戶入口側設置二級泵組負擔外網管路阻力和入口相關設備阻力，一級循環(huán)泵為定頻泵，通過臺數控制流量，二級泵為變頻泵。采取這一方案的優(yōu)點是可以根據各用戶外網阻力不同配置不同的二級泵，二級泵采用變頻措施跟蹤負荷變化，而一級泵定流量運行保證熱泵機組（制冷機組）的運行要求，采用二級泵技術避免了一級泵揚程過高輸送能耗過大的問題，提高了管網輸送效率。

3. 系統(tǒng)配置

設備的裝機參數：

設備壽命：

機房內相關設備使用壽命20年，地源熱泵室外換熱系統(tǒng)壽命與主體建筑同壽命。

智能控制：

建設智慧能源管控平臺，包括能源站監(jiān)控系統(tǒng)、二級子站監(jiān)控系統(tǒng)、管廊監(jiān)控系統(tǒng)、檢査井監(jiān)控系統(tǒng)、各站電能監(jiān)測系統(tǒng)實行集中監(jiān)視、管理和分散控制，并動態(tài)展示、控制、分析現(xiàn)行系統(tǒng)的運行和能源分配使用情況。

（1）GIS+BIM運維。BIM的三維可視化模型，可以輕松地查詢、搜索、定位到其所需的設備，并且直觀地了解到設備的全部信息。BIM系統(tǒng)使設備可視化、擬人化，具有感知功能，是一大技術亮點，這種3D的強科技感的效果，可以與用戶產生更好的互動，創(chuàng)造更好的用戶體。

（2）運行監(jiān)控。內置機器學習算法，機器學習式智能控制針對能源站設計，實現(xiàn)對能源站空調系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)的智能優(yōu)化控制，根據能源站的運行規(guī)律和負荷特點，構建了豐富的系統(tǒng)運行模式，靈活調整設備的啟停和出力，在滿足能源站舒適性要求的前提下，降低能源站的運行能耗，實現(xiàn)高效、節(jié)能、經濟運行。

（3）關鍵績效指標管理與在線診斷。實現(xiàn)對地能源站能源消耗行為的指標化、定量化管理；為能源站能源精細化管理，提供準確、權威的基礎數據；使管理者可直觀地了解能源站的能耗水平，以及存在節(jié)能潛力的方向，為明確節(jié)能目標、規(guī)劃節(jié)能路徑構建扎實的基礎；從而更科學合理的來提升各能源站的能源利用效率。

4. 運行情況

能源消耗種類和數量：系統(tǒng)消耗能源為電、市政熱力。本項目耗電設備主要有地源熱泵機組、冷水機組、系統(tǒng)循環(huán)水泵、釋能板換、板換機組等。

運行時間：該項目自2018年10月底正式運營，截止目前已完成5個供暖季、5個供冷季運行，正在進行2023－2024年供暖季運行。冬季供暖開始時間為10月底11月初，供暖結束時間次年3月底，日供暖運行時間為24h。夏季供冷開始時間5月初，結束時間9月底，日供冷運行時間供冷初期及末期為日間12h，其他時間段為24h供冷。

綜合能耗：2022－2023年供暖季總用電量2186.3萬kWh（折合標準煤2687t），市政熱力用量88535GJ（折合標準煤3020t）（供暖面積173.1萬㎡）。二者合計折合標準煤為5707t。與全部采用市政供暖相比節(jié)省標準煤4529t，節(jié)能效果顯著。2022－2023年供暖季總供熱量為30.0萬GJ，其中地源熱泵供熱量為21.1萬GJ，占70%，市政供熱量為8.85萬GJ，占30%。

三、經營模式

投資方式：企業(yè)自投。

價格政策：目前暫無針對可再生能源供冷、供熱項目相關能源價格政策，電價采用電力市場化交易工商業(yè)電價，市政熱力價格采用與熱力公司協(xié)商定價。

收費模式：本項目暫未收費定價，臨時收費按照供能建筑面積收費，冬季供暖暫按照40元/㎡，供冷暫按照與供暖同價收費40元/㎡。

經營方式：自主經營。

四、效益分析

本項目根據《關于印發(fā)北京市進一步促進地熱兩能開發(fā)及系統(tǒng)利用實施意見的通知》（京發(fā)改規(guī)〔2013〕10號）的有關規(guī)定，享受政策性補貼1.97億元，其他資金由該項目投資公司自籌解決。該項目的實施在經濟、環(huán)保、社會方面效益顯著。

（1）經濟效益

本能源系統(tǒng)采用的地源熱泵系統(tǒng)效率高，搭配蓄能系統(tǒng)，充分利用區(qū)域峰谷電價，節(jié)約了系統(tǒng)的運行費用，通過經濟性分析，系統(tǒng)的經濟性較好，與常規(guī)能源系統(tǒng)能耗費用節(jié)約30%以上。

（2）環(huán)保效益

本方案采用地源熱泵系統(tǒng)+蓄能系統(tǒng)+二級泵系統(tǒng)，優(yōu)先利用淺層地熱能和深層地熱能的可再生能源，充分發(fā)揮了地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能高效的特點，調峰熱源也從外部以熱水形式引入，區(qū)域內基本無污染物排放，方案節(jié)能環(huán)保。按照2022~2023年供暖季測算，年節(jié)約標準煤4529.42tce，節(jié)能率44%，年均減排CO2約11187.66t，減排SO2約90.59t，減排粉塵45.29t，按照一棵生長40 年的大樹平均每年可吸收450kg二氧化碳計算，本項目目前可再生能源的應用相當于多種植24861棵樹，可有效改善該區(qū)域的空氣質量。

（3）社會效益

本項目作為北京城市副中心核心區(qū)的冷熱源工程，充分利用了地源熱泵這一可再生能源技術，本項目技術先進，節(jié)能環(huán)保，充分利用“地熱兩能”，為建設“近零碳排放區(qū)”起到了較好的示范作用，擴大了項目的影響力。

本項目根據《關于印發(fā)北京市進一步促進地熱兩能開發(fā)及系統(tǒng)利用實施意見的通知》（京發(fā)改規(guī)〔2013〕10號）的有關規(guī)定，該項目享受政策性補貼，2018年8月經市發(fā)改委評審后，給與固定資產投資補貼1.97億元，其他資金由該項目的投資公司自籌解決。

五、突出亮點

（1）地源熱泵系統(tǒng)項目區(qū)域能源站建設規(guī)模大，標準高。

本項目供能服務面積270萬㎡，集中建設兩個區(qū)域能源站，室外地埋管共計11082套。與分散式能源站相比，地源熱泵系統(tǒng)設備集中設置，減少了設備總裝機容量，提高了設備利用率，減少建設投資；冷熱負荷相對穩(wěn)定，降低了最大負荷值，系統(tǒng)能效高，運行費用節(jié)??；冷熱負荷相對集中，室外土壤取、排熱量更容易達到平衡，近幾年運行數據顯示項目從室外土壤中取熱量與排熱量的偏差在±5%以內。根據末端供能需求，冬季設置了高溫熱、低溫熱雙熱源系統(tǒng)，夏季設置了高溫冷、低溫冷雙冷熱源系統(tǒng)。

（2）能源系統(tǒng)采用多能耦合方式，提高系統(tǒng)經濟性及安全性

多能耦合能源形式發(fā)揮能源各自優(yōu)勢，既提高能源利用經濟性、安全性，又大幅提高了區(qū)域可再生能源利用率。本項目地源熱泵供熱裝機比例為60%，根據近幾年實際運行數據整個供暖季節(jié)地源熱泵系統(tǒng)供熱量占比為70%～75%。與常規(guī)能源方式（冷水機組供冷+市政熱力供暖）相比系統(tǒng)能耗費用節(jié)約30%以上。

（3）兩區(qū)域能源站之間互聯(lián)，提升系統(tǒng)可靠性

兩區(qū)域能源站之間設置聯(lián)通管，能源調度靈活，充分保障了可再生能源利用率，同時提提升了系統(tǒng)安全可靠性。

（4）室外地埋管布置區(qū)域廣泛，對同類項目實施具有指導意義

本項目室外地埋管布置范圍包括綠地下、廣場下、建筑物下以及人工河道下，特別是人工河道下地埋孔的實施涉及防滲漏工藝，對同類項目的實施提供指導意義。

（5）智慧能源管控平臺及運維APP實現(xiàn)項目精細化運營管理

構建智慧能源管控平臺，按需供能形勢分析研判和預測預警，提高運行數據統(tǒng)計分析和決策支持能力；融合多能耦合、區(qū)域能源互聯(lián)網、能源調控、實時監(jiān)測、智能化用戶服務等功能。高效運維APP覆蓋報修，常規(guī)巡檢，周期季節(jié)性保養(yǎng)三個關鍵常規(guī)業(yè)務；支撐各級管理人員對所轄區(qū)域、人員、工單執(zhí)行情況進行監(jiān)控，確保日常工作流程做到可監(jiān)、可控、可管；整合物聯(lián)網數據，實現(xiàn)設備全生命周期管理。

（6）構建北京市可再生能源利用展示平臺

結合目前已建設的北京市淺層地熱能動態(tài)監(jiān)測平臺利用管理平臺，將北京市淺層地熱能開發(fā)利用成果及動態(tài)監(jiān)測成果充分展示，形成北京市可再生能源利用的展示平臺、北京市可再生能源科普教育基地。

六、問題和建議

建議1：圍繞地熱能開發(fā)利用市場化發(fā)展，按照“市場可承受、企業(yè)可持續(xù)”的原則，落實發(fā)展優(yōu)惠政策，吸引社會投資，帶動產業(yè)發(fā)展，如電價政策、運營補貼政策、金融政策等。

建議2：實施供熱、供冷價格指導意見或原則，側重支持新能源供熱、供冷發(fā)展，引導社會資本投資地熱能開發(fā)利用利用領域，支持采用新能源項目供熱、供冷收費價格高于采用傳統(tǒng)能源供熱、供冷收費價格。

責編:dhl