夏 云，張耀東譯

（1.國家電網(wǎng)公司電力需求側(cè)管理指導(dǎo)中心，南京 210024；2.國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，南京 210003）

當(dāng)前，歐洲十分重視組建中、長期具有先導(dǎo)意義的大城市/大地區(qū)規(guī)模化的能源系統(tǒng)，以期實現(xiàn)節(jié)能和減少CO2排放的目的，其中發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢，把熱能通過管網(wǎng)進行大規(guī)模應(yīng)用的做法，對于其他各國的能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有一定的參考價值。

本文以哥本哈根市（丹麥）和海爾倫市（荷蘭）2個城市作為實例進行介紹。

1 哥本哈根市地區(qū)供熱網(wǎng)與混合發(fā)電廠間的協(xié)調(diào)運作

哥本哈根市是經(jīng)濟發(fā)展走在世界前列的城市，其發(fā)展目標是在2025年成為第一個“零碳首都”。對這一目標的實現(xiàn)，起主要作用的是覆蓋全地區(qū)的總長度達1 500 km的供熱網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)與所連接的冷熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）以及電力市場協(xié)同運作，實現(xiàn)合理運行。

丹麥政府于2010年12月發(fā)表了“2050年能源供應(yīng)將擺脫礦物燃料”的目標。2010年制定的丹麥熱能計劃（Denmark heat plan）中稱，2030年熱能需求中一次能源的礦物燃料基本可以擺脫依賴。

在地區(qū)能源系統(tǒng)技術(shù)方面，丹麥是世界的領(lǐng)跑者，已經(jīng)積極地開展向海外技術(shù)輸出，其國內(nèi)先進熱源系統(tǒng)的運行起著示范作用。

1.1 丹麥供熱事業(yè)的歷史

丹麥地區(qū)供熱歷史悠久，在哥本哈根市可以追溯到1857年創(chuàng)立的燃氣供應(yīng)公司。這就是后來的哥本哈根能源公司，自1925年開始開展地區(qū)供熱事業(yè)。

以20世紀70年代爆發(fā)的石油沖擊為契機，1976年以后新建的火電廠都必須承擔(dān)興建CHP的義務(wù)，其后在1979年規(guī)定了各自治體組織必須整合特定地區(qū)的地區(qū)供熱，對該地區(qū)內(nèi)建筑物有集中聯(lián)網(wǎng)供熱的義務(wù)。

1984年，哥本哈根市聯(lián)合哥本哈根電力公司制訂了熱能計劃,要求市內(nèi)所有建筑物都必須聯(lián)接供熱網(wǎng)絡(luò)，使中心街道與地區(qū)供熱網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，供熱網(wǎng)進一步擴大。同年，熱能傳輸公司分別成立了CTR公司（承擔(dān)哥本哈根市區(qū)供熱）與VEKS公司（承擔(dān)鄰接哥本哈根市西部地區(qū)供熱），2家公司與哥本哈根電力公司緊密協(xié)同承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)熱供。

由于政策支持與市場完備，從1985年到1991年較短時間內(nèi)完成了大范圍的熱傳輸管線敷設(shè)。現(xiàn)在大約50萬戶家庭用戶和超過3萬個非家庭用戶接受了熱供應(yīng)，地區(qū)供熱覆蓋市內(nèi)熱能需求量（暖氣供應(yīng)與熱水供應(yīng)）的98%。

1.2 阿維多電廠機組采用生物質(zhì)燃料

丹麥供熱由3個層面構(gòu)成：熱能生產(chǎn)、傳輸與分配。熱能生產(chǎn)的最大業(yè)主是電力廠家DONG Energy和Vattenfall 2個公司。DONG Energy所屬的阿維多（Avedore）電廠規(guī)模為該國第二。電廠2001年開始投運2號機組，該機組屬多種燃料機組，木材顆?；鞜嚷首畲罂蛇_75%。2號機組同時可接蒸汽，專用的鍋爐可使用麥桔等燃料。

1.3 電力交易所（Nord pool）與CHP電廠聯(lián)動

CHP的機組運行狀態(tài)是影響Nord pool市場價格的重要因素。丹麥風(fēng)力發(fā)電、挪威水電都影響著電能的供應(yīng)，其中CHP承擔(dān)著供求平衡的調(diào)節(jié)作用。由于風(fēng)力發(fā)電等因素造成供電量發(fā)生變化，發(fā)電廠以1 h為一個時間單位對變化情況進行監(jiān)控。當(dāng)市場電力價格下降時，運用CHP出力進行調(diào)節(jié)，相反，當(dāng)市場價格升高時，CHP就增加發(fā)電量。因為采取CHP同時運行，所以熱需求量未必能保證時時平衡，為此諸如阿維多電廠那樣建設(shè)一個大型的貯水池可實現(xiàn)柔性運行。夏天有時會出現(xiàn)貯水池滿水，此時，發(fā)電機就使用冷凝水，余熱排放入大海。

1.4 發(fā)展“熱”“電”組網(wǎng)

VEKS公司是從阿維多電廠或其他熱能生產(chǎn)廠購入熱能后承擔(dān)傳輸?shù)囊患移髽I(yè)。據(jù)介紹，熱能的傳輸介質(zhì)均為高溫水，送出時為120～140℃，回送時約為50℃。最長距離是通過東西約40 km的管道，輸運管的熱損約3%。

VEKS公司提出了把供熱網(wǎng)絡(luò)與電力市場協(xié)同運行，發(fā)展“熱”“電”組網(wǎng)的概念。作為其中運行的一個環(huán)節(jié)，2008年VEKS、哥本哈根市內(nèi)承擔(dān)傳輸?shù)腃TR公司以及哥本哈根電力公司共同組建成立了VLE公司，以實現(xiàn)全市總體能源成本最低，新公司負責(zé)電/熱生產(chǎn)的最佳分配。

一般VLE公司提前一天收到DONG Energy和Vattenfall 2家發(fā)電廠送來的熱能成本曲線的提示，就電能與熱能的整體最低成本而進行生產(chǎn)計劃的分配。因2家發(fā)電公司存在競爭關(guān)系，所以相互間成本曲線是不公開的。

接受生產(chǎn)量分配的2家發(fā)電廠家制訂基于地區(qū)內(nèi)分布的CHP或鍋爐熱生產(chǎn)量并提交給VLE公司，VLE公司通過電力市場價格和第二天熱需求的預(yù)測值，以及根據(jù)各地區(qū)熱傳輸管道的容量，與兩發(fā)電廠再次確定熱能的生產(chǎn)量。經(jīng)過3年的運行經(jīng)驗積累，預(yù)測精度已有很大提高。

1.5 未來供熱網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向

●目前的供熱網(wǎng)絡(luò)是蒸汽與高溫水并存，未來將統(tǒng)一為高溫水。

●熱源從目前的以礦石燃料為基礎(chǔ)向生物及清潔工廠廢熱“零碳”化方向發(fā)展，2030年基本實現(xiàn)擺脫礦石燃料。

●未來熱源的主要來源向生物CHP電廠、清潔工廠廢熱、大規(guī)模太陽能集熱轉(zhuǎn)移。

●隨著制冷空調(diào)需求量的增加，地區(qū)集中制冷向城市街區(qū)發(fā)展，逐步替代建筑物個體設(shè)置電動制冷空調(diào)。未來冷熱的供給是海水或河水的直接利用。

2 海爾倫市可再生能源利用項目

為適應(yīng)歐洲能源需求發(fā)展以及未來可持續(xù)性發(fā)展，歐洲委員會提出了一個新的主動性計劃，即CONCERTO Initiative（以下稱CONCERTO）。目前在歐洲聯(lián)盟第七研究/技術(shù)開發(fā)項目組下進行工作。CONCERTO目前有23個子項目和58個地區(qū)參與者。項目均面向地區(qū)級，應(yīng)用可持續(xù)、高效能源應(yīng)用技術(shù)與可能再生能源，側(cè)重體現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟及社會效益。

CONCERTO計劃中的子項Remining-lowex是對歐洲地區(qū)內(nèi)的礦區(qū)進行再開發(fā)。本項目從廠方側(cè)來講，是把礦井水作為熱源加以應(yīng)用；從需求側(cè)立場看，基于低幅射污染原則的設(shè)計，形成一個可持續(xù)發(fā)展的地區(qū)。

2.2 Remining-lowex項目概況

海爾倫市位于荷蘭的東南位置，Limburg州與Eifel之間的丘陵地帶。興建于20世紀，與其他城市一樣從中心地區(qū)開始擴展。海爾倫市圍繞礦井向外不斷擴大，是一座以煤礦業(yè)發(fā)展起來的城市。

配備地下能源站的2處新建的辦公大樓以礦井取水作為冷/熱水源。在地下200～300 m處建立冷水井，在地下600～800 m處建立熱水井。水溫：冷水井為15～18℃；熱水井為30～35℃。夏天取水于冷水井、冬天取水于熱水井作為熱泵的熱源。

（1）辦公大樓（能源站）

辦公大樓設(shè)地下能源站。大樓內(nèi)有圖書館、會議大廳（2 500 m2）。與大樓相鄰的，還有保健中心（11 500 m2）、學(xué)校（2 200 m2）、超市等商用大樓（3 800 m2）以及330戶居民住宅和公寓（33 000 m2）。所有建筑均為新建，由能源站供應(yīng)冷/熱水。

在能源站內(nèi)，通過熱交換器取得礦井內(nèi)冷水或熱水，并將其作為熱泵的熱源進行熱能供應(yīng)。受供建筑基于低污染原則設(shè)計，分高（18℃）/低（25.5℃）溫度要求分別供應(yīng)冷水或熱水，滿足冷暖空調(diào)應(yīng)用。

（2）荷蘭中央統(tǒng)計局大樓

帶地下能源站的荷蘭中央統(tǒng)計局，其建筑均實現(xiàn)了冷熱空調(diào)的應(yīng)用。在地下能源站內(nèi)設(shè)置有4臺貯水池以平衡辦公樓內(nèi)熱負荷波動。

2.3 Remining-lowex項目中的供熱體系

本項目的供熱體系結(jié)構(gòu)大體可分3個層次：第一層次是海爾倫市所掌握的Corio Energy NV公司，設(shè)施包括礦井水抽取的礦井設(shè)備及管道網(wǎng)絡(luò)，并把礦井水送給能源供應(yīng)商Weller Energy BV公司；第二層次是Weller Energy BV公司，負責(zé)以礦井水為熱源，通過熱泵及鍋爐向最終用戶端（第三層次）提供穩(wěn)定的冷/熱能源。

在引進可再生能源系統(tǒng)時，許多場合會產(chǎn)生因系統(tǒng)初期成本高等因素而發(fā)生抵制設(shè)備引進的情況。但從本項目的引進情況看，礦井水的可再生能源應(yīng)用中必要的基礎(chǔ)設(shè)施所支付的高成本（井道以及供熱所用配管設(shè)施）由地方自治體供給，供能設(shè)施及至用戶端的管網(wǎng)是由供能公司、接受供熱并為低污染供熱而增加投資成本的終端用戶這三方進行合理的成本分擔(dān)。

（資料來源：日本節(jié)能，2011（7）：79-85.）