文_陳北領(lǐng) 中能建地?zé)嵊邢薰?/p>

1 項(xiàng)目背景

習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上鄭重承諾中國(guó)將努力爭(zhēng)取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，為中國(guó)未來(lái)低碳轉(zhuǎn)型促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)指明了方向、明確了目標(biāo)，也提振了全球應(yīng)對(duì)氣候變化的信心。《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》指出“十四五”及未來(lái)時(shí)期，我國(guó)要加快構(gòu)建現(xiàn)代能源體系。推進(jìn)能源革命，建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系，提高能源供給保障能力。因地制宜開發(fā)利用地?zé)崮?。加快發(fā)展非化石能源，建設(shè)一批多能互補(bǔ)的清潔能源基地，非化石能源占能源消費(fèi)總量比重提高到20%左右?！秶?guó)家能源局關(guān)于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》中將可再生能源供暖作為區(qū)域能源規(guī)劃的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在可再生能源發(fā)展目標(biāo)中應(yīng)明確供暖發(fā)展目標(biāo)，根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源稟賦和用能需求推廣可再生能源供暖技術(shù)。在城市更新、城鎮(zhèn)新區(qū)、產(chǎn)業(yè)園（區(qū)）的規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，做好可再生能源供暖與城市發(fā)展規(guī)劃的銜接，促進(jìn)可再生能源與常規(guī)能源供暖系統(tǒng)融合。因地制宜推廣各類可再生能源供暖技術(shù)。積極開發(fā)淺層地?zé)崮芄┡?，?jīng)濟(jì)高效替代散煤供暖，在有條件的地區(qū)發(fā)展地表水源、土壤源、地下水源供暖制冷等。對(duì)于漢江東岸遠(yuǎn)景規(guī)劃要求非常高的襄陽(yáng)市東津新城，在能源規(guī)劃設(shè)計(jì)引入碳中和理念、充分利用漢江流域豐富的淺層地?zé)崮艿叵潞偷乇硭Y源，符合東津新城實(shí)施生態(tài)引領(lǐng)策略，構(gòu)建城市新型生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的戰(zhàn)略定位，是襄陽(yáng)市實(shí)現(xiàn)節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的高度體現(xiàn)，可為打造綠色生態(tài)宜居新城提供穩(wěn)定的清潔能源供給，因地制宜的利用含水層儲(chǔ)能和其他可再生能源技術(shù)，推動(dòng)淺層地?zé)崮芴贾泻拖嚓P(guān)技術(shù)的落地實(shí)施，推進(jìn)能源綠色低碳發(fā)展。本文介紹東津新城含水層儲(chǔ)能承擔(dān)基礎(chǔ)冷熱負(fù)荷的可再生能源站供能規(guī)劃方案。

2 項(xiàng)目概況

襄陽(yáng)東津新城位于襄陽(yáng)中心城區(qū)的東部，按照218km2、167萬(wàn)人口規(guī)模，全域構(gòu)建“一核兩軸五廊兩園九區(qū)”的空間布局；起步區(qū)按照34.6km2、40萬(wàn)人口規(guī)模規(guī)劃設(shè)計(jì)，構(gòu)建“一核三區(qū)三軸五帶”的空間結(jié)構(gòu)。在持續(xù)、健康、快速發(fā)展建設(shè)生態(tài)宜居新城發(fā)展目標(biāo)的背景下，利用該地區(qū)現(xiàn)有的豐富的可再生能源進(jìn)行清潔能源供冷暖系統(tǒng)的開發(fā)、利用，有著積極的社會(huì)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。淺層地?zé)崮茏鳛閬?lái)自地球內(nèi)部的清潔、穩(wěn)定的非碳基能源，其規(guī)?；_發(fā)利用可以支撐生態(tài)宜居新城的低碳發(fā)展，助力碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2 自然資源

2.1 地表水資源

東津新區(qū)西臨漢江，北臨唐白河，具有較優(yōu)勢(shì)的地表水資源；王家河西取漢江，東至唐白河，呈南北走向穿越了整個(gè)東津新區(qū)，漢江在襄陽(yáng)市境內(nèi)流域面積17357.6km2，多年平均入境水量368.6億m3，出境水量436.9億m3。臨地表水區(qū)域均為江水源熱泵提供了天然優(yōu)勢(shì)的水資源環(huán)境。

2.2 地下水資源

漢江一級(jí)階地的含水巖組結(jié)構(gòu)松散，富含孔隙潛水，水位埋深一般在3～8m，滲透系數(shù)9～30m/d，鉆孔單位涌水量111～518m3/d，換成單井涌水量1300～2700 m3/d（按8寸口徑，5m降深統(tǒng)一換算），富水性級(jí)別為豐富。本項(xiàng)目地下水資源的分布情況，屬于漢江一級(jí)階地，地質(zhì)條件較好，具有埋藏淺、水質(zhì)好、水溫恒定變幅小、補(bǔ)給條件優(yōu)越等優(yōu)勢(shì)，地下水資源豐富，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，水溫最低為16.5℃，最高為19℃，一般溫度為18.5℃左右，溫差變化不大。對(duì)發(fā)展含水層儲(chǔ)能技術(shù)十分有利。

2.3 污水資源

根據(jù)襄陽(yáng)市城市的總體規(guī)劃，規(guī)劃新建的東津污水處理廠處理規(guī)模 3.5萬(wàn)t/d，用地 8.75萬(wàn)m2。

2.4 地?zé)豳Y源

《湖北省可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》該規(guī)劃還提出要開發(fā)地?zé)崮?，在全省范圍?nèi)劃分武漢城市圈、宜荊（州）荊（門）地區(qū)、襄十隨地區(qū)、恩施自治州和神農(nóng)架林區(qū)四大片區(qū)，建成470座地?zé)岱植蓟蚣兄评涔嵴?，服?wù)建筑面積約1億m2。同時(shí)，選擇武漢、襄陽(yáng)、十堰等供暖需求較大的城市作為重點(diǎn)區(qū)，建地?zé)釁^(qū)域集中供暖站。

2.5 資源分析

結(jié)合已有資料分析，本項(xiàng)目規(guī)劃區(qū)域緊靠漢江，地表水資源豐富。漢江一級(jí)階地的含水巖組結(jié)構(gòu)松散，富含孔隙潛水，地下水資源豐富，并且具有地?zé)豳Y源和污水源可以利用。項(xiàng)目整體適宜應(yīng)用水、地源熱泵系統(tǒng)，對(duì)淺層、深層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行開發(fā)利用。

3 能源規(guī)劃

根據(jù)葛店科技城區(qū)域性水文地質(zhì)條件分析，可利用資源豐富，可根據(jù)各規(guī)劃區(qū)域建筑功能需求融合“生態(tài)城市”和“智慧城市”理念，結(jié)合自然資源條件規(guī)劃清潔能源供冷暖系統(tǒng)為主的分布式能源體系。同時(shí)從經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可操作性等方面進(jìn)行綜合分析，比選出最適合具體區(qū)塊的資源利用形式和清潔能源供冷暖系統(tǒng)方案，有效滿足新城的供冷暖需求，服務(wù)于綠色生態(tài)科技新城的建設(shè)。

3.1 規(guī)劃原則

從綜合能源規(guī)劃的角度考慮城市能源市政設(shè)施（供熱、供冷）系統(tǒng)的高效利用和配置，充分利用區(qū)域內(nèi)的資源條件，采用新型可再生能源和常規(guī)能源、集中式能源系統(tǒng)和分布式能源站相互銜接、相互補(bǔ)充的能源利用模式，確保科技新城能源供應(yīng)的安全可靠、綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)可持續(xù)。規(guī)劃科技新城將發(fā)展以淺層地?zé)崮芸稍偕茉吹木C合利用為主，傳統(tǒng)能源供冷調(diào)峰為輔的復(fù)合式能源系統(tǒng)。通過(guò)低能耗建筑的建設(shè)，優(yōu)化能源供給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低采暖空調(diào)能耗和較低電耗。

3.2 可選用能源系統(tǒng)分析

通過(guò)對(duì)葛店科技新城區(qū)域可利用清潔能源冷暖技術(shù)形式進(jìn)行了分析，主要有以下幾種技術(shù)模式，詳見表1。

表1 能源系統(tǒng)技術(shù)模式比較表

根據(jù)葛店科技新城一核心五組團(tuán)的布局以及各組團(tuán)建筑功能，選擇適宜的清潔能源供冷暖技術(shù)模式優(yōu)先規(guī)劃。綜合服務(wù)核心組團(tuán)優(yōu)先使用地表水源熱泵和地下水源熱泵技術(shù)模式（AB）。北部綜合產(chǎn)業(yè)組團(tuán)優(yōu)先使用地表水源熱泵、地下水源熱泵、污水源熱泵和地源熱泵技術(shù)模式（ABCD）。藥谷產(chǎn)業(yè)組團(tuán)優(yōu)先使用地下水源熱泵和地源熱泵技術(shù)模式（BC）、電商產(chǎn)業(yè)組團(tuán)優(yōu)先使用地下水源熱泵、地源熱泵、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供和冰蓄冷空調(diào)調(diào)峰技術(shù)模式（BCEF）、綜合服務(wù)組團(tuán)優(yōu)先使用地表水源熱泵、地下水源熱泵和地源熱泵技術(shù)模式（ABC）、五四湖生態(tài)組團(tuán)優(yōu)先使用湖水源熱泵、地下水源熱泵和地?zé)崽菁?jí)利用技術(shù)模式（ABG）。

3.3 能源利用優(yōu)先級(jí)

綜合各種清潔能源供冷暖系統(tǒng)全壽命周期的綜合成本，開發(fā)利用過(guò)程中在兼顧安全可靠和綠色環(huán)保的基礎(chǔ)上，以成本控制為主要控制項(xiàng)，臨水的公共管理設(shè)施用地及商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地優(yōu)先考慮地表水源熱泵技術(shù)；密度相對(duì)低的公共管理設(shè)施用地及商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地可考慮應(yīng)用地下水源熱泵和地源熱泵；靠近燃?xì)夤?yīng)源的密度大的公共管理設(shè)施用地及商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地優(yōu)先發(fā)展冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)；靠近污水處理廠主管道的公共管理設(shè)施用地及商業(yè)服務(wù)設(shè)施用地可考慮應(yīng)用污水源熱泵，詳見表2。

表2 潔能源利用優(yōu)先級(jí)

3.4 能源站選址

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的總體規(guī)劃，建議以分布式能源站為主要能源供給模式，分布式能源中心產(chǎn)生的冷量或熱量通過(guò)管道傳輸?shù)礁鱾€(gè)建筑中，分布式能源站的選址應(yīng)符合項(xiàng)目區(qū)的整體規(guī)劃要求，盡量建設(shè)在負(fù)荷中心區(qū)處，最遠(yuǎn)供能距離宜控制在1500m以內(nèi)，以減少冷熱水的輸送能耗及動(dòng)力損耗。

作為能源傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)，配套供能管網(wǎng)造價(jià)占區(qū)域供能系統(tǒng)的10%～15%。供能距離越遠(yuǎn)，工程總體造價(jià)和后期運(yùn)行成本越高，因此供能距離是評(píng)價(jià)區(qū)域供能工程是否經(jīng)濟(jì)合理的重要指標(biāo)之一。根據(jù)同類項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，不同供能距離下，分布式區(qū)域供能與分散式供能的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比如圖1所示。

圖1 不同管網(wǎng)距離的區(qū)域供能經(jīng)濟(jì)性比較圖

3.5 能源系統(tǒng)利用比例

建設(shè)運(yùn)營(yíng)類供冷暖項(xiàng)目，建設(shè)方對(duì)系統(tǒng)的總投資分為兩部分：前期投資（初投資）、后期投資（運(yùn)行費(fèi)用）。

根據(jù)美國(guó)制冷空調(diào)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，建設(shè)方對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的前期投資約占總投資的20%～30%，后期投資占70%～80%。前期投資只是冰山一角，只有初投資和運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最佳結(jié)合點(diǎn)，才能為建設(shè)方帶來(lái)最佳的投資收益和運(yùn)行效果。根據(jù)同類項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，規(guī)劃在復(fù)合式能源系統(tǒng)中淺層地?zé)崮芮鍧嵞茉垂├渑到y(tǒng)的比例不低于70%，以接近或達(dá)到初投資與后期運(yùn)行費(fèi)用的最佳結(jié)合點(diǎn)。

3.6 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

本區(qū)域96km2范圍內(nèi)利用地?zé)崮転橹鞯那鍧崗?fù)合能源供能系統(tǒng)可以滿足3000萬(wàn)m2建筑面積的供冷、供熱需求，比傳統(tǒng)能源供能方式年二氧化碳減排150億t、年節(jié)約運(yùn)行成本15億余元。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)目前的可再生能源利用技術(shù)及發(fā)展經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合本區(qū)域的地?zé)崮艿瓤稍偕茉磧?chǔ)量，選擇合理的發(fā)展模式，考慮可再生能源利用技術(shù)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不確定因素，以理論儲(chǔ)量為依據(jù)，疊合區(qū)域自身的應(yīng)用限制條件，通過(guò)采取不同的技術(shù)措施和成本投入形成不同的利用情景，獲得本區(qū)域的資源可利用量數(shù)據(jù)，并最終得出合理的可再生能源利用方案?？稍偕茉吹囊?guī)劃建設(shè)為生態(tài)城市規(guī)劃提供技術(shù)支撐，為城市的可持續(xù)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。