发布机构: 发布日期: 2022-05-24 15:28:48

张军、李军发:贵阳市贵安云谷多能互补分布式能源项目对交通行业低碳发展的启示

实现碳达峰、碳中和目标是一场广泛而深刻的经济、社会系统性变革,也为交通行业的发展提出了挑战、指明了方向。公开数据显示,交通行业占我国终端碳排放的15%,过去9年年均增速超过5%,堪称碳排放大户。这意味着,要想实现“双碳”目标,交通行业的低碳发展势在必行。

为深入学习“双碳”目标下交通运输行业转型发展模式,充分借鉴国内“双碳”目标实践的先进经验,本人对贵阳市贵安云谷多能互补分布式能源项目进行了学习调研,总结了该项目主要经验及典型做法,并在此基础上提出了对交通行业低碳发展的建议。

一、调研项目基本情况


图1 贵安云谷鸟瞰图

贵阳市贵安云谷多能互补分布式能源项目是国内首座“1+3”多能互补分布式能源站供能系统,项目遵循“以热定电、自发自用、梯级利用、并网不上网”的原则,主要用于满足贵安云谷城市综合体A、B、C、D四个片区总建筑面积50.69万m2和泰豪e时代约20万m2的建筑供能(制冷、制热、生活热水及备用电源)需求(如图1所示)。项目在能源综合梯级利用方面主要采用1种新能源+3种再生能源,即天然气分布式能源(冷热电三联供)+可再生能源(水源热泵、太阳能光热)+空气压缩储能,并通过智慧能源管控平台的管理形成了多能互补分布式智慧能源系统。其中冷热电三联供系统提供发电、制冷、制热的同时,利用河水作为水源热泵空调系统的冷热源,通过水源热泵机组进行制冷制热,燃气直燃机提供三联供系统不足的冷热负荷,同时河水替换冷却塔,对吸收式机组进行冷却;智慧能源管控系统由控制系统、计费系统、运维管理系统组成,可对能源系统进行运行控制、模式决策、运维管理、能源交易、能源共享,使能源从生产到消费全过程无人值守智慧运行,确保系统安全性、可靠性及经济性。

该项目能源站建设用地面积为3836.36 m2,总建筑面积为3662.11 m2,能源站各系统装机容量表如表1所示,设计装机总冷负荷15000 kW,总热负荷13000 kW,生活热水耗热量为2.94×106 kJ/h。天然气三联供系统满足能源站基础负荷,大部分负荷由水源热泵系统进行承担,调峰冷热负荷由燃气直燃机承担。多能互补分布式能源站清洁能源供能占比约46%,可再生能源供能占比约54%。相较于常规系统相比,本项目可节省初期投资585.05万元,年运行节省费用420.72万元/年,碳汇收益约18.73万元/年。项目建成后,每年可节省标煤2270.19吨/年,减少SO2排放50.45吨/年,减少NO2排放16.33吨/年,减少TSP排放25.22吨/年,减少CO2排放6243.02吨/年。

表1 能源站供能设备构成

二、项目主要经验及典型做法

1. 落实了新发展理念,有效推进了生态文明试验区的建设

本项目因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源,通过优化布局建设成了一体化集成供能基础设施,是中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于设立统一规范的国家生态文明试验区的意见》政策的具体体现,将为我国打造“生态利用型、循环高效型、低碳清洁型、节能环保型”的绿色经济,积累成功经验。

2.多能互补,提升了能源站的可靠性

系统采用“并网不上网”的模式可以自行发电供能源站设备用,也可以采用市电驱动能源站设备。水源热泵机组及燃气直燃机、燃气锅炉可以独立运行,因此在停气时可采用水源热泵通过市电进行供能,在停电时可采用燃气发电机组发电供水源热泵机组运行,河水流量不足时可以采用冷却塔对水源热泵机组散热制冷,或者开启燃气锅炉供暖,能源站三联供系统运行过程中若出现热电失衡时,多余的电量可以通过压缩空气储能系统存储电能,避免造成能源的浪费,故能源站运行具有可靠性。

3.节能减排,经济社会效益突出

该项目多能互补分布式能源系统年平均能源综合利用率高达85%,通过能源的梯级利用,使能源利用效率提高,大量节省了一次能源,提高了空调系统的节能性,环境效益显著。

4.远近结合,预留远期并网发电功能

项目建设时贵州省尚未出台天然气发电上网指导价,故该项目发电机组所发电力只满足夏季制冷、冬季采暖设备用电的需求,一旦上网指导价出台,具有一定的经济性时,可增加燃气发电机组的运行小时数,增加运行收益。

三、对交通行业低碳发展的建议

基于上述对贵阳市贵安云谷多能互补分布式能源项目的学习调研以及相关经验和典型做法的总结,结合我省煤炭消费量比重偏大、火力发电为主、碳排放量大的省情,本人紧贴交通运输行业绿色转型需求,建议山西省应依托高速公路路侧土地资源,构建山西交通运输绿色低碳技术创新体系,提高减污降碳关键核心技术攻关能力,抢占碳达峰碳中和技术制高点,系统推进交通运输领域绿色低碳技术创新发展,从而高质量实现我省的碳达峰目标。具体做法如下:

1.组建涉“碳”科研工作专班

按照中央碳达峰专题会议精神及全省碳达峰碳中和工作推进会上发出的指示精神,紧贴交通运输行业绿色转型需求,不断论证方案,瞄准能源、建筑、交通等领域,系统推进绿色低碳技术创新发展。建议依托智慧交通山西省实验室(筹)等涉“碳”单位技术力量组建工作专班,深入调研摸底,厘清山西省优势与短板,拟出实施方案、技术路线、时间表等。

2.加快降碳关键核心技术研发力度

瞄准能源消费总量等4个核心指标,围绕零碳电力技术创新、零碳非电能源技术发展、零碳工业流程重塑、低碳技术集成与优化、CCUS及碳汇技术等5个技术方向,加快科技创新基础前沿研究、关键核心技术创新、先进技术成果转化、创新平台能级提升、创新创业主体培育、低碳技术开放合作平台建设。

3.大力发展光伏发电路衍经济

山西省的太阳能资源十分丰富,全省年日照数在2200~3000 h,年日照百分率为51~67%,全省年总辐射量介于1350~1650 kWh/m2。依托交控集团所辖65条高速公路,总里程约5000公里,118对高速公路服务区和303个高速出入口,高速公路(线外)土地资产共计1.4万亩,互通土地面积1万亩,在高速公路用地范围内,利用服务区、停车区、路侧等丰富的土地资源,布局光伏发电设施,进行光伏发电。

4.探索“风光储一体化+智慧能源管控平台”模式

以满足高速服务区、隧道自用电为主,进行光伏发电、风能发电,并研究论证增加储能设施和智慧能源管控平台,实现风光储一体化,实现“自发自用余电上网”,并探索“双碳”目标下的碳交易和碳金融,进一步提升收益水平。


供稿人:张军 山西交通科学研究院集团有限公司 副总经理、总工程师

李军发 山西省交通科技研发有限公司 规划咨询研究院院长


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