促進城市綠色發展的關鍵技術之一：電能替代

2017-11-09 16:03:28 能源評論　點擊量：評論 (0)

探索城市綠色發展的兩大關鍵技術節能、生態、環保、可持續是城市綠色發展的目標，也是未來城市的發展方向。國內外城市能源利用研究和城市建設實踐經驗表明，將新型能源科技與現代城市建設結合，能夠突破資源節約

探索城市綠色發展的兩大關鍵技術

節能、生態、環保、可持續是城市綠色發展的目標，也是未來城市的發展方向。國內外城市能源利用研究和城市建設實踐經驗表明，將新型能源科技與現代城市建設結合，能夠突破資源節約與傳統城市建設間的隔膜，促進能源的集約化利用，可以有效提高城市的能源利用效率，促進城市能源的合理配置和高效利用，提升城市的減排效果，同時能夠將生態集約的生活方式融入城市居民生活，提升居民對城市綠色發展的參與度。在探索城市綠色發展新道路過程中，必須消化吸收再創新國內外先進技術和產品，同時增強研發和產學研能力，并最大限度地結合當地實際情況進行集成創新，實現城市的綠色發展。

目前，智能能源站集成技術和電能替代技術作為城市能源科技變革的代表，以其環境友好、經濟效益突出、對城市綠色發展支撐能力強和易推廣等特點受到了國內外眾多專家、學者和城市建設部門的注意。與此同時，這些能源新技術的應用需要統籌規劃，考慮城市能源的基礎、稟賦、存在的問題和需求特點，才能有針對性地規劃好城市能源技術變革的實現路徑。

智能能源站促進城市能效提升

智能能源站是利用電纜和管網系統向一定范圍的城市區域內同時提供電力、蒸汽、熱水和空調用冷水的綜合能源加工廠。典型的能源站采用熱電聯產方式運行，燃燒天然氣推動燃氣輪機發電，發電后約500℃的煙氣再產生蒸汽給熱用戶或通過吸收式制冷機提供空調冷水，實現能源的梯級利用。

近年來，在我國的北京、上海、廣東已有十幾個智能能源站供能系統投入運行，通過智能能源站實現了城市的綠色用能。能源站集成的節能技術包括地源熱泵、光伏發電等可再生能源技術，水蓄能、燃氣三聯供等清潔能源和節能技術，并輔以電制冷、市政熱源等傳統能源技術，實現可再生能源、清潔能源和傳統能源的充分高效科學耦合，讓傳統能源與可再生能源混搭使用，且會隨環境變化自動調節，實現節能最大化。

智能能源站集成清潔能源供能技術。

夜間低電價時段智能能源站可以啟動蓄能模式，邊供暖邊通過地源熱泵向蓄能罐蓄熱;白天高電價時段，智能能源站優先利用蓄能罐供暖，然后根據負荷需求變化自動啟動燃氣三聯供系統補充，如遇寒冷天氣或用電高峰則會自動啟動燃氣三聯供與地源熱泵聯合供暖，極寒天氣就會再加上市政供暖。

經計算，與常規能源利用方式相比，一個園區級的智能能源站通過集成水蓄能、燃氣三聯供等清潔能源供能技術每年可節約標準煤1904噸、減少二氧化碳排放4971噸、減少二氧化硫排放46噸、節約用水1萬噸，相當于種植了27公頃森林。

智能能源站集成地源熱泵技術。

能源站集成的地源熱泵技術將淺層地熱資源既用于供熱又用于制冷，即冬季把土壤中的熱量“取”出來供給室內采暖;夏季把室內熱量“取”出來釋放到地下土壤中，達到制冷的效果。能源站集成的地源熱泵消耗1千瓦時的能量，周圍居民用戶可以得到4千瓦時以上的熱量或冷量。通過采用地源熱泵技術，能源站周邊居民屋內能夠始終保持冬暖夏涼，使得室內的溫度恒定保持在20～26℃，濕度常年維持在40～60%，既不干燥也不潮濕，即使戶外艷陽高照，居民房間里依然涼爽舒適。

智能能源站集成可再生能源利用技術。

城市的綠色發展要依靠可再生能源發電，其中一部分就是通過集成在能源站建筑頂的光伏電池板發電產生的。在此基礎上，需要努力探索市場化的、可持續的運營機制，大力發展風能、太陽能、生物質能等可再生能源對能源站周邊城市居民供能，建立新能源與常規能源相互銜接、相互補充的能源供應體系。

電能替代促進城市節能減排

目前，使用相對清潔、可再生的電能逐步替代各行業中煤炭、石油的使用在治霾壓力較大的地區得到了積極推行。城市在發展的過程中應該考慮城市能源利用的基礎、存在的問題和需求特點，根據需求選取制造業的以電代煤、船舶領域的以電代油等電能替代技術或電采暖技術。

以電代煤減排效果明顯。

無論是從節約傳統能源角度，還是從減少大氣污染物排放、治理霧霾角度，使用電能替代都是當前最為理想的選擇。這些電能替代項目包括電鍋爐、地源熱泵、空氣源熱泵、電動汽車、軌道交通等，以電代煤在這其中最具示范性和代表性。城市在發展過程中可以根據自身產業的發展過程，制定適合自身發展的以電代煤計劃，如對鑄造型企業實施燃煤沖天爐改造為電窯爐，服務于鑄造企業用能升級的同時能夠降低各類污染物的排放。

以電代油降低污染排放。

以電代油是推廣電能替代，減少污染物排放的又一渠道。港口城市可以與電力公司、海事局等進行合作，通過對港口專用碼頭及海岸線沿岸散貨輪碼頭推廣岸基供電，可以減少輪船靠泊期間自行發電燃油消耗，減少二氧化碳排放;公共交通需求較大的城市可以進一步加強電動汽車的發展，增加電動公交車數量和總行駛里程，進而能夠大幅減少燃油消耗，降低城市區域的污染氣體排放。

電采暖經濟社會效益突出。

我國北方冬季供暖燃煤消耗巨大，成為加重空氣負擔的重要因素。目前在北京、天津、長春、哈爾濱等地都進行了電采暖試點，供能需求較大的城市可以在原有燃氣、地熱等替代燃煤鍋爐的基礎上，逐步推廣電采暖，特別是重點在供熱管網、天然氣管網未到達的城鄉結合部和農村地區推進電采暖。

盡管傳統燃煤集中供暖方式仍占據主流，但在實踐中，電采暖技術已逐漸成熟，尤其是在供熱性能和經濟性兩方面優勢突出，可在城市綠色發展的過程中逐漸完成替代原燃煤集中供暖方式。

第一，從供熱性能角度看，采用電供熱不但施工方便，而且技術成熟，可以媲美傳統的燃煤供暖。在有條件的住宅小區和學校，電采暖可以采用電熱膜方式，電熱膜敷設在地面，具有熱效率高、控制靈活等優點，同時抗潮濕、耐高壓，使用年限與建筑物同齡，具有較高安全性，適合新建住宅小區供暖配套。

第二，從經濟效益角度看，電供熱成本可以被社會所接受。以電熱膜供熱為例，建設成本大約為每平方米160元，比集中供熱每平方米少65元。供熱成本一個采暖季為每平方米33.2元，比燃氣供熱每平方米少17.1元，僅比燃煤供熱每平方米多8.2元，這一差距可通過環保補貼政策進一步提高經濟性。同時，電采暖具有分戶分室和區域控制的優勢，用戶完全可通過自行調節進一步降低采暖成本。

目前，我國已有多個城市在綠色發展的過程中已取得了良好的成果，在這來之不易的成績背后，智能能源站集成技術和電能替代技術作為城市能源科技變革的代表，發揮了巨大作用，并將繼續支持城市清潔、低碳發展。與此同時，必須消化吸收再創新國內外其他各類先進能源技術，同時增強研發和產學研能力，并最大限度地結合當地實際情況進行集成創新，并將能源新技術應用到城市建設中，以實現城市綠色可持續發展的目標。

(作者系東南大學電氣工程學院院長、教授、博士生導師)

原標題:【技術驅動·能源變革驅動城市發展源動力】探索城市綠色發展的兩大關鍵技術