重庆某新区可再生能源规划分析

张桂玲 陈 静 杨 柳



重庆某新区可再生能源规划分析

张桂玲 陈 静 杨 柳

（重庆大学 重庆 400045）

能源安全是全球发展过程中面临的重大问题，区域能源规划是当前实现城市低碳目标的重要举措。以重庆某新区为例，分析规划区能源需求，根据可再生能源分散性，域性特点，对可再生能源及清洁能源进行合理规划，建立多能互补的能源供应体系，分析其节能环保效益。

可再生能源；节能效益；环保效益

0 引言

我国是世界最大的发展中国家，在能源生产和能源消费的结构中，常规能源占总能耗的90%，在发展过程中表现出对常规能源的过分依赖[1,2]。我国的风能、水能、太阳能等可再生能源储量丰富，具有较大的节能优势。当前全面倡导节能减排的大背景下，区域可持续低碳发展成为能源规划的基本思路，而目前对于区域可再生能源的利用大部分停留在概念性分析阶段，实用性有待提高。

本文以重庆某新区为例，结合该地区的地形地貌特点和当地的气候资源，从该区的能源需求、能源分配情况入手，通过对规划区不同功能区域的能源需求分析，合理地进行能源规划，实现可再生能源多能互补，为以后的区域能源规划提供参考。

1 新区概况

图1 规划区总体布局图

图2 组团分布图

规划区位于重庆南部，对距离主城区约50公里，总体规划布局见图1。该区总面积约26平方公里，于2010年开工建设，预计2020年全部建成。图2是根据区域功能不同对规划区进行分区的示意图，各个组团的能源需求各不相同，自然能源分配情况不同，能源配置也不尽相同。

2 规划区的能源需求

本文分别从城市居民生活常用能源消耗方面对规划区的能源需求进行分析，主要包括空调用能、生活热水用能、居民生活用电及生活燃气的消耗。

（1）规划区地属我国典型的夏热冬冷地区，夏季“高温高湿”，冬季“潮湿寒冷”，该地区建筑夏季存在空调需求，冬季存在供暖需求，且全年以空调需求为主导。本文采用面积指标法对规划区的冷热负荷进行评估，公共建筑的空调供暖面积按建筑面积的90%、对于不采用集中供暖的居住建筑，其分体空调供暖面积按照建筑面积的70%计算，冷热负荷指标参照相关规范进行取值。计算得出各个组团的公共建筑、居住建筑冷热负荷见图3，规划区总的冷负荷为752.37MW，热负荷为311.42MW。

（2）采用生活热水指标法计算生活热水负荷，参照相关规范选取生活热水指标，对各组团的生活热水负荷计算结果如图4所示，计算得出规划区域内生活热水总负荷为463.12MW。

（3）采用负荷密度法计算规划区用电负荷，计算结果见图5。随着建设进程推进，每年的用电负荷不同，规划区建设完成至2030年，用地负荷达到181.17MW。

（4）燃气负荷

对于燃气负荷的计算，不同功能的建筑计算方法不同。对于居住建筑燃气负荷，根据居民人均耗热指标预测，取值2300MJ/(人·年)，气化率取100%；对于公建商业类建筑，公建耗热量按居民用气耗热量的30%计算；对于燃气汽车，根据每百公里耗气指标进行计算，天然气热值为35.544MJ/m3，统计出新区公交车、环卫车、出租车等汽车数量，可以计算出燃气汽车所耗得天然气量。

计算得出，规划区域内年用气量为3315万m3，年平均日用气量9.08万m3/日，高峰小时负荷为15500m3/h。

图3 各个组团的冷热负荷

图4 各个组团的生活热水负荷

图5 用电负荷

3 能源规划的原则和目标

能源供应的中断将给城市经济带来极大的损害，能源供应安全性是能源利用的首要问题。“因地制宜，科学合理，系统优化，经济适用”是能源规划中的基本原则，“开源节流，温度对口，梯级利用，多能互补”是能源规划的技术思路[3]。结合地方能源优势，充分利用可再生能源，实现建筑节能、低碳减排是能源规划的目标[4,5]。因此，本规划区坚持以下的能源规划原则：

（1）坚持区域可持续发展：新区的能源规划应根据自身特点，结合总体布局，最大限度的利用区域内太阳能、风能、地表水、浅层地热能等可再生能源，从能源的可供性和生态环境的承载能力综合分析，优化能源结构，保障社会可持续发展。

（2）节约能源：积极推广节能技术，降低建筑能耗，推动节能型社会的建设。

（3）因地制宜：结合规划区地形地貌特点，充分依托地区资源优势，提高能源利用效率，确定科学合理的能源利用形式，实现多元化可持续的能源供给。

4 规划区能源利用技术

4.1 规划区能源现状分析

（1）规划区太阳能分布情况

地方太阳能资源的分布情况的评价指标主要包括两个参数，即太阳能的丰富性评价与稳定性评价。中国气象局发布的《太阳能资源评估方法》中对太阳能资源的丰富程度进行可划分，标准见表1。对于太阳能资源稳定程度用各月的日照时数大于6h天数的最大值与最小值的比值表示，稳定度等级的判定标准见表2。

表1 太阳能资源丰富程度等级分布图

表2 太阳能资源稳定程度等级分布图

根据规划区的气象数据显示规划区的太阳总辐射量为848.30kW·h/(m2·a)，年太阳辐射量为3053.89MJ/(m2·a)，属于“太阳能资源四类地区”。规划区太阳能资源一般，经计算可知规划区太阳能资源稳定程度指标为1.11，太阳能资源稳定地区。

根据本次规划区的地形地貌特点及太阳能的分布情况，考虑采用利用太阳能制备生活热水、利用太阳能光伏发电。对于居民建筑，生活热水50%的热量由太阳能热水系统提供，其余由电加热器辅助提供；对于公共建筑，热水负荷的30%由太阳能热水系统提供，其余由空气源系统、江水源系统提供。太阳能光伏发电的光伏光热模块面积商业建筑占地面积的2%计算，光电转换效率按8%计算，由此可确定各组团光伏发电系统光伏光热模块面积和年发电量，用于满足部分用电需求，不足的部分由外网提供。通过对规划区太阳能的合理利用，能够取得可观的节能效益。

（2）地表水资源

地表水源热泵系统是利用地球表面的河流、湖泊或水池中的低位热能资源，采用热泵原理，通过少量高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。水源热泵的工作原理是由电能驱动压缩机，使工质反复在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，实现热量的交换和传递，并通过阀门完成工况的切换。相比于空气而言，地表水温度较为稳定，冬季比室外气温高，夏季比室外气温低，是一种比较理想的低位热源。

綦江是一个依山傍水的城市，规划区被三河围绕，分别是綦江河、通惠河、登瀛河。本次能源规划中，为了充分利用可再生能源，减少传统化石燃料使用比例，可在三大河流附近的公共建筑群中采用地表水源热泵空调技术，在提高系统能效的同时节约能耗，提高可再生能源利用率。但由于系统水量限制并考虑温排水对江体水生植物的影响，本规划中考虑采用复合式系统，利用江水源热泵技术的同时，采用其他技术配合使用。

（3）空气能

热源塔热泵是一种以空气为热源，通过塔体与空气的换热作用，实现制冷、供暖以及提供生活热水等多种功能的新设备。规划区地属夏热冬冷地区，夏季“高温酷暑”，冬季“低温高湿”，有利于热源塔热泵在全年均能保持较高能效运行，有效解决了风冷热泵夏季制冷能耗高，冬季换热器易结霜所导致COP值低的问题。本次能源规划中，将重点突出热源塔热泵技术的应用，在地源热泵使用条件受限的地方，采用热源塔热泵作为各组团区域供冷供热方案的主要冷热源之一。

4.2 规划区供冷供热系统配置

表3 各组团区域供冷供热方案

表4 规划区能源供应比例

根据地形地貌及能源分配特点，规划区采用区域供冷供热系统，满足规划区的冷热需求。即由一个或多个能源站集中制备热水、冷水或蒸汽等冷热媒介，通过区域管网输配到各单体建筑内，提供给用户，具体规划方案见表3。规划区能源配置见表4，可再生能源比例占16.08，国家《可再生能源中长期发展规划》中要求对可再生能源使用率大于15%可见规划区的能源配置情况符合我国可持续发展的战略方针，有利于推动该地区经济和环境的协调发展。

5 节能与环境效益分析

对于规划区能源系统节能环保效益的分析，分别采用系统的节电量、CO2排放量作为节能效益与系统环保效益的评价指标。计算过程中，电力折算标准煤系数取1.23吨/万kWh，认为1吨标煤燃烧时会产生2.4567吨二氧化碳。通过计算，得出通过合理配置得出的供热系统、供冷系统、通过太阳能光伏发电每年的节电量、每年节约的标准煤量、减少的CO2排放量见图6。

（1）太阳能热水系统的节能环保效益

规划区采用太阳能热水系统制备生活热水，每年节约的电量为8632.48kWh，相当于每年节约标准煤10618吨，减少CO2排放量26085.12吨。

（2）太阳能光伏发电节能环保效益

规划区采用太阳能光伏发电，年发电量为138kWh，相当于每年节约标准煤169.75吨，减少CO2排放量417.03吨。

图6 系统节能环保效益示意图

（3）热源塔系统的节能环保效益

规划区通过热源塔技术，每年节约的电量为12670.23kWh，相当于每年节约标准煤15584.39吨，减少CO2排放量38286.18吨，可见该技术有相当大的节能潜力。

（4）江水源热泵系统的节能环保效益

规划区三大河流附近的公共建筑通过采用江水源系统与冷水机组的复合式系统，每年节约的电量为2794.96kWh，相当于每年节约标准煤3437.81吨，减少8445.66CO2排放量吨。

（5）供气节能环保效益

一般燃气灶具的效率为50%，本规划区域内，民用燃气灶具均采用节能型燃气灶具，效率高于60%。根据燃气用气指标以及耗热量需求，计算得出采用节能型灶具每年能够节约的天然气量776.57万m3天然气，相当于节约9429.87吨标准煤，CO2排放量减少2.32万吨。由此可见，通过提高燃气灶具效率可以具有显著的节能效益。

[1] 中华人民共和国统计局.我国历年统计年鉴及相关统计数据[EB/OL]. http://www.stats.gov.cn/, 2011-04-01 [2013].

[2] 张丽峰.中国能源供求预测模型及发展对策研究[D].北京:首都经济贸易大学,2006.

[3] 罗磊,马宏权,郁松涛,等.武汉东湖国家自主创新示范区能源规划案例分[J].暖通空调,2011,(12):1-6.

[4] 刘贞,张希良,阎建明.区域可再生能源规划理论研究[J].中外能源,2011,(3):36-40.

[5] 刘贞,张希良,高虎,等.区域可再生能源规划基本框架研究[J].中国能源,2010,(2):38-40.

Energy Planning Analysisof Renewable Energy of a New District in Chongqing

Zhang Guiling Chen Jing Yang Liu

( Chongqing University, Chongqing, 400045 )

Energy security is a major issue facing the global development, regional energy planning is an important measure of the current implementation of urban low-carbon objectives. This paper analysis the energy demand of a new district in Chongqing. According to renewable energy dispersion, regional characteristics of renewable energy and clean energy, proper planning can complement a multi-energy supply system to analyze its economic and environmental benefits.

Renewable energy; economic benefits; environmental benefits

1671-6612（2016）05-557-04

TU83

A

张桂玲（1990.11-），女，在读硕士研究生，E-mail：461816649@qq.com

陈 静（1968.08-），女，副教授，E-mail：chenjing7716@126.com

2015-06-09