區域性能源消耗預測及節能減排研究

摘 要

摘要：以某開發區規劃為基礎，探討了符合現行節能規范要求的情況下區域節能手段與節能量，計算了二氧化碳減排量。經采取節能措施，可實現減少二氧化碳排放量10.6×104t/a，效果
摘要：以某開發區規劃為基礎，探討了符合現行節能規范要求的情況下區域節能手段與節能量，計算了二氧化碳減排量。經采取節能措施，可實現減少二氧化碳排放量10.6×104t/a，效果顯著。
關鍵詞：區域能耗；開發區；區域節能
Prediction of Regional Energy Consumption and Research on Energy Saving and Emission Reduction
QIU She-ming，LIANG Meng-kuan，TAN Zi-chao，XU Yu
Abstract：Based on the planning of a development zone，the regional energy saving means and energy saving quantity in case of meeting the requirement of current energy saving code are discussed，and the reduction of carbon dioxide emissions is calculated. After the energy saving measures are taken，the carbon dioxide emissions of 10.6×104t/a can be reduced，with obvious effect.
Key words：regional energy consumption；development zone；regional energy saving
   低碳經濟是低碳發展、低碳產業、低碳技術、低碳生活等經濟形態的總稱。低碳經濟作為一種新的經濟模式，包含3方面的內涵：首先，低碳經濟是相對于基于無約束的碳密集能源生產方式和能源消費方式的高碳經濟而言的。其次，低碳經濟是相對于新能源而言的，是相對于基于化石能源的經濟發展模式而言的。最后，低碳經濟是相對于人為碳通量而言的，是一種為解決人為碳通量增加而引發的地球生態圈碳失衡而實施的人類自救行為[1]。
1 濱海高新技術產業開發區的能耗預測
1.1 概況
   濱海高新技術產業開發區(以下簡稱開發區)坐落在天津濱海新區，處于京津冀發展主軸和環渤海產業帶的交匯處，能源規劃范圍與總體規劃范圍一致，涵蓋整個開發區。開發區重點發展生物技術、高端信息制造與綠色能源產業，力爭成為環渤海區域的自主研發轉化、人才和高新技術產業化的聚集區。開發區將融入綠色環保、可持續發展的開發理念，以節地、節能、節水、節材、環保為特點，強化可再生能源利用。
1.2 區域內能耗測算
   本文按照目前實行的節能設計標準和市政、公交現狀水平，根據規劃目標進行能耗測算。
   ① 產業
   開發區產業為研發與生產相結合，工業用戶以生態、環保型產業為主，屬于高新技術產業。產業用能指標參照濱海新區2008年單位用地面積煤耗指標37687.7t/(km2·a)進行測算。
   ② 公共建筑
   公共建筑主要包括政府辦公樓、商務辦公樓、賓館、商場等。公共建筑的能耗主要由供熱、空調、照明、辦公設備、電梯等公共服務以及特定功能設備等構成，各個分項能耗所占比例和重要性不同，分項能耗特點以及節能的特點也不相同。開發區的公共建筑采用北京地區的公共建筑能耗指標(折算成標準煤耗量)[2]，見表1，該公共建筑能耗指標約在20世紀80年代能耗基礎上節能50%左右。
表1 公共建筑能耗指標   t/(m2·a)
分項
政府辦公樓
商務辦公樓
賓館
商場
熱能
供熱
8.6
8.6
13.7
6.8
電耗
空調系統
9.4
14.8
21.4
43.4
照明
5.4
8.7
6.5
25.3
辦公設備
8.0
12.7
5.4
3.6
電梯
1.1
1.1
1.1
5.4
給排水系統
0.4
0.4
2.2
0.1
   ③ 居住建筑
   居住建筑能耗主要包括供熱、通風、空調、照明、生活熱水、家用電器、炊事設備以及電梯等的能耗。本文針對某一種結構類型，按照比20世紀80年代初節能65%的設計標準，采用全年能耗模擬的方法，預測單位面積的能耗。居住建筑能耗指標(折算成標準煤耗量)見表2。
   ④ 市政設施
   市政設施用能包括城市道路與景觀照明、城市給水設施、城市再生水供水設施、城市排水設施、城市污水處理能耗等。城市道路與景觀照明用電量測算參照北京市2007年統計年鑒數據，按14.62×104kW·h/km2測算。城市給水設施用電量測算以給水專項規劃為依據，按全部使用給水加壓泵輸送到開發區，常規供水量11.92×104m3/d，給水加壓泵揚程30m，計算開發區給水設施用電量。城市再生水供水設施用電量測算以給水專項規劃為依據，按全部使用給水加壓泵輸送到開發區，再生水供水量9.09×104m3/d，給水加壓泵揚程30m，計算開發區城市再生水供水設施用電量。城市排水設施用電量按10.05×104m3/d污水排放量計算，全部經過揚程為20m的污水提升泵排放至污水處理站。城市污水處理能力為10.05×104m3/d，處理1t污水用電量按0.5kW·h/t計算。
表2 居住建筑能耗指標    t/(m2·a)
分項
能耗指標
熱能
供熱
7.30
電耗
空調系統
3.90
照明
1.60
家用電器
3.14
電梯
1.00
給排水系統
0.50
生活熱水
1.57
燃氣
炊事設備
1.14
    ⑤ 交通
    交通能耗包括公共汽車、私人機動車、出租車、軌道交通工具能耗等。公共汽車用燃氣根據GB 50220—95《城市道路交通規劃設計規范》相關規定，按每1200人配置1輛公交車，每輛車每日運行14h，時速25km/h，每100km消耗30kg液化天然氣計算。私人機動車數量約3.3×104輛，按每天出行總距離約22.2×104km，每100km消耗8.06L汽油計算。出租車用汽油根據GB 50220—95《城市道路交通規劃設計規范》相關規定，按每1000人配置2輛出租車，每輛車每日運行18h，時速25km/h，每100km消耗8.06L汽油計算。軌道交通工具用能參照日本統計指標，取209kJ/(km·人)，開發區按17.4×104人，人均5km/d計算。
   ⑥ 能耗測算結果
   開發區能耗測算結果(折算成標準煤耗量)見表3。由表3可知，開發區的能源需求總量為63.33×104t/a，其中產業的能源需求量占總量的55%，其次是公共建筑和居住建筑，分別占總量的31.2%和11.4%.
表3 開發區能耗測算結果
項目
能耗/(t·a-1)
比例/%
產業
34.85×104
55.0
公共建筑
19.70×104
31.2
居住建筑
7.25×104
11.4
市政設施
0.38×104
0.6
交通
1.15×104
1.8
合計
63.33×104
100.0
2 節能分析
    ① 產業
    根據產業用能特性以及開發區的能源分布情況，可以采取的節能減排措施包括：采用污水源熱泵、地源熱泵供能，減少燃氣的用量；針對各企業的能耗排放進行審核及驗收；建立企業節能及可再生能源利用的綠色等級信用機制和獎懲標準。
   ② 公共建筑
   根據公共建筑耗能特性以及開發區的能源分布情況，可以采取的節能措施有：減少照明電耗；優化現有設備，加強運行管理水平；降低圍護結構的能耗；采用地源熱泵；充分應用清潔能源，以地熱、燃氣等為主導熱源。
   ③ 居住建筑
   經圍護結構散失的能量占建筑能耗的很大部分，因此目前建筑節能主要圍繞提高建筑物圍護結構的絕熱性能和提高暖通空調系統效率兩個方面展開。根據居住建筑耗能特性以及開發區的能源分布情況，可以采取的節能措施包括：在居住建筑區域安裝太陽能熱水器，實現開發區內太陽能熱水供熱量占生活熱水總供熱量的比例不低于60%的目標；采用節能性空調器、冰箱、洗衣機等家用電器。
   ④ 市政設施
   根據市政設施耗能特性以及開發區的能源分布，節能措施包括：利用太陽能景觀照明，及太陽能道路供電系統；在開發區景觀性城市次干道可安裝風光互補路燈系統；提高市政給排水系統中水泵的效率，降低系統不平衡率，水泵能耗可降低10%左右。
    ⑤ 交通
    根據交通能耗特性以及開發區的能源分布情況，可以采取的節能措施包括：提高綠色交通比例，增加公共交通工具的出行率；大力推行燃料電池汽車、混合電動汽車，采用生物燃料。采用上述措施后可實現交通能效降低20%。
    ⑥ 匯總
    采取適當節能措施、合理能源規劃后，節能效果見表4。由表4可知，整個開發區可節省標準煤50565.2t/a，能耗整體降低8.0%。
表4 采取節能措施后的節能效果
項目
節能量/(t·a-1)
占總節能量的比例/%
產業
17422.6
34.4
公共建筑
19699.9
39.0
居住建筑
10357.0
20.5
市政設施
785.7
1.6
交通
2300.0
4.5
合計
50565.2
100.0
3 CO2減排量
    計算CO2的排放量時，需確定各種能源的碳排放系數，相關基礎數據如下：煤炭的碳排放系數2.69t/t；開發區的供電主要來源于華北電網，碳排放系數為0.785kg/(kW·h)；天然氣的碳排放系數2.09kg/m3；汽油的碳排放系數2.22kg/L。以上各燃料碳排放系數數據來自《國家溫室氣體清單指南》(2006年版)。開發區CO2減排量見表5。
表5 C02排放量
項目
CO2減排量/(t·a-1)
占總CO2減排量的比例/%
產業
4.3×104
40.6
公共建筑
4.4×104
41.5
居住建筑
1.2×104
11.3
市政設施
0.2×104
1.9
交通
0.5×104
4.7
合計
10.6×104
100.0
4 結論
    ① 通過采取節能措施，開發區總能耗降低8.0%，實現二氧化碳減排量為10.6×104t/a。
    ② 由于各行業所消耗的能源種類不同，故其二氧化碳的排放量與能源消耗量不是簡單的線性關系。因此在評價各項節能措施的節能效率時，需將CO2的減排量納入評價體系中。
    ③ 公共建筑是節能減排的重點，通過對公共建筑采取相應的節能措施后，可以顯著降低能耗，同時對CO2的減排量也有較大貢獻。
參考文獻：
[1] 朱四海.低碳經濟發展模式與中國的選擇[J].宏觀經濟，2009，(8)：10-14.
[2] 清華建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.
 
(本文作者：邱社明1 梁夢寬2 談孜超3 徐昱4 1.濱海高新區開發建設有限公司 天津 300385；2.中美天津史克制藥有限公司 天津 300163；3.天津大學環境科學與工程學院 天津 300072；4.天津市津能雙鶴熱力設備有限公司 天津 300384)