区域性能源消耗预测及节能减排研究

摘 要

摘要：以某开发区规划为基础，探讨了符合现行节能规范要求的情况下区域节能手段与节能量，计算了二氧化碳减排量。经采取节能措施，可实现减少二氧化碳排放量10.6×104t/a，效果
摘要：以某开发区规划为基础，探讨了符合现行节能规范要求的情况下区域节能手段与节能量，计算了二氧化碳减排量。经采取节能措施，可实现减少二氧化碳排放量10.6×104t/a，效果显著。
关键词：区域能耗；开发区；区域节能
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
   低碳经济是低碳发展、低碳产业、低碳技术、低碳生活等经济形态的总称。低碳经济作为一种新的经济模式，包含3方面的内涵：首先，低碳经济是相对于基于无约束的碳密集能源生产方式和能源消费方式的高碳经济而言的。其次，低碳经济是相对于新能源而言的，是相对于基于化石能源的经济发展模式而言的。最后，低碳经济是相对于人为碳通量而言的，是一种为解决人为碳通量增加而引发的地球生态圈碳失衡而实施的人类自救行为[1]。
1 滨海高新技术产业开发区的能耗预测
1.1 概况
   滨海高新技术产业开发区(以下简称开发区)坐落在天津滨海新区，处于京津冀发展主轴和环渤海产业带的交汇处，能源规划范围与总体规划范围一致，涵盖整个开发区。开发区重点发展生物技术、高端信息制造与绿色能源产业，力争成为环渤海区域的自主研发转化、人才和高新技术产业化的聚集区。开发区将融入绿色环保、可持续发展的开发理念，以节地、节能、节水、节材、环保为特点，强化可再生能源利用。
1.2 区域内能耗测算
   本文按照目前实行的节能设计标准和市政、公交现状水平，根据规划目标进行能耗测算。
   ① 产业
   开发区产业为研发与生产相结合，工业用户以生态、环保型产业为主，属于高新技术产业。产业用能指标参照滨海新区2008年单位用地面积煤耗指标37687.7t/(km2·a)进行测算。
   ② 公共建筑
   公共建筑主要包括政府办公楼、商务办公楼、宾馆、商场等。公共建筑的能耗主要由供热、空调、照明、办公设备、电梯等公共服务以及特定功能设备等构成，各个分项能耗所占比例和重要性不同，分项能耗特点以及节能的特点也不相同。开发区的公共建筑采用北京地区的公共建筑能耗指标(折算成标准煤耗量)[2]，见表1，该公共建筑能耗指标约在20世纪80年代能耗基础上节能50%左右。
表1 公共建筑能耗指标   t/(m2·a)
分项
政府办公楼
商务办公楼
宾馆
商场
热能
供热
8.6
8.6
13.7
6.8
电耗
空调系统
9.4
14.8
21.4
43.4
照明
5.4
8.7
6.5
25.3
办公设备
8.0
12.7
5.4
3.6
电梯
1.1
1.1
1.1
5.4
给排水系统
0.4
0.4
2.2
0.1
   ③ 居住建筑
   居住建筑能耗主要包括供热、通风、空调、照明、生活热水、家用电器、炊事设备以及电梯等的能耗。本文针对某一种结构类型，按照比20世纪80年代初节能65%的设计标准，采用全年能耗模拟的方法，预测单位面积的能耗。居住建筑能耗指标(折算成标准煤耗量)见表2。
   ④ 市政设施
   市政设施用能包括城市道路与景观照明、城市给水设施、城市再生水供水设施、城市排水设施、城市污水处理能耗等。城市道路与景观照明用电量测算参照北京市2007年统计年鉴数据，按14.62×104kW·h/km2测算。城市给水设施用电量测算以给水专项规划为依据，按全部使用给水加压泵输送到开发区，常规供水量11.92×104m3/d，给水加压泵扬程30m，计算开发区给水设施用电量。城市再生水供水设施用电量测算以给水专项规划为依据，按全部使用给水加压泵输送到开发区，再生水供水量9.09×104m3/d，给水加压泵扬程30m，计算开发区城市再生水供水设施用电量。城市排水设施用电量按10.05×104m3/d污水排放量计算，全部经过扬程为20m的污水提升泵排放至污水处理站。城市污水处理能力为10.05×104m3/d，处理1t污水用电量按0.5kW·h/t计算。
表2 居住建筑能耗指标    t/(m2·a)
分项
能耗指标
热能
供热
7.30
电耗
空调系统
3.90
照明
1.60
家用电器
3.14
电梯
1.00
给排水系统
0.50
生活热水
1.57
燃气
炊事设备
1.14
    ⑤ 交通
    交通能耗包括公共汽车、私人机动车、出租车、轨道交通工具能耗等。公共汽车用燃气根据GB 50220—95《城市道路交通规划设计规范》相关规定，按每1200人配置1辆公交车，每辆车每日运行14h，时速25km/h，每100km消耗30kg液化天然气计算。私人机动车数量约3.3×104辆，按每天出行总距离约22.2×104km，每100km消耗8.06L汽油计算。出租车用汽油根据GB 50220—95《城市道路交通规划设计规范》相关规定，按每1000人配置2辆出租车，每辆车每日运行18h，时速25km/h，每100km消耗8.06L汽油计算。轨道交通工具用能参照日本统计指标，取209kJ/(km·人)，开发区按17.4×104人，人均5km/d计算。
   ⑥ 能耗测算结果
   开发区能耗测算结果(折算成标准煤耗量)见表3。由表3可知，开发区的能源需求总量为63.33×104t/a，其中产业的能源需求量占总量的55%，其次是公共建筑和居住建筑，分别占总量的31.2%和11.4%.
表3 开发区能耗测算结果
项目
能耗/(t·a-1)
比例/%
产业
34.85×104
55.0
公共建筑
19.70×104
31.2
居住建筑
7.25×104
11.4
市政设施
0.38×104
0.6
交通
1.15×104
1.8
合计
63.33×104
100.0
2 节能分析
    ① 产业
    根据产业用能特性以及开发区的能源分布情况，可以采取的节能减排措施包括：采用污水源热泵、地源热泵供能，减少燃气的用量；针对各企业的能耗排放进行审核及验收；建立企业节能及可再生能源利用的绿色等级信用机制和奖惩标准。
   ② 公共建筑
   根据公共建筑耗能特性以及开发区的能源分布情况，可以采取的节能措施有：减少照明电耗；优化现有设备，加强运行管理水平；降低围护结构的能耗；采用地源热泵；充分应用清洁能源，以地热、燃气等为主导热源。
   ③ 居住建筑
   经围护结构散失的能量占建筑能耗的很大部分，因此目前建筑节能主要围绕提高建筑物围护结构的绝热性能和提高暖通空调系统效率两个方面展开。根据居住建筑耗能特性以及开发区的能源分布情况，可以采取的节能措施包括：在居住建筑区域安装太阳能热水器，实现开发区内太阳能热水供热量占生活热水总供热量的比例不低于60%的目标；采用节能性空调器、冰箱、洗衣机等家用电器。
   ④ 市政设施
   根据市政设施耗能特性以及开发区的能源分布，节能措施包括：利用太阳能景观照明，及太阳能道路供电系统；在开发区景观性城市次干道可安装风光互补路灯系统；提高市政给排水系统中水泵的效率，降低系统不平衡率，水泵能耗可降低10%左右。
    ⑤ 交通
    根据交通能耗特性以及开发区的能源分布情况，可以采取的节能措施包括：提高绿色交通比例，增加公共交通工具的出行率；大力推行燃料电池汽车、混合电动汽车，采用生物燃料。采用上述措施后可实现交通能效降低20%。
    ⑥ 汇总
    采取适当节能措施、合理能源规划后，节能效果见表4。由表4可知，整个开发区可节省标准煤50565.2t/a，能耗整体降低8.0%。
表4 采取节能措施后的节能效果
项目
节能量/(t·a-1)
占总节能量的比例/%
产业
17422.6
34.4
公共建筑
19699.9
39.0
居住建筑
10357.0
20.5
市政设施
785.7
1.6
交通
2300.0
4.5
合计
50565.2
100.0
3 CO2减排量
    计算CO2的排放量时，需确定各种能源的碳排放系数，相关基础数据如下：煤炭的碳排放系数2.69t/t；开发区的供电主要来源于华北电网，碳排放系数为0.785kg/(kW·h)；天然气的碳排放系数2.09kg/m3；汽油的碳排放系数2.22kg/L。以上各燃料碳排放系数数据来自《国家温室气体清单指南》(2006年版)。开发区CO2减排量见表5。
表5 C02排放量
项目
CO2减排量/(t·a-1)
占总CO2减排量的比例/%
产业
4.3×104
40.6
公共建筑
4.4×104
41.5
居住建筑
1.2×104
11.3
市政设施
0.2×104
1.9
交通
0.5×104
4.7
合计
10.6×104
100.0
4 结论
    ① 通过采取节能措施，开发区总能耗降低8.0%，实现二氧化碳减排量为10.6×104t/a。
    ② 由于各行业所消耗的能源种类不同，故其二氧化碳的排放量与能源消耗量不是简单的线性关系。因此在评价各项节能措施的节能效率时，需将CO2的减排量纳入评价体系中。
    ③ 公共建筑是节能减排的重点，通过对公共建筑采取相应的节能措施后，可以显著降低能耗，同时对CO2的减排量也有较大贡献。
参考文献：
[1] 朱四海.低碳经济发展模式与中国的选择[J].宏观经济，2009，(8)：10-14.
[2] 清华建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
 
(本文作者：邱社明1 梁梦宽2 谈孜超3 徐昱4 1.滨海高新区开发建设有限公司 天津 300385；2.中美天津史克制药有限公司 天津 300163；3.天津大学环境科学与工程学院 天津 300072；4.天津市津能双鹤热力设备有限公司 天津 300384)