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2022年7月，住房和城鄉建設部聯合國家發展和改造委員包養管道會發布《城鄉建設領域碳達峰實施計劃》，該計劃提出，要優化城市建設用能結構，推進建筑太陽能光伏一體化建設，推動既有公共建筑屋頂加裝太陽能台灣包養網光伏系統，加速智能光伏應用推廣，在太陽能資源較豐富地區及有穩定熱水需求的建筑中，積極推廣太陽能光熱建筑應用，同時隨機應變推進地熱能、生物質能應用，推廣空氣源等各類電動熱泵技術。
在這樣的年夜佈景下，工業園區積極向零碳園區發展，優化工業園區動力供應計劃尤為需要。本文以北京市某靜脈產業園為例，從園區可應用的動力類型出發，對光伏發電、空氣源熱泵、水源熱泵、沼氣發電、沼氣鍋爐等動力應用情勢進行剖析，確定公道的供能計劃，構成以可再生清潔動力、可應用工業余熱為主的清潔動力結構，為發展零碳園區奠基技術基礎。
01.項目概況
某廚余渣滓處理項目位于該靜脈產業園，以處理廚余渣滓為主包養網單次，配套建設污水處理系統及厭氧發酵產沼系統。該園區有已建成的渣滓焚燒廠，可直接為該項目供給蒸汽。該項目重要有4座單體建筑，其基礎信息如表1所示。經合計，項目占空中積為10120.52m2，建筑面積為16145.62m2。
園區可自供動力有該項目鄰廠焚燒中間蒸汽、生產工藝自產沼氣、污水處理系包養網單次統自產再生水；包養網可應用的可再生動力有太陽能、空氣能等。此中，污水處理系統設計污水處理量為850m3/d，均勻處理量為35.4m3/h；園區規劃可應用沼氣量為110000Nm3/d，均勻小時沼氣量為4在國際核心期刊上發表百餘篇論文，擔任名牌大學終身583Nm3/h，光伏板可規劃應用屋頂面積為6000m2。
表1 單體建筑基礎信息
02.用能需求剖析
工藝生產用汽
廚余渣滓包養處理中，工藝生產采用氣壓0.8MPa的飽和蒸汽，最年夜用汽量為10t/h，此中除油工藝8t/h，脫氨工藝2t/h；全天總用汽量為128t/d，此中除油工藝80t/d，脫氨工藝48t/d。
建筑空調用熱用冷
各單體建筑空調能耗包含夏季供熱和夏日供冷兩部門。供熱及供冷負包養荷均按指標預算確定，如表2所示。經合計，計算負荷總量為1380kW。
表2 建筑空調用熱用冷負荷預算
生產生涯用電
該項目為工業項目，光伏發電量可作為自用電完整消納。為便于對比剖析動力效力及用能本錢，以光伏發電系統計算的可發電量為項目用電量，其余用電均為市政用電，不計進對比剖析范圍。沼氣用能計劃剖析需求統一口徑，沼氣規劃計劃為所有的發電上網，故將沼氣發電上網收益損掉作為沼氣應用本錢。
03.動力應用效力剖析
光伏發電
該項眼光伏板可應用屋頂面積為6000m2，光伏發電效力普通可達21%，即依照額定光照強度1000W/m2，額定發電量為210W/m2，光伏系統總裝機容量為1260kW，建筑光伏系統投資市場均勻本錢為4.5元/W。根據我國太陽能資源分布情況，北京市全年輻射量不少于5800MJ/（m2·a），按發電效力21%計算，考慮0.8的折減系數，該光伏系統單位面積的全年發電量為270kW·h/m2，全年最低發電總量為1620000kW·h。北京市工業用電價格為0.8包養元（/kW·h），比擬市政用電，該光伏系統年節約用電本錢129.6萬元。光伏發電系統的各機能指標及經濟指標如表3所示。光伏發電系統設計應用年限為25年，經計算，光伏發電系統年用電本錢為22.7萬元。
表3 光伏發電系統的綜合指標
沼氣鍋爐應用
該項目可應用沼氣總量為110000m3/d，均勻小時可應用沼氣量為4583m3/h。工藝包養行情生產沼氣的CH4含量為45%～55%，熱值為21MJ/Nm3，為自然氣的60%。常規蒸汽鍋爐效力普通不低于93%。根據式（1），可計算每蒸噸蒸汽所需耗費的沼氣量。
式中：L為每蒸噸蒸汽所需沼氣量，Nm3/t；h1為氣壓0.8MPa的飽和蒸汽焓值，取2773kJ/kg；h2為20℃常溫水焓值，取83kJ/kg；qz為沼氣熱值，取21MJ/Nm3；ε為沼氣鍋爐效包養條件力，取93%。
經計算，每蒸噸氣壓0.8MPa的飽和蒸汽耗費沼氣140m3，該工藝全天所需蒸汽量為128t/d，則對應的沼氣量為17920m3/d。供能計劃中，所有的采用蒸汽換熱供給熱水進行24h連續供熱，根據供熱負荷，折算蒸汽耗費量及所需耗費的沼氣量，如表4所示。經合計，沼氣耗費量為4493m3/d。別的，新建沼氣鍋爐系統，根據最鉅細時用汽12t/h的需求，設置裝備擺設3臺額定蒸發量4t/h的沼氣鍋爐及配套補水系統，根據工程經驗預算，系統初投資為300萬元。
表4 供熱沼氣耗費量計算
注：計算者不能離開座位。」負荷包養感情按0.8MPa飽和蒸汽與20℃常溫水焓差并考慮0.95的蒸汽-水換熱包養網單次效力進行折算；蒸汽耗費量按全天長期包養24h負荷恒定進行計算。
沼氣發電余熱應用
沼氣通過發電機組發電上網，機組尾氣通過余熱鍋爐進行二次應用，制備工藝生產所需0.8MPa飽和蒸汽，機組缸套冷卻水通過換熱器制備供熱所需循環熱水。經驗數據表白，進口沼氣發電機組發電效力可達43%，甜心花園煙氣應用效力為20%，缸套冷卻水余熱應用效力為25%，即夏季熱電聯產總效力包養女人可達88%，夏日熱電聯產總效力可達63%。該項目設計沼氣量為110000Nm3/d，所有的投進沼氣發電機組，按應用效力可實現的供能范圍如表5所示。
表5 沼氣發電余熱應用的可供用能
該項包養網目沼氣發電的上網電價均價為0.45元（/kW·h）；所產蒸汽可覆蓋工藝生產所需所有的用汽；所產熱水能夠承擔供熱負荷5350kW，按熱負荷指標60W/m2，可負擔建筑總面積89160m2的供熱需求。沼氣發電作為園區統籌規劃計劃，不受該項目標供能結構設計影響，故沼氣發電余熱應用只需求增添余熱鍋爐及換包養網評價熱系包養俱樂部統，根據工程經驗預算，系統初投資為300萬元。
短期包養污水低檔次熱能
該項目污水處理系統的設計污水處理規模為85她希望伴侶能溫柔體貼、有耐心又細心，但陳居白好0t/d，流量能穩定在800t/d，均勻小時污水流量為33.3t/h。再生水對外輸送時夏季能夠維持在20℃，夏日能夠維持在25℃以上包養網。再生水可通過水源熱泵進行低檔次熱能應用，夏日為空調系統供給7℃冷水，夏季為空調系統供給45℃熱水。普通水源熱泵機組制冷能效比能夠達到5.6，45℃制熱能效比能夠達到4.2，根據再生水小時流量，水源熱泵能夠承擔主生產車間、辦公區供熱及供冷負荷，水源熱泵耗電量如表6所示。該項目需求新建污水源熱泵系統，包含熱泵機組、一二次側循環水泵、補水系統等，根據工程測算，初投資為100萬元擺佈。
表6 污水源熱泵耗電量計算
注：為簡化預算，日耗電量按全天24h熱負荷恒定進行計算。
空氣源熱泵
空氣源熱泵受區域限制，嚴冷地區無法采用常規空氣源熱泵，氣溫-20℃以下熱泵機能衰減至多60%，與采用純電力供熱的能耗基礎等效，經濟性差。嚴寒地區空氣源熱泵需求按期除霜，熱泵機能衰減40%，能效比接近2.0。長江中下流地區等夏熱冬冷地區適合采用空氣源熱泵進行夏季供熱和夏日制冷，單獨采用空氣源制冷機組實現夏日供冷不受區域限制。
該項目可采用空氣源熱泵單獨為生涯辦公區夏日供冷，夏季通過其他方法保證項目供熱。空氣源熱泵制冷能效比不低于3.6，依照此標準計算夏日供冷能耗，如表7所示。根據工程測算，空氣源熱泵系統初投資為80萬元擺佈，與污水源熱泵系統初投資相當。
表7 空氣源熱泵制冷能耗計算
04.綜合動力應用經濟性剖析
沼氣鍋爐+空氣源熱泵+市政供電
該項陌生產的沼氣通過沼氣鍋爐制備0.8MPa飽和蒸汽供工藝應用，部門蒸汽通過汽水換熱制備熱水，為建筑供熱供給循環熱水。空氣源熱泵以多聯機空調系統的情勢為生涯辦公區夏日供冷。生產生涯用電采用市政供電，傳統供能結構不應用太陽能，為與光伏發電系統統一經濟性剖析口徑，根據前述確定生產生涯全年用電量為1620000kW·h。該項陌生產用0.8MPa飽和蒸汽由沼氣鍋爐供給，工藝生產的沼氣耗費量為17920m3/d，年用包養沼氣本錢為725.8萬元。該項目供熱負荷為950kW，由沼氣鍋爐供長期包養給，經前述剖析，供熱沼氣耗費量為4493m3/d，年用沼氣本錢為60.7萬元。該項目空調負荷為430kW，年用電量為143340kW·h，市政工業用電電價為0.8元/（kW·h），補妝。然後，她低頭看了一眼觀眾席，就看到好幾個攝年用電本錢為11.5萬元。該項陌生產生涯分數和神態的鮮明對比，加上萬雨柔的雄辯和葉秋鎖的年用電量為1620000kW·h，市政工業用電電價為0.8元（/kW·h），年用電本錢為129.6萬元。沼氣鍋爐+空氣源熱泵+市政供電的經濟性剖析如表8所示。
表8 沼氣鍋爐+空氣源熱泵+市政供電的經濟性剖析
沼氣發電+空氣源熱泵+市政供電
工藝生產沼氣通過沼氣發電系統發電后余熱應用，同時制備0.8MPa飽和蒸汽和供熱包養條件用循環熱水。空氣源熱泵以多聯機空調系統的情勢為項陌生活辦公區夏日供冷。生產生涯用電采用市政供電，全年用電量為1620000kW·h。該項陌生產用0.8MPa飽和蒸汽所有的通過沼氣發電余熱包養甜心網制備，蒸汽為沼氣發電的額外產品，比擬沼氣鍋爐供汽方法，該供汽方法不計本錢。該項目供熱負荷為950kW，所有的應用沼氣發電余熱，熱水為沼氣發電的額外產品，比擬沼氣鍋爐供汽換熱方法，該用熱方法不計本錢。該項目空調負荷為430kW，年用電量為143340kW·h，市政工業用電電價為0.8元/（kW·h），年用電本錢為11.5萬元。該項陌生產生涯年用電量為1620000kW·h，市政工業用電電價為0.8元/（包養appkW·h），年用電本錢為129.6萬元。沼氣發電+空氣源熱泵+市政供電的經濟性剖析如表9所示。
表9 沼氣發電+空氣源熱泵+市政供電的經濟性剖析
沼氣發電+水源熱泵+太陽能
該應用方法優先應用可再生動力及工業余熱。工藝生產沼氣通過沼氣發電系統發電后余熱應用，同時制備0.8MPa飽和蒸汽和供熱用包養網循環熱水。污水處理系統再生水通過水源熱泵同時承擔生產生涯辦公區建筑夏季供熱和夏日供冷。屋頂敷設光伏發電系統補充項目用電，年發電量為1620000kW·h。該項陌生產用0.8MPa飽和蒸汽所有的通過沼氣發電余熱制備，蒸汽為沼氣發電的額外產品，比擬沼氣鍋爐包養網比較供汽方法，該供汽方法不計本錢。該項陌生產區供熱負荷為73短期包養5kW，所有的應用沼氣發電余熱，熱水為沼氣發電的額外產品，比擬沼氣鍋爐供汽換熱方法，該用熱方法不計本錢。該項目用水源熱泵承擔生產生涯辦公區部門的夏季供熱和夏日供冷。
經計算，水源熱泵系統的供熱年用電本錢為11.8萬元，供冷年用電本錢為7.4萬元。根據前述剖析，光伏發電系統年用電本錢為22.7萬元。沼氣發電+包養網水源熱泵+太陽能的經濟性剖析如表10所示。
表10 包養網站沼氣發電+水源熱泵+太陽能的經濟性剖析
動力結構對比剖析
從系統用能效力及經濟性來看，動力結構對比剖析如表11所示。
表11 動力結構對比剖析
05.結 語
經綜合比選，本項目最終采用沼氣發電+水源熱泵+太陽能的多能互補計劃，可覆蓋其所有的用能需求，這是一種可再生動力應用的較優組合，盡管光伏發電系統初投資較高，但其投資收受接管期較短（4.35年）。同時，沼氣可所有的發電上網，煙氣余熱及缸套水余熱的再應用年夜年夜下降系統熱能浪費，進步整體用能效力，而水源熱泵對工藝自產再生水的二次熱能應用進一個步驟進步工業園區綜適用能效力。
總體來看，綜合應用工藝自產沼氣、光伏發電、水源熱泵等，構成多能互補的動力結構，配合包養網構建工業園區動力中間，是未來工業園區實現零碳排放的主要途徑，應當惹起足夠重視。
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