近日,国家能源局发布《全国可再生能源供暖(制冷)典型案例汇编(2024)》(第四批)。其中,“仲巴县县城太阳能集中供暖项目”入选。现转载如下,以供参考。
仲巴县县城太阳能集中供暖项目
一、项目基本情况
仲巴大型太阳能储热供暖工程由西藏日出东方阿康清洁能源有限公司于 2019年11月建成,项目位于日喀则仲巴县,海拔4700米。项目供暖建筑面积11.5万㎡,太阳能集热面积32175㎡,储热水量1.5万m³。是当时亚洲最大的太阳能储热供暖工程,也是世界上海拔最高的太阳能集中供暖项目,年减排CO₂达21000t。为仲巴县提供了清洁无污染、运行费用最低廉的供热解决方案,终结了仲巴县城依靠烧牛粪供暖 的历史。
仲巴项目经过四个完整的供暖季运行检验,建筑室内供暖温度在16~22℃,一个供暖季系统运行电费不到2元/㎡,清洁、便宜、高效,受到藏区民众的广泛认可和赞誉。西藏太阳能资源丰富,选择太阳能供暖既可就地利用当地可再生资源,又可保护当地脆弱的生态。
二、供暖面积
仲巴县县城位于日喀则市,地处青藏高原,地理条件复杂,冬季气候寒冷,供暖需求迫切。本项目仅为仲巴县城提供供暖,供暖范围为仲巴县县城东至柴曲河东岸,西至县城西侧山麓线,南至现状法院南890m,北至县政府以北,总面积约3.34km²。项目供暖建筑总面积为11.5万㎡,供暖对象包括学校、医院等公共建筑,还有小区、住宅等居住建筑。根据对仲巴县城的调研结果,当时县城内部分建筑没有保温措施,围护结构做法以“普通砖墙+水泥砂浆”,单层玻璃窗为主。项目包含对这部分建筑的节能改造,改造之后项目供暖热负荷6.07MW,供暖期时间为每年10月1日~5月31日。
三、技术路线及工艺流程
本项目采用“集热器收集太阳能热量—储热装置储存热量—换热系统将热量传递给供暖系统—供暖系统供暖”的工艺流程。集热器将太阳能转化为热能,储热装置储存热能,换热系统将热能传递给供暖系统,供暖系统通过循环水将热量传递给用户,实现供暖。
项目采用了高效集热技术、大容量蓄热温度分层技术、光伏光热耦合技术、智能化控制技术等先进技术,选用高效大平板集热器、蓄热钢罐、智能控制系统等设备,实现了太阳能的充分利用和稳定供暖。
技术路线主要如下:
(1)高效集热技术:采用高效大平板集热器,通过大面积接收太阳辐射能,将太阳能转化为热能,为系统提供稳定的热源。
(2)大容量蓄热温度分层技术:采用大型蓄热钢罐,可以储存足够多的热量, 满足夜间和阴天等没有日照情况下的供暖需求。同时蓄热体上下温差可达 40℃,在提高集热效率的同时,也保证了系统的安全运行。
(3)光伏光热耦合技术:采用太阳能光伏发电为太阳能集热循环提供动力,光伏发电功率与集热循环泵所需负载功率基本持平,多余的发电量储存在蓄电池中,不足的从储能蓄电池中取电,蓄电池电量不足时由市电补充。
(4)智能化控制技术:采用智能控制系统,实时监测和控制集热、储热、供暖等环节,确保系统稳定运行,同时实现能源的节约和优化。
技术特点如下:
(1)适应性广:该技术适用于各种气候条件下的供暖需求,尤其适合太阳能资源丰富的地区。
(2)稳定性好:由于采用了大容量储热技术,系统可以稳定供暖,不受天气变化的影响。
(3)能效比高:通过高效集热和储热技术,实现了太阳能的高效利用,能效比高。
(4)运行费用低:以太阳能作为热源,仅循环泵等用电设备需要消耗少许电能, 运行费用远低于传统能源供暖方式。
(5)环保节能:该技术利用可再生能源,减少了对化石能源的依赖,具有环保和节能的双重优势。
四、主要设备选型
集热部分采用高效大平板集热器,装机容量28.1MW,总集热面积32175 ㎡,循环介质为丙二醇防冻液,与蓄热部分采用板式换热器进行换热。高效大平板集热器瞬时热效率>65%,轮廓面积15㎡,采光面积13.75㎡。
蓄热部分采用大型蓄热钢罐,蓄热体积15000m³,蓄热介质为水,能够缓存525MWh热量。
供热部分直接从蓄热钢罐取热,热负荷6.07MW,供热介质为水,供回水温度为65℃/40℃。辅助热源采用两台1.4MW的燃油锅炉。
系统光伏储能部分配置 200kW 光伏组件,372kWh储能电池,为供暖系统提供部分运行电能,不足部分由市电补充。
系统耐候性好,可抵抗高原恶劣的气候环境,寿命可达25年。系统设置多重防冻防过热措施,保证系统安全稳定运行。同时采用大量高精度传感器对辐照、温度、压力、流量等系统运行参数进行实时监测,能够根据实际工况,自动调整运行状态, 保证系统高效运行。系统采用智能化控制,能够实现远程监控和操作,方便用户使用和维护。
系统经三个供暖季的运行,实际太阳能保证率接近100%。
五、生产运行情况
系统主要消耗能源为电能。供暖所需热量主要来自于太阳能,太阳能不足的由燃油锅炉补充。维持系统循环动力所需的电量同样主要来自于太阳能光伏,太阳能光伏发电不足的由市电补充。在过去的一个供暖季,平均环境温度为-3.1℃,最冷日平均环境温度为-19.8℃条件下,集热系统累计得热量为25212.6MWh,供暖系统累计供热量为23643.5MWh,供暖季供暖期间,燃油锅炉未启动,平均太阳能保证率为100%。
在整个供暖期,供暖房间温度在16~22℃,供暖稳定可靠。运行费用低,每㎡供暖面积年运行电费仅为2元/㎡左右。
六、建设运营模式
1. 投资方式
本项目采用EPC工程总承包模式,政府全额出资,确保项目的顺利实施。通过招标方式选择具有实力的承包商,负责项目的整体设计、采购、施工和调试等全过程。这种模式能够充分发挥政府的主导作用,确保项目的质量和进度,同时减轻了企业的投资压力。
2. 收费模式
本项目由专业运维公司运维,运维公司根据用户供暖面积,向用户收取供暖费。
3. 经营方式
本项目采用专业化运营方式。社会资本组建专业化的运营团队,负责项目的日常管理和维护。运营团队具备丰富的经验和专业技能,能够确保项目的稳定运行和持续发展。同时,政府将定期对项目进行监督和评估,确保项目的质量和效益。
七、项目经济性
本项目采用太阳能供暖技术,能够大幅降低能源成本,减少对传统能源的依赖,项目运行过程中仅消耗少量电能,运行成本极低,能够很好地减轻当地政府的财政压力。实际运行每个供暖季单位供暖面积运行用电成本仅为2元/㎡左右。
八、环境及社会效益
本项目利用太阳能供暖,减少了化石能源的使用,降低了碳排放和空气污染,具有显著的环保效益。通过太阳能的利用,能够减少对自然资源的开采和破坏,保护生态环境。同时,太阳能是一种可再生能源,长期使用能够为地区创造可持续发展的有利条件。
本项目的实施能够改善当地居民的生活质量,为他们提供温暖舒适的居住环境。太阳能供暖技术具有稳定性和可靠性,能够确保居民在冬季得到持续供暖。此外,项目的实施能够促进当地就业和产业发展,为地区经济的繁荣做出贡献。通过太阳能供暖技术的推广和应用,能够推动地区能源结构的转型和升级,实现绿色发展。
九、典型经验和做法
1. 采用高效集热、分层蓄热和智能化控制的技术路线,实现了高寒高海拔地区的太阳能集中供暖;
2. 采用光伏光热耦合技术,实现了超低能耗清洁供暖;
3. 多重防冻防过热保护措施,保障系统的安全稳定运行;
4. 连续多年太阳能实际运行保证率在95%以上;
5. 项目运行成本极低,单位供暖面积运行用电成本仅2元左右;
6. 采用太阳能供暖技术,降低了碳排放和空气污染,具有显著的环保效益。
7. 通过太阳能供暖技术的推广和应用,推动地区能源结构的转型和升级,实现绿色发展。
十、问题和建议
在项目的实施过程中,遇到了一些问题和挑战。以下是对这些问题的总结和建议:
1. 气候条件的影响:高寒高海拔地区的极端气候对系统设备提出了更高的要求。建议在未来的项目中,进一步研究和优化设备的耐寒、耐高原缺氧性能,提高设备的适应性和稳定性。
2. 初期投资成本:虽然太阳能供暖技术的长期运营成本较低,但项目的初期投资成本较高。建议政府进一步加大对太阳能供暖项目的支持力度,通过财政补贴、税收优惠等措施降低企业的投资压力。
3. 与其他可再生能源的集成:考虑将太阳能供暖系统与其他可再生能源(如风能、地热能等)进行集成,形成多能互补的能源供应体系,进一步提高能源利用效率和系统的稳定性。
注:本文章转载自国家能源局,不代表本网观点立场。