區(qū)域性能源消耗預(yù)測及節(jié)能減排研究

摘 要

摘要：以某開發(fā)區(qū)規(guī)劃為基礎(chǔ)，探討了符合現(xiàn)行節(jié)能規(guī)范要求的情況下區(qū)域節(jié)能手段與節(jié)能量，計算了二氧化碳減排量。經(jīng)采取節(jié)能措施，可實現(xiàn)減少二氧化碳排放量10.6×104t/a，效果
摘要：以某開發(fā)區(qū)規(guī)劃為基礎(chǔ)，探討了符合現(xiàn)行節(jié)能規(guī)范要求的情況下區(qū)域節(jié)能手段與節(jié)能量，計算了二氧化碳減排量。經(jīng)采取節(jié)能措施，可實現(xiàn)減少二氧化碳排放量10.6×104t/a，效果顯著。
關(guān)鍵詞：區(qū)域能耗；開發(fā)區(qū)；區(qū)域節(jié)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(jīng)濟是低碳發(fā)展、低碳產(chǎn)業(yè)、低碳技術(shù)、低碳生活等經(jīng)濟形態(tài)的總稱。低碳經(jīng)濟作為一種新的經(jīng)濟模式，包含3方面的內(nèi)涵：首先，低碳經(jīng)濟是相對于基于無約束的碳密集能源生產(chǎn)方式和能源消費方式的高碳經(jīng)濟而言的。其次，低碳經(jīng)濟是相對于新能源而言的，是相對于基于化石能源的經(jīng)濟發(fā)展模式而言的。最后，低碳經(jīng)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(fā)的地球生態(tài)圈碳失衡而實施的人類自救行為[1]。
1 濱海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的能耗預(yù)測
1.1 概況
   濱海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)(以下簡稱開發(fā)區(qū))坐落在天津濱海新區(qū)，處于京津冀發(fā)展主軸和環(huán)渤海產(chǎn)業(yè)帶的交匯處，能源規(guī)劃范圍與總體規(guī)劃范圍一致，涵蓋整個開發(fā)區(qū)。開發(fā)區(qū)重點發(fā)展生物技術(shù)、高端信息制造與綠色能源產(chǎn)業(yè)，力爭成為環(huán)渤海區(qū)域的自主研發(fā)轉(zhuǎn)化、人才和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的聚集區(qū)。開發(fā)區(qū)將融入綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的開發(fā)理念，以節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保為特點，強化可再生能源利用。
1.2 區(qū)域內(nèi)能耗測算
   本文按照目前實行的節(jié)能設(shè)計標準和市政、公交現(xiàn)狀水平，根據(jù)規(guī)劃目標進行能耗測算。
   ① 產(chǎn)業(yè)
   開發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)為研發(fā)與生產(chǎn)相結(jié)合，工業(yè)用戶以生態(tài)、環(huán)保型產(chǎn)業(yè)為主，屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)用能指標參照濱海新區(qū)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(wù)辦公樓、賓館、商場等。公共建筑的能耗主要由供熱、空調(diào)、照明、辦公設(shè)備、電梯等公共服務(wù)以及特定功能設(shè)備等構(gòu)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(jié)能的特點也不相同。開發(fā)區(qū)的公共建筑采用北京地區(qū)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(chǔ)上節(jié)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(wù)辦公樓
賓館
商場
熱能
供熱
8.6
8.6
13.7
6.8
電耗
空調(diào)系統(tǒng)
9.4
14.8
21.4
43.4
照明
5.4
8.7
6.5
25.3
辦公設(shè)備
8.0
12.7
5.4
3.6
電梯
1.1
1.1
1.1
5.4
給排水系統(tǒng)
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(fēng)、空調(diào)、照明、生活熱水、家用電器、炊事設(shè)備以及電梯等的能耗。本文針對某一種結(jié)構(gòu)類型，按照比20世紀80年代初節(jié)能65%的設(shè)計標準，采用全年能耗模擬的方法，預(yù)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(shè)施
   市政設(shè)施用能包括城市道路與景觀照明、城市給水設(shè)施、城市再生水供水設(shè)施、城市排水設(shè)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(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，按14.62×104kW·h/km2測算。城市給水設(shè)施用電量測算以給水專項規(guī)劃為依據(jù)，按全部使用給水加壓泵輸送到開發(fā)區(qū)，常規(guī)供水量11.92×104m3/d，給水加壓泵揚程30m，計算開發(fā)區(qū)給水設(shè)施用電量。城市再生水供水設(shè)施用電量測算以給水專項規(guī)劃為依據(jù)，按全部使用給水加壓泵輸送到開發(fā)區(qū)，再生水供水量9.09×104m3/d，給水加壓泵揚程30m，計算開發(fā)區(qū)城市再生水供水設(shè)施用電量。城市排水設(shè)施用電量按10.05×104m3/d污水排放量計算，全部經(jīng)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(diào)系統(tǒng)
3.90
照明
1.60
家用電器
3.14
電梯
1.00
給排水系統(tǒng)
0.50
生活熱水
1.57
燃氣
炊事設(shè)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(jù)GB 50220—95《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)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(shù)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(jù)GB 50220—95《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)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(tǒng)計指標，取209kJ/(km·人)，開發(fā)區(qū)按17.4×104人，人均5km/d計算。
   ⑥ 能耗測算結(jié)果
   開發(fā)區(qū)能耗測算結(jié)果(折算成標準煤耗量)見表3。由表3可知，開發(fā)區(qū)的能源需求總量為63.33×104t/a，其中產(chǎn)業(yè)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(fā)區(qū)能耗測算結(jié)果
項目
能耗/(t·a-1)
比例/%
產(chǎn)業(yè)
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(shè)施
0.38×104
0.6
交通
1.15×104
1.8
合計
63.33×104
100.0
2 節(jié)能分析
    ① 產(chǎn)業(yè)
    根據(jù)產(chǎn)業(yè)用能特性以及開發(fā)區(qū)的能源分布情況，可以采取的節(jié)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(yè)的能耗排放進行審核及驗收；建立企業(yè)節(jié)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(jù)公共建筑耗能特性以及開發(fā)區(qū)的能源分布情況，可以采取的節(jié)能措施有：減少照明電耗；優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備，加強運行管理水平；降低圍護結(jié)構(gòu)的能耗；采用地源熱泵；充分應(yīng)用清潔能源，以地?zé)帷⑷細獾葹橹鲗?dǎo)熱源。
   ③ 居住建筑
   經(jīng)圍護結(jié)構(gòu)散失的能量占建筑能耗的很大部分，因此目前建筑節(jié)能主要圍繞提高建筑物圍護結(jié)構(gòu)的絕熱性能和提高暖通空調(diào)系統(tǒng)效率兩個方面展開。根據(jù)居住建筑耗能特性以及開發(fā)區(qū)的能源分布情況，可以采取的節(jié)能措施包括：在居住建筑區(qū)域安裝太陽能熱水器，實現(xiàn)開發(fā)區(qū)內(nèi)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(jié)能性空調(diào)器、冰箱、洗衣機等家用電器。
   ④ 市政設(shè)施
   根據(jù)市政設(shè)施耗能特性以及開發(fā)區(qū)的能源分布，節(jié)能措施包括：利用太陽能景觀照明，及太陽能道路供電系統(tǒng)；在開發(fā)區(qū)景觀性城市次干道可安裝風(fēng)光互補路燈系統(tǒng)；提高市政給排水系統(tǒng)中水泵的效率，降低系統(tǒng)不平衡率，水泵能耗可降低10%左右。
    ⑤ 交通
    根據(jù)交通能耗特性以及開發(fā)區(qū)的能源分布情況，可以采取的節(jié)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(xiàn)交通能效降低20%。
    ⑥ 匯總
    采取適當(dāng)節(jié)能措施、合理能源規(guī)劃后，節(jié)能效果見表4。由表4可知，整個開發(fā)區(qū)可節(jié)省標準煤50565.2t/a，能耗整體降低8.0%。
表4 采取節(jié)能措施后的節(jié)能效果
項目
節(jié)能量/(t·a-1)
占總節(jié)能量的比例/%
產(chǎn)業(yè)
17422.6
34.4
公共建筑
19699.9
39.0
居住建筑
10357.0
20.5
市政設(shè)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(shù)，相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：煤炭的碳排放系數(shù)2.69t/t；開發(fā)區(qū)的供電主要來源于華北電網(wǎng)，碳排放系數(shù)為0.785kg/(kW·h)；天然氣的碳排放系數(shù)2.09kg/m3；汽油的碳排放系數(shù)2.22kg/L。以上各燃料碳排放系數(shù)數(shù)據(jù)來自《國家溫室氣體清單指南》(2006年版)。開發(fā)區(qū)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(chǎn)業(yè)
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(shè)施
0.2×104
1.9
交通
0.5×104
4.7
合計
10.6×104
100.0
4 結(jié)論
    ① 通過采取節(jié)能措施，開發(fā)區(qū)總能耗降低8.0%，實現(xiàn)二氧化碳減排量為10.6×104t/a。
    ② 由于各行業(yè)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(guān)系。因此在評價各項節(jié)能措施的節(jié)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(jié)能減排的重點，通過對公共建筑采取相應(yīng)的節(jié)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(jīng)濟發(fā)展模式與中國的選擇[J].宏觀經(jīng)濟，2009，(8)：10-14.
[2] 清華建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告[M].北京：中國建筑工業(yè)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(qū)開發(fā)建設(shè)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(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 天津 300072；4.天津市津能雙鶴熱力設(shè)備有限公司 天津 300384)