0 引言

 

  改革開放以來，我國經濟高速持續(xù)發(fā)展，大大地推動了城鎮(zhèn)化的進展，新城區(qū)、開發(fā)區(qū)、新型園區(qū)的建設在各地蓬勃展開。為提高區(qū)域建設和運營水平，建設能源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，國內學者對區(qū)域能源規(guī)劃的發(fā)展方向、思路以及能源供給方式等問題進行了研究，取得了一定的成果[1~3]。

 

  廣州大學城是廣州建設現(xiàn)代化生態(tài)城市目標規(guī)劃中的重要組成部分。在廣州大學城項目工程建設的起步階段，建設單位組織相關專家以高效、節(jié)能、潔凈環(huán)保為目標，對區(qū)域能源利用進行了規(guī)劃，該規(guī)劃方案在大學城建設中得到了較好的實施，本文就該規(guī)劃在大學城的實踐進行論述。

 

  廣州大學城近期規(guī)劃面積約18 平方公里，選址于廣州市番禺區(qū)小谷圍島，有包括中山大學、華南理工大學等10 所部、省、市屬高校入駐，隨后廣東科學中心、北亭廣場、數(shù)字家庭產學研孵化基地等公共服務、研發(fā)和商業(yè)項目相繼建成于廣州大學城內。大學城規(guī)劃容納20 萬大學生，島內人口約35 萬人。大學城的能源需求主要是教學、科研、商業(yè)和生活用電力、空調制冷、生活熱水，無工業(yè)負荷。

 

  1 廣州大學城區(qū)域能源規(guī)劃成果

 

  2003 年初，廣州大學城建設指揮部辦公室委托華南理工大學組織專家成立研究小組，編制廣州大學城區(qū)域能源規(guī)劃。研究小組完成了廣州大學城建筑節(jié)能設計標準等8 個專題研究，出版了《廣州大學城區(qū)域能源規(guī)劃研究》[4]。

 

  1）建筑主體節(jié)能優(yōu)化設計。廣州大學城對建筑的節(jié)能設計專門制定了《廣州大學城建筑節(jié)能設計標準》，標準要求通過采用合理的建筑設計方案，強化建筑自然通風降溫功能，提高圍護結構隔熱性能和提高空調設備能效比等節(jié)能措施，在保證相同的室內熱環(huán)境的前提下，與目前建筑外遮陽、建筑自然通風等狀況均不良好且采用低效率分體空調方式的空調建筑相比較，全年建筑空調能耗應減少65%。

 

  2）分布式能源供應系統(tǒng)規(guī)劃方案。采用燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供技術，發(fā)電總裝機容量約為126MW。系統(tǒng)以天然氣為燃料，通過100MW的燃氣輪機組直接發(fā)電，燃機的排氣進入余熱鍋爐，產生4.0MPa 中壓蒸汽進入抽凝式汽輪機組發(fā)電；從燃氣輪機抽出部分1.0MPa 低壓蒸汽，用于向用戶供汽和用于制冷站吸收式制冷機組；鍋爐尾部煙氣余熱用作生活熱水的熱源；能源站生產的電力用于供給電壓縮制冷空調系統(tǒng)和作為日常用電的一部分，不足部分向電網(wǎng)購買。整個系統(tǒng)能源利用效率可達80%以上。通過調節(jié)燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機的運行工況，可以滿足不同季節(jié)、氣候下各種冷、熱、汽負荷的需求，具有很高的靈活性。

 

  3）可再生能源利用規(guī)劃。對太陽能利用（室外公共區(qū)域照明、熱水空調）、垃圾焚燒發(fā)電、風力利用、低焓值能源利用（珠江水水源、地源熱泵）等方案進行了研究，提出了2010 年新能源和可再生能源在大學城用能中占8%~10%比例的目標。

 

  4）能源供應系統(tǒng)運行機制。按照社會化、市場化機制進行投資、建設和運營管理。建議采用政府（廣州大學城管理委員會）調控下的能源服務公司特許經營模式進行運作，該能源服務公司應該是允許外資介入的，鼓勵用戶參股的，所有制多元化并且完全按照市場機制運作的獨立法人機構。通過政府-能源服務公司-用戶-電網(wǎng)四方依法協(xié)議，依靠高科技和現(xiàn)代化的科學經營管理，達到用戶、公司、電網(wǎng)、社會" 四贏" 的目標。項目的啟動、能源服務公司的組建均采用面向社會（國內外）招標的形式運作。

 

  2 廣州大學城區(qū)域能源的實踐

 

  2.1 建筑節(jié)能

 

  廣州大學城的圍護結構材料全部選用了輕質隔熱型墻體材料，如陶粒砼砌塊、加氣砼砌塊、燒結空心砌塊。大學城房建工程竣工建筑面積520 余萬m2，應用了各種新型墻體材料共970626 m3，有力杜絕了實心黏土磚在大學城的使用，達到節(jié)約能源、保護耕地的目的。廣州大學城建筑的門、窗、走廊設計充分考慮了穿堂風的形成，自然通風效果顯著。

 

  在屋面設計中，全部采用25mm 厚的擠塑板、30mm 厚的模塑板、130mm 厚的加氣砼為隔熱保溫層材料；外窗設計規(guī)定了窗墻面積比，盡量減少全玻璃幕墻的建筑，并在部分公共建筑中采用了垂直遮陽板、水平遮陽板等外遮陽措施，在玻璃的選材上采用了熱反射鍍膜玻璃等節(jié)能玻璃。

 

  2.2 分布式能源系統(tǒng)

 

  廣州大學城的分布式能源系統(tǒng)由分布式能源站、區(qū)域供冷系統(tǒng)和集中生活熱水系統(tǒng)組成。

 

  1）分布式能源站

 

  分布式能源站是廣州大學城分布式能源系統(tǒng)的核心，能源站以天然氣為燃料，規(guī)劃設計建設4 套78MW等級燃氣- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。首期2 套機組于2009 年10 月投產。根據(jù)設計，其功能是滿足大學城區(qū)（含10 所大學和中心商務區(qū)）對熱、冷等多種能源的需求。但由于體制等客觀原因，能源站目前未能實現(xiàn)向大學城區(qū)域內直接供電，其發(fā)電通過110kV 電纜接入電網(wǎng)。

 

  能源站余熱鍋爐尾部的煙氣余熱用于制備生活熱水和1# 冷站（規(guī)劃中）及能源站站內空調主機生產空調冷凍水。能源站的一次能源天然氣得到了梯級綜合利用，系統(tǒng)的能源利用效率達到80%以上，達到了高效節(jié)能、優(yōu)化能源結構、控制污染、改善環(huán)境的目的。

 

  2）區(qū)域供冷系統(tǒng)

 

  大學城區(qū)域供冷系統(tǒng)采用先進的冰蓄冷技術，規(guī)劃總裝機容量為10.6 萬冷噸，包含由4 個冷凍站及相對應的冷凍水枝狀管網(wǎng)、末端換熱間組成的4 個相對獨立的系統(tǒng)。目前已建成并運行2#、3#、4# 冷站及相應的管網(wǎng)，裝機容量7.7 萬冷噸。用戶包括十所高校、廣東科學中心、北亭廣場、數(shù)字家庭和數(shù)字電視產學研孵化基地、南國會國際會議中心等。冷站冷量通過末端換熱間內的板式換熱器送往各單體建筑內的末端空調系統(tǒng)。末端換熱間已建成300 余間，內設電動調節(jié)閥等自控裝置及冷量計費裝置，末端板換間與冷站、冷站與冷站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)形成自控傳輸網(wǎng)絡。

 

  3）集中生活熱水系統(tǒng)

 

  廣州大學城集中生活熱水系統(tǒng)由熱水制備站、一次熱水主干管網(wǎng)、分散熱力（加壓）站、二次熱水管網(wǎng)及單體熱水系統(tǒng)組成，為開式循環(huán)系統(tǒng)。

 

  熱水制備站熱源主要為分布式能源站余熱鍋爐煙氣余熱換熱制備60℃生活熱水送往分散熱力站。

 

  用戶用水終端采用預付費IC 卡水表計量，少數(shù)團體用戶采用機械式水表總表計量。

 

  2.3 能源供應系統(tǒng)運營模式

 

  經市政府批準，廣州大學城建設指揮部辦公室在建設期組建了全資國有企業(yè)廣州大學城投資經營管理有限公司及其子公司廣州大學城能源發(fā)展有限公司，負責區(qū)域供冷項目和集中生活熱水項目的投資和運營管理，項目建設則委托大學城指揮辦負責。兩公司本著“服務高校師生，服務大學城”的宗旨，確保區(qū)域供冷系統(tǒng)、集中生活熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為大學城近20 萬師生提供空調冷凍水和生活熱水服務。

 

  2007 年底，廣州大學城能源發(fā)展有限公司與中國華電新能源有限公司合作，成立廣州大學城華電新能源有限公司，由該項目公司負責大學城能源站的投資、建設和運營管理。

 

  3 廣州大學城能源規(guī)劃實踐的思考

 

  廣州大學城區(qū)域能源規(guī)劃的研究取得了一些令人矚目的成果，這些成果對大學城的建設和運營管理發(fā)揮了重要的指導作用。作為廣州大學城能源項目的建設者和運營管理者，幾年來在項目的建設和運營管理中，對區(qū)域能源規(guī)劃有一些切身體會和思考。

 

  1） 區(qū)域能源規(guī)劃與該區(qū)域的總體規(guī)劃功能與定位是密不可分的。廣州大學城區(qū)域能源規(guī)劃對廣州大學城作為高校園區(qū)的功能以及作為廣州市城市空間發(fā)展格局中生態(tài)敏感區(qū)的定位的把握是非常準確的，為此明確提出了能源規(guī)劃的指導思想，即節(jié)能、高效、生態(tài)環(huán)保以及建立與市場經濟相適應的能源管理運營體系。

 

  2） 區(qū)域能源負荷特點的把握及負荷大小的準確預測是區(qū)域能源規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。廣州大學城作為高校園區(qū)，能源消耗主要群體為高校師生，因此，大學城的能源負荷特點是峰谷差大，存在季節(jié)（寒暑假）、晝夜的不平衡。針對這些負荷特點，能源站燃機設備選擇航改型輕型機。航改型輕型機啟停快，機組由4 臺燃機組成，并可單臺、多臺運行，在不同負荷下運行均可獲得較高的運行效率，較好滿足了大學城供熱負荷需求。區(qū)域供冷系統(tǒng)采用了冰蓄冷技術，實現(xiàn)負荷的移峰填谷。負荷預測方面廣州大學城電力負荷預測[5]對校區(qū)用電負荷采用分類建筑綜合用電指標計算用電負荷，對其它如保留村則按人均綜合用電指標法進行負荷預測?？照{負荷的預測是通過不同類別建筑空調需求的調查統(tǒng)計，在對日逐時負荷分析的基礎上，采用全年逐時冷負荷軟件計算，在掌握一定統(tǒng)計規(guī)律的基礎上，確定不同功能區(qū)域的空調合理同時使用系數(shù)[6]。

 

  但幾年來的運行數(shù)據(jù)表明，空調實際使用負荷與預測負荷還是存在一些差距。

 

  3）具體分析區(qū)域內的地理環(huán)境、生態(tài)環(huán)境條件以及氣象條件，因地制宜地選擇區(qū)域內供冷供熱等能源產品的供應方式。

 

  4）區(qū)域能源規(guī)劃實施離不開國家能源政策、法規(guī)的支撐。2010 年3 月，廣東省物價局批復對大學城投資經營管理有限公司等兩家單位試行蓄冰電價，使得大學城區(qū)域供冷蓄冰運行具有合理的經濟性；廣州大學城分布式能源站的建設規(guī)劃，一直得到省、市政府的關注和支持，為能源站的市場定位問題，省政府多次組織協(xié)調，認為能源站的建設是解決廣東省乃至全國能源面臨的效率、結構、安全、環(huán)境等問題所做的一次積極的探索和嘗試[7]。2006 年省政府批復了《廣州大學城分布市能源站供電改革試點方案》， 2008 年南方冰雪災害造成部分城市大面積停電的現(xiàn)實，已使有識之士更加迫切地感受到分布式能源是解決區(qū)域能源供應可靠性的有效途徑?？紤]到區(qū)域供冷、分布式能源帶來的環(huán)境效益和其它社會效益，政府如果在天然氣價格上對其給予適當優(yōu)惠，同時適當引導區(qū)域內用戶使用分布式能源系統(tǒng)提供的產品，那將是對分布式能源的有力支持。因此，能源規(guī)劃更期待國家政策、法規(guī)的突破。