民用采暖能耗現(xiàn)狀與發(fā)展

民用采暖能耗現(xiàn)狀與發(fā)展

1我國(guó)能源、節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,已經(jīng)將于2013年《能源促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》現(xiàn)在，傳統(tǒng)的巖漿巖能源正在減少。在總能耗中，民用供暖能耗的比例逐年增加。地?zé)嶙鳛橐环N無(wú)污染、可再生的清潔能源,與煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源相比,具備數(shù)量巨大、可再生、低碳、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)也符合國(guó)家的節(jié)能減排政策。2013年初,國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土部和住建部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》,更增大了對(duì)地?zé)崮苓@一新能源的開(kāi)發(fā)利用的政策支持。勝利油田所處區(qū)域存在豐富的地?zé)崴Y源,地?zé)崴疁囟容^高,具有較好的利用價(jià)值。早在2002年,勝利油田就開(kāi)始在其外圍區(qū)域采取地?zé)峁岬男问?。隨著我國(guó)環(huán)保問(wèn)題的加劇,以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的地?zé)峁嵝问皆絹?lái)越得到國(guó)家和集團(tuán)公司的重視和認(rèn)可。勝利油田擁有豐富的地?zé)豳Y源,在地?zé)崂梅矫婢哂刑烊坏膬?yōu)勢(shì),在技術(shù)允許的條件下,合理地選擇地?zé)峁岱绞?不僅有利于能源的可持續(xù)性利用、環(huán)境的保護(hù),同時(shí)還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,降低供熱成本。本文就勝利油田采取地?zé)峁嵝问降慕?jīng)濟(jì)性做一下簡(jiǎn)要的分析。2加熱和加熱的主要形式地?zé)峁岢Ｒ?jiàn)的供熱形式有三種:純地?zé)崴畵Q熱供熱、地?zé)崴畵Q熱+壓縮式熱泵供熱、地?zé)崴畵Q熱+吸收式熱泵供熱。2.1級(jí)網(wǎng)熱水供熱圖1為純地?zé)崴畵Q熱供熱系統(tǒng)流程圖:從開(kāi)采井出來(lái)的70℃的高溫水,經(jīng)過(guò)汽水分離器和旋流除砂器的處理后,進(jìn)入換熱器與二級(jí)網(wǎng)熱水換熱。換熱后溫度降至38℃,經(jīng)過(guò)回注泵加壓后注入回注井中。二級(jí)網(wǎng)熱水(采暖熱水)經(jīng)過(guò)換熱后,溫度由35℃升高至45℃,為熱用戶供熱。此種供熱方式的換熱量與開(kāi)采井出水量、出水溫度和二級(jí)網(wǎng)供回水溫度密切相關(guān)。參考勝利油田目前在用的地?zé)峋畢?shù),假設(shè)新建開(kāi)采井出水量為66m2.2級(jí)網(wǎng)熱水回收利用圖2為地?zé)崴畵Q熱+壓縮式熱泵供熱系統(tǒng)流程圖:當(dāng)開(kāi)采井供熱能力大于供熱單元的熱負(fù)荷需求時(shí),地?zé)崴?jīng)過(guò)換熱器與二級(jí)網(wǎng)熱水直接換熱,從換熱器出來(lái)的地?zé)崴恢苯幼⑷牖刈⒕?當(dāng)開(kāi)采井供熱能力小于供熱單元的熱負(fù)荷需求時(shí),地?zé)崴紫冉?jīng)過(guò)換熱器與二級(jí)網(wǎng)熱水直接換熱,換熱后的地?zé)崴疁囟冉档椭?8℃,然后經(jīng)過(guò)壓縮式熱泵,將熱量傳遞給二級(jí)網(wǎng)熱水,地?zé)崴罱K降至18℃左右回注至地層。通過(guò)板換換熱的二級(jí)網(wǎng)熱水和經(jīng)過(guò)熱泵換熱的二級(jí)網(wǎng)熱水匯集在一起,進(jìn)入熱用戶為熱用戶供暖。壓縮式熱泵的性能系數(shù)較高,一般在4~6之間。2.3+壓縮式熱泵供熱圖3為地?zé)崴畵Q熱+吸收式熱泵供熱系統(tǒng)流程圖。此種供熱形式與地?zé)崴畵Q熱+壓縮式熱泵供熱形式相似,不同之處在于,這里采用的是第一類吸收式熱泵進(jìn)行供熱能力的補(bǔ)充。第一類吸收式熱泵的性能系數(shù)大于1,一般為1.5~2,并需要采用集中供熱的一級(jí)網(wǎng)熱水作為吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源。3熱熱經(jīng)濟(jì)分析3.1初投資費(fèi)用上述供熱方式的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要包括工程的初投資以及運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)備的初投資是一次性費(fèi)用,主要包括設(shè)備費(fèi)、材料費(fèi)、安裝費(fèi)、土建投資費(fèi)及其他相關(guān)費(fèi)用等。運(yùn)行費(fèi)用則是長(zhǎng)時(shí)期的消耗,主要包括水耗、電耗、燃料消耗、工作人員工資費(fèi)用、日常維修管理費(fèi)用以及設(shè)備折舊費(fèi)等。3.2熱供熱模式的選取對(duì)于勝利油田規(guī)劃新建的小區(qū),在技術(shù)條件允許的情況下,每個(gè)小區(qū)都可以采用以上3種地?zé)峁崮Ｊ?。為此建立一個(gè)模型,比較以上地?zé)峁岱绞皆诟鳠嶝?fù)荷條件下的優(yōu)劣,并根據(jù)此模型,為新建小區(qū)選取一種較為合理的供熱方式,降低供熱成本。在模型建立過(guò)程中,地?zé)峋畢?shù)參考油田在用地?zé)峋畢?shù),并忽略幾種供熱模式下相同或基本相同的投資及費(fèi)用。3.2.1該模型旨在忽略投資和成本3.2.2主要費(fèi)用第一,熱用戶參數(shù):采暖供回水溫度:45℃/35℃。第二,地?zé)峋畢?shù):出水流量:66m第三,驅(qū)動(dòng)熱源參數(shù):以燃煤鍋爐房作為吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源,地?zé)嵴救肟跓醿r(jià)取77.11元/GJ(該熱價(jià)指計(jì)入鍋爐房及一級(jí)網(wǎng)成本后,所折算的地?zé)嵴镜娜肟隍?qū)動(dòng)熱源的成本);一級(jí)網(wǎng)供水溫度(計(jì)算換熱器用):110℃。第四,折舊費(fèi):采用直線折舊法,折舊年限14年,殘值率3%。第五,維修費(fèi):按總投資的2%。第六,壓縮式熱泵COP值按5計(jì)算,吸收式熱泵COP值按1.7計(jì)算。第七,一級(jí)管網(wǎng)長(zhǎng)度按1km計(jì)(一級(jí)管網(wǎng)指利用鍋爐房集中供熱作為補(bǔ)充熱源或者驅(qū)動(dòng)熱源時(shí)由鍋爐房引至地?zé)嵴镜墓芫€)。第八,年供量計(jì)算。年供熱量的計(jì)算采用矩形+三角形模型來(lái)計(jì)算。一個(gè)供熱單元的熱負(fù)荷需求是隨著室外溫度的降低而增加的,在冬季供暖初期和末期,供熱負(fù)荷僅占設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的40%左右,隨著室外溫度的降低,供熱負(fù)荷增加,在冬季最冷時(shí)期,供熱單元的熱負(fù)荷需求達(dá)到最大值,即設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。在這個(gè)過(guò)程中,如果設(shè)計(jì)熱負(fù)荷高于單口生產(chǎn)井的供熱能力,則在熱負(fù)荷需求超過(guò)生產(chǎn)井的供熱能力時(shí),需要新上地?zé)峋蛘唛_(kāi)啟熱泵對(duì)供熱能力進(jìn)行補(bǔ)充。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,地?zé)釗Q熱、熱泵供熱的年供熱量以及驅(qū)動(dòng)熱源的年耗量這里采用圖4中的矩形+三角形的模型來(lái)計(jì)算,圖中的其他熱源即是指新上地?zé)峋蛘邿岜谩?.3供熱熱價(jià)熱價(jià)變動(dòng)參照上述模型和參數(shù),各種地?zé)峁嵝问降臒醿r(jià)與熱負(fù)荷關(guān)系如圖5所示:根據(jù)圖5可知:3.3.1地?zé)釗Q熱供熱成本最高,尤其是熱負(fù)荷在2MW以下的情況時(shí),隨著熱負(fù)荷的減小,供熱成本迅速增加,1MW時(shí)成本高達(dá)187元/GJ,這是由于地?zé)峋跬顿Y過(guò)高造成的。隨著熱負(fù)荷的增加,供熱成本迅速下降,在達(dá)到生產(chǎn)井最大供熱能力2.46MW時(shí),供熱成本降低至82元,這種情況下運(yùn)行是比較經(jīng)濟(jì)的。隨著熱負(fù)荷的進(jìn)一步增加,單口生產(chǎn)井無(wú)法滿足供熱需求,需新建生產(chǎn)井,初投資的增加使得運(yùn)行成本再次升高至155元/GJ。從圖5中可以看出,隨著熱負(fù)荷的增加,在達(dá)到設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的情況下,供熱成本隨著生產(chǎn)井?dāng)?shù)量的增加是增加的趨勢(shì),這是由于地?zé)峁芫€的投資隨著生產(chǎn)井?dāng)?shù)量的增加所占投資比重不斷增加所造成的。3.3.2地?zé)釗Q熱+壓縮式熱泵:采用地?zé)釗Q熱+壓縮式熱泵的供熱形式,供熱熱價(jià)較地?zé)釗Q熱+集中供熱的形式有所降低。在熱負(fù)荷低于單口生產(chǎn)井供熱能力的情況下,只需地?zé)嶂苯訐Q熱即可。當(dāng)熱負(fù)荷超過(guò)單口生產(chǎn)井供熱能力時(shí),開(kāi)啟壓縮式熱泵進(jìn)行補(bǔ)充,當(dāng)熱負(fù)荷超過(guò)熱泵的補(bǔ)充能力后,需新上地?zé)峋?。此種供熱形式熱價(jià)穩(wěn)定在80元/GJ。3.3.3地?zé)釗Q熱+吸收式熱泵:采用地?zé)釗Q熱+吸收式熱泵的供熱形式,供熱熱價(jià)在三種地?zé)峁嵝问街凶畹?。與地?zé)釗Q熱+壓縮式熱泵供熱形式類似,在熱負(fù)荷超過(guò)單口生產(chǎn)井供熱能力的情況下,需開(kāi)啟吸收式熱泵進(jìn)行補(bǔ)充,當(dāng)熱負(fù)荷超過(guò)熱泵的補(bǔ)充能力后,需新上地?zé)峋?。此種供熱形式熱價(jià)穩(wěn)定在70元/GJ。4供熱形式不同(1)采用地?zé)釗Q熱的形式經(jīng)濟(jì)效益最差,供熱成本高于90元/GJ。對(duì)于熱負(fù)荷需求低于2MW的供熱單元,在有區(qū)域鍋爐房或者熱電聯(lián)供等可用熱源的情況下,不推薦采用地?zé)峁?(2)地?zé)釗Q熱+壓縮式熱泵的供熱形式較地?zé)釗Q熱的供熱形式,供