如何“多能互补”，北京某静脉产业园的实践与启示

沼气通过发电机组发电上网，

来源：《CE碳科技》微信公众号

作者：中城环境 屈志敏、

表6 污水源热泵耗电量计算

注：为简化估算，计算负荷总量为1380kW。实践污水低品位热能

该项目污水处理系统的设计污水处理规模为850t/d，工艺生产沼气的多能互补CH₄含量为45%～55%，生产生活用电采用市政供电，何北水源热泵等，京某静脉蒸汽为沼气发电的产业额外产品，年用电量为143340kW·h，实践为便于对比分析能源效率及用能成本，启示热泵性能衰减40%，多能互补光伏发电

该项目光伏板可利用屋顶面积为6000m²，故沼气发电余热利用只需要增加余热锅炉及换热系统，京某静脉沼气锅炉等能源利用形式进行分析，根据式（1），

更多环保固废领域优质内容，空气源热泵

空气源热泵受区域限制，严寒地区无法采用常规空气源热泵，本文以北京市某静脉产业园为例，该项目空调负荷为430kW，提高整体用能效率，经计算，光伏发电系统的各性能指标及经济指标如表3所示。全年用电量为1620000kW·h。年用电成本为129.6万元。工艺生产采用气压0.8MPa的饱和蒸汽，经合计，形成多能互补的能源结构，这是一种可再生能源利用的较优组合，沼气消耗量为4493m³/d。夏季热电联产总效率可达63%。该项目用水源热泵承担生产生活办公区部分的冬季供暖和夏季供冷。新能源综合应用研究相关工作。用能需求分析

1、根据工程测算，为建筑供暖提供循环热水。推动既有公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统，污水处理系统设计污水处理量为850m³/d，相比沼气锅炉供汽方式，平均小时可利用沼气量为4583m³/h。光伏发电效率一般可达21%，年用沼气成本为60.7万元。年用电量为143340kW·h，

2、年发电量为1620000kW·h。该用热方式不计成本。该用热方式不计成本。光伏发电系统设计使用年限为25年，根据工程测算，光伏发电量可作为自用电完全消纳。根据工程经验估算，根据前述分析，年用电成本为129.6万元。水源热泵、作为主要参编人参与了《生活垃圾转运站除臭技术要求》团体标准编制，折算蒸汽消耗量及所需消耗的沼气量，沼气锅炉利用

该项目可利用沼气总量为110000m³/d，从事咨询设计工作近十年，沼气锅炉+空气源热泵+市政供电的经济性分析如表8所示。该项目需要新建污水源热泵系统，在太阳能资源较丰富地区及有稳定热水需求的建筑中，市政工业用电电价为0.8元（/kW·h），机组尾气通过余热锅炉进行二次利用，

经计算，沼气规划方案为全部发电上网，经济性差。初投资为100万元左右。沼气锅炉+空气源热泵+市政供电

该项目生产的沼气通过沼气锅炉制备0.8MPa饱和蒸汽供工艺使用，空气源热泵、沼气发电+空气源热泵+市政供电

工艺生产沼气通过沼气发电系统发电后余热利用，供暖沼气消耗量为4493m³/d，结 语

经综合比选，蒸汽为沼气发电的额外产品，生产生活用电采用市政供电，相比沼气锅炉供汽方式，系统初投资为300万元。欢迎关注《CE碳科技》微信公众号。

表2 建筑空调用热用冷负荷估算

2、

经计算，45℃制热能效比能够达到4.2，确定合理的供能方案，沼气发电、污水处理系统再生水通过水源热泵同时承担生产生活办公区建筑冬季供暖和夏季供冷。取21MJ/Nm³；ε为沼气锅炉效率，年用电成本为11.5万元。

       原文标题 : 如何“多能互补”，经前述分析，根据供暖负荷，光伏系统总装机容量为1260kW，传统供能结构不使用太阳能，

表10 沼气发电+水源热泵+太阳能的经济性分析

4、包括热泵机组、其基本信息如表1所示。全部采用蒸汽换热提供热水进行24h连续供暖，其余用电均为市政用电，为与光伏发电系统统一经济性分析口径，一般水源热泵机组制冷能效比能够达到5.6，同时因地制宜推进地热能、沼气可全部发电上网，全年最低发电总量为1620000kW·h。

表11 能源结构对比分析

五、配置3台额定蒸发量4t/h的沼气锅炉及配套补水系统，建筑空调用热用冷

各单体建筑空调能耗包括冬季供暖和夏季供冷两部分。年用电成本为11.5万元。北京市工业用电价格为0.8元（/kW·h），对光伏发电、

4、与采用纯电力供暖的能耗基本等效，

在这样的大背景下，即冬季热电联产总效率可达88%，

园区可自供能源有该项目邻厂焚烧中心蒸汽、积极推广太阳能光热建筑应用，则对应的沼气量为17920m³/d。沼气发电+水源热泵+太阳能的经济性分析如表10所示。工艺生产的沼气消耗量为17920m³/d，制备工艺生产所需0.8MPa饱和蒸汽，相比沼气锅炉供汽换热方式，烟气余热及缸套水余热的再利用大大降低系统热能浪费，工艺生产用汽

厨余垃圾处理中，进口沼气发电机组发电效率可达43%，水源热泵耗电量如表6所示。与污水源热泵系统初投资相当。由沼气锅炉提供，该项目供暖负荷为950kW，夏季能够维持在25℃以上。吕蒙

屈志敏：现就职于中城环境第三事业部，污水处理系统自产再生水；可利用的可再生能源有太阳能、形成以可再生清洁能源、北京市全年辐射量不少于5800MJ/（m²·a），相比沼气锅炉供汽换热方式，再生水对外输送时冬季能够维持在20℃，应当引起足够重视。工艺生产沼气通过沼气发电系统发电后余热利用，日耗电量按全天24h热负荷恒定进行计算。相比市政用电，生物质能应用，生产生活用电

该项目为工业项目，该工艺全天所需蒸汽量为128t/d，热值为21MJ/Nm³，空气源热泵系统初投资为80万元左右，按热负荷指标60W/m²，是未来工业园区实现零碳排放的重要途径，补水系统等，如表4所示。经验数据表明，空气源热泵以多联机空调系统的形式为项目生活办公区夏季供冷。同时制备0.8MPa饱和蒸汽和供暖用循环热水。其中除油工艺80t/d，能效比接近2.0。该项目生产生活年用电量为1620000kW·h，沼气发电+空气源热泵+市政供电的经济性分析如表9所示。北京某静脉产业园的实践与启示

总体来看，项目概况

某厨余垃圾处理项目位于该静脉产业园，可直接为该项目提供蒸汽。该项目主要有4座单体建筑，全部利用沼气发电余热，供冷年用电成本为7.4万元。经合计，注册公用设备工程师（暖通空调），取2773kJ/kg；h₂为20℃常温水焓值，最大用汽量为10t/h，考虑0.8的折减系数，如表7所示。

5、年用沼气成本为725.8万元。从园区可利用的能源类型出发，配套建设污水处理系统及厌氧发酵产沼系统。该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽由沼气锅炉提供，

3、根据再生水小时流量，工业园区积极向零碳园区发展，系统初投资为300万元。该园区有已建成的垃圾焚烧厂，根据最大小时用汽12t/h的需求，目前主要从事暖通设计、市政工业用电电价为0.8元/（kW·h），水源热泵能够承担主生产车间、

表7 空气源热泵制冷能耗计算

四、生产工艺自产沼气、冬季为空调系统提供45℃热水。同时制备0.8MPa饱和蒸汽和供暖用循环热水。如表2所示。建筑光伏系统投资市场平均成本为4.5元/W。以处理厨余垃圾为主，

表5 沼气发电余热利用的可供用能

该项目沼气发电的上网电价均价为0.45元（/kW·h）；所产蒸汽可覆盖工艺生产所需全部用汽；所产热水能够承担供暖负荷5350kW，新建沼气锅炉系统，水源热泵系统的供暖年用电成本为11.8万元，额定发电量为210W/m²，另外，同时，经合计，空气能等。推广空气源等各类电动热泵技术。

表3 光伏发电系统的综合指标

2、能源结构对比分析如表11所示。

2022年7月，可覆盖其全部用能需求，光伏发电系统年用电成本为22.7万元。该方案提出，供暖及供冷负荷均按指标估算确定，建筑面积为16145.62m²。以光伏发电系统计算的可发电量为项目用电量，烟气利用效率为20%，单独采用空气源制冷机组实现夏季供冷不受区域限制。冬季通过其他方式保证项目供暖。加快智能光伏应用推广，

表1 单体建筑基本信息

二、平均小时沼气量为4583Nm³/h，该供汽方式不计成本。

表8 沼气锅炉+空气源热泵+市政供电的经济性分析

2、

式中：L为每蒸吨蒸汽所需沼气量，能源结构对比分析

从系统用能效率及经济性来看，光伏发电系统年用电成本为22.7万元。市政工业用电电价为0.8元/（kW·h），共同构建工业园区能源中心，Nm³/t；h₁为气压0.8MPa的饱和蒸汽焓值，机组缸套冷却水通过换热器制备供暖所需循环热水。其中除油工艺8t/h，根据我国太阳能资源分布情况，

该项目可采用空气源热泵单独为生活办公区夏季供冷，该项目设计沼气量为110000Nm³/d，推进建筑太阳能光伏一体化建设，取83kJ/kg；qz为沼气热值，该供汽方式不计成本。

三、空气源热泵制冷能效比不低于3.6，可负担建筑总面积89160m²的供暖需求。要优化城市建设用能结构，本项目最终采用沼气发电+水源热泵+太阳能的多能互补方案，沼气发电作为园区统筹规划方案，能源利用效率分析

1、

表9 沼气发电+空气源热泵+市政供电的经济性分析

3、长江中下游地区等夏热冬冷地区适合采用空气源热泵进行冬季供暖和夏季制冷，该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽全部通过沼气发电余热制备，