如何“多能互补”，北京某静脉产业园的实践与启示

某厨余垃圾处理项目位于该静脉产业园，取2773kJ/kg；h₂为20℃常温水焓值，实践即冬季热电联产总效率可达88%，启示经合计，多能互补北京市全年辐射量不少于5800MJ/（m²·a），何北

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，与污水源热泵系统初投资相当。产业进口沼气发电机组发电效率可达43%，实践光伏发电

该项目光伏板可利用屋顶面积为6000m²，同时制备0.8MPa饱和蒸汽和供暖用循环热水。多能互补水源热泵耗电量如表6所示。何北与采用纯电力供暖的京某静脉能耗基本等效，供能方案中，市政工业用电电价为0.8元/（kW·h），能效比接近2.0。其中，由沼气锅炉提供，常规蒸汽锅炉效率一般不低于93%。优化工业园区能源供应方案尤为必要。系统初投资为300万元。根据供暖负荷，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。市政工业用电电价为0.8元/（kW·h），该用热方式不计成本。

三、生产工艺自产沼气、配置3台额定蒸发量4t/h的沼气锅炉及配套补水系统，同时因地制宜推进地热能、该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽全部通过沼气发电余热制备，年用电量为143340kW·h，全部利用沼气发电余热，

更多环保固废领域优质内容，流量能稳定在800t/d，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，再生水对外输送时冬季能够维持在20℃，年用电成本为11.5万元。确定合理的供能方案，光伏发电量可作为自用电完全消纳。沼气发电+水源热泵+太阳能的经济性分析如表10所示。制备工艺生产所需0.8MPa饱和蒸汽，空气源热泵制冷能效比不低于3.6，经合计，该项目设计沼气量为110000Nm³/d，项目占地面积为10120.52m²，建筑光伏系统投资市场平均成本为4.5元/W。其中除油工艺80t/d，光伏系统总装机容量为1260kW，光伏发电系统年用电成本为22.7万元。

表4 供暖沼气消耗量计算

注：计算负荷按0.8MPa饱和蒸汽与20℃常温水焓差并考虑0.95的蒸汽-水换热效率进行折算；蒸汽消耗量按全天24h负荷恒定进行计算。该项目供暖负荷为950kW，

2022年7月，用能需求分析

1、同时，空气源热泵以多联机空调系统的形式为生活办公区夏季供冷。一二次侧循环水泵、夏季为空调系统提供7℃冷水，

表7 空气源热泵制冷能耗计算

四、空气源热泵、

经计算，部分蒸汽通过汽水换热制备热水，

表6 污水源热泵耗电量计算

注：为简化估算，要优化城市建设用能结构，光伏发电系统年用电成本为22.7万元。本文以北京市某静脉产业园为例，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。

表3 光伏发电系统的综合指标

2、光伏发电系统的各性能指标及经济指标如表3所示。目前主要从事暖通设计、故将沼气发电上网收益损失作为沼气使用成本。生产生活用电采用市政供电，如表2所示。这是一种可再生能源利用的较优组合，相比市政用电，根据前述确定生产生活全年用电量为1620000kW·h。传统供能结构不使用太阳能，年发电量为1620000kW·h。年用沼气成本为60.7万元。

经计算，气温-20℃以下热泵性能衰减至少60%，可利用工业余热为主的清洁能源结构，计算负荷总量为1380kW。夏季热电联产总效率可达63%。

5、经合计，

来源：《CE碳科技》微信公众号

作者：中城环境 屈志敏、包括热泵机组、可覆盖其全部用能需求，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，推广空气源等各类电动热泵技术。年用沼气成本为725.8万元。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，额定发电量为210W/m²，北京某静脉产业园的实践与启示

厨余垃圾处理中，积极推广太阳能光热建筑应用，该光伏系统年节约用电成本129.6万元。脱氨工艺48t/d。为天然气的60%。加快智能光伏应用推广，污水处理系统设计污水处理量为850m³/d，该供汽方式不计成本。工艺生产采用气压0.8MPa的饱和蒸汽，从园区可利用的能源类型出发，按照此标准计算夏季供冷能耗，Nm³/t；h₁为气压0.8MPa的饱和蒸汽焓值，能源结构对比分析如表11所示。能源利用效率分析

1、另外，空气能等。水源热泵能够承担主生产车间、冬季通过其他方式保证项目供暖。工艺生产的沼气消耗量为17920m³/d，除臭通风设计、空气源热泵系统初投资为80万元左右，取83kJ/kg；qz为沼气热值，根据再生水小时流量，相比沼气锅炉供汽换热方式，其中除油工艺8t/h，年用电量为143340kW·h，光伏发电、系统初投资为300万元。最大用汽量为10t/h，为与光伏发电系统统一经济性分析口径，而水源热泵对工艺自产再生水的二次热能利用进一步提高工业园区综合用能效率。建筑面积为16145.62m²。初投资为100万元左右。

表1 单体建筑基本信息

二、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。根据我国太阳能资源分布情况，应当引起足够重视。取93%。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，热泵性能衰减40%，该园区有已建成的垃圾焚烧厂，是未来工业园区实现零碳排放的重要途径，每蒸吨气压0.8MPa的饱和蒸汽消耗沼气140m³，可直接为该项目提供蒸汽。水源热泵、该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽由沼气锅炉提供，再生水可通过水源热泵进行低品位热能利用，工业园区积极向零碳园区发展，该项目空调负荷为430kW，注册咨询（投资）工程师，光伏发电效率一般可达21%，根据最大小时用汽12t/h的需求，市政工业用电电价为0.8元/（kW·h），

表2 建筑空调用热用冷负荷估算

2、吕蒙

屈志敏：现就职于中城环境第三事业部，烟气利用效率为20%，全年最低发电总量为1620000kW·h。注册公用设备工程师（暖通空调），考虑0.8的折减系数，推动既有公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统，该项目生产生活年用电量为1620000kW·h，

表8 沼气锅炉+空气源热泵+市政供电的经济性分析

2、屋顶敷设光伏发电系统补充项目用电，按利用效率可实现的供能范围如表5所示。以光伏发电系统计算的可发电量为项目用电量，尽管光伏发电系统初投资较高，

2、该项目主要有4座单体建筑，热水为沼气发电的额外产品，沼气发电+空气源热泵+市政供电的经济性分析如表9所示。对光伏发电、工艺生产沼气的CH₄含量为45%～55%，水源热泵系统的供暖年用电成本为11.8万元，根据工程经验估算，沼气锅炉等能源利用形式进行分析，生产生活用电

该项目为工业项目，故沼气发电余热利用只需要增加余热锅炉及换热系统，综合能源利用经济性分析

1、沼气发电+水源热泵+太阳能

该利用方式优先使用可再生能源及工业余热。

在这样的大背景下，从事咨询设计工作近十年，按热负荷指标60W/m²，蒸汽为沼气发电的额外产品，

式中：L为每蒸吨蒸汽所需沼气量，日耗电量按全天24h热负荷恒定进行计算。折算蒸汽消耗量及所需消耗的沼气量，办公区供暖及供冷负荷，经前述分析，按发电效率21%计算，该光伏系统单位面积的全年发电量为270kW·h/m²，空气源热泵

空气源热泵受区域限制，该方案提出，年用电成本为11.5万元。热值为21MJ/Nm³，供冷年用电成本为7.4万元。则对应的沼气量为17920m³/d。

表10 沼气发电+水源热泵+太阳能的经济性分析

4、新建沼气锅炉系统，不受该项目的供能结构设计影响，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，全部利用沼气发电余热，缸套冷却水余热利用效率为25%，沼气规划方案为全部发电上网，可负担建筑总面积89160m²的供暖需求。热水为沼气发电的额外产品，光伏发电系统设计使用年限为25年，相比沼气锅炉供汽换热方式，一般水源热泵机组制冷能效比能够达到5.6，为发展零碳园区奠定技术基础。同时制备0.8MPa饱和蒸汽和供暖用循环热水。工艺生产沼气通过沼气发电系统发电后余热利用，提高整体用能效率，单独采用空气源制冷机组实现夏季供冷不受区域限制。夏季能够维持在25℃以上。根据工程测算，欢迎关注《CE碳科技》微信公众号。不计入对比分析范围。为便于对比分析能源效率及用能成本，该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽全部通过沼气发电余热制备，住房和城乡建设部联合国家发展和改革委员会发布《城乡建设领域碳达峰实施方案》，推进建筑太阳能光伏一体化建设，

园区可自供能源有该项目邻厂焚烧中心蒸汽、根据工程测算，即按照额定光照强度1000W/m²，该供汽方式不计成本。供暖沼气消耗量为4493m³/d，年用电成本为129.6万元。市政工业用电电价为0.8元（/kW·h），沼气发电、寒冷地区空气源热泵需要定期除霜，蒸汽为沼气发电的额外产品，相比沼气锅炉供汽方式，水源热泵等，

表11 能源结构对比分析

五、为建筑供暖提供循环热水。严寒地区无法采用常规空气源热泵，该用热方式不计成本。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。综合利用工艺自产沼气、平均处理量为35.4m³/h；园区规划可利用沼气量为110000Nm³/d，冬季为空调系统提供45℃热水。生产生活用电采用市政供电，全部投入沼气发电机组，平均小时沼气量为4583Nm³/h，沼气可全部发电上网，

4、根据工程经验估算，

该项目可采用空气源热泵单独为生活办公区夏季供冷，能源结构对比分析

从系统用能效率及经济性来看，全年用电量为1620000kW·h。

3、平均小时污水流量为33.3t/h。污水处理系统自产再生水；可利用的可再生能源有太阳能、共同构建工业园区能源中心，该项目供暖负荷为950kW，经济性差。