合肥滨湖新区核心区区域能源项目采用地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联供等多种互补的能源供应形式，优化能源配置。
一、项目基本情况
本项目采用地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联供等多种互补的能源供应形式，优化能源配置。提升能源结构，并且全部为可再生能源或清洁能源，具有低碳节能、绿色环保、安全可靠等突出特点。项目规划为“三站两网”，即设置3个区域供冷供热能源站互为补充、互为保障，增强能源供应的稳定性；3个能源站通过2个室外区域环网（供水网、回水网）互相沟通，合理高效地为用户提供能源。
二、技术路线及工艺流程
地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联供等多种互补的能源供应形式和多源环状多级泵形式的能源总线系统，确保了项目运行的安全可靠。
（一）大温差供能模式：
本区域能源系统采用地源热泵、污水源热泵、水蓄能、冰蓄冷、天然气三联供等多种互补的能源供应形式。为了进一步提高运行效率，加大系统输送能效，再生水源热泵机组、地源热泵机组及离心冷水机组均通过两台机组串联成为一个大温差机组模块。
采用大温差机组模块能够减小系统输送水流量，从而减小管路管径和水泵能耗，降低系统的初投资和运行费用。经计算采用10℃温差系统较5℃温差系统，当管网比摩阻相同时，管网和输送水泵初投资下降40%以上，系统输送运行费用下降50%，当管网投资不变时，输送水泵初投资下降60%以上，系统输送运行费用下降87.5%，经济效益明显。
（二）再生水源热泵系统：
在滨湖新区庐州大道与方兴大道交叉口的西北侧，塘西河南岸有一座再生水厂—塘西河再生水厂，其设计处理污水能力为35000吨/天，现阶段产能为20000吨/天，水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918）中一级A与《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921）中娱乐性景观用水的标准中较为严格的标准，满足污水源热泵对水质的要求。根据塘西河再生水厂对水温的监测表明，污水处理厂再生水流量均匀，每天24h处理水量均匀为231.5kg/s；出水温度稳定，冬季为12℃，夏季为25℃；能满足全天各个时段的供冷供热需求。
（三）冷热电三联供系统：
天然气分布式能源系统的主要优点为：冷热电联产，有效提高了能源的综合利用率；节能减排，属于清洁环保能源系统。
本系统采用内燃机+烟气直燃热水溴化锂机组（双效）+换热装置+冷却塔。在制冷季，系统通过烟气直燃热水双效溴化锂吸收式制冷机组，回收内燃机排放的高温（400～600℃）烟气和高温缸套水（79～90℃）中的能量，其回收效率能达到1.03。在供暖季，系统通过烟气溴化锂吸收式制冷机组，回收内燃机排放的高温（400～600℃）烟气中的能量，通过烟气热水换热器及水水板换，回收溴化锂未能回收的烟气余热及内燃机排放的高温缸套水（79～90℃）、中冷器水（50～40℃）中的能量，其回收效率为0.87。
（四）地源热泵+水蓄能系统：
空调蓄能技术是指采用冷热机组和蓄能装置，在电网低谷的电费计时时段，进行蓄能作业，而在空调负荷高峰时，将所蓄能量释放的成套技术。
本水蓄能系统采用地源热泵型离心机组模块制冷制热进行蓄能，根据合肥市峰谷电价时段划分，全部低谷电价时刻总计9小时运行离心热泵机组模块蓄能运行，为每个自然日23点到次日凌晨8点，其他平段时刻可实现直接对外供冷供热。错峰用电，削峰填谷，优化电网电力结构，利用低谷及部分平段电价蓄能，在高峰电价释能，提高系统经济效益。
地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源（也称地热能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效环保节能技术，通过热泵机组以大地做热源实现供冷供热。本项目沿方兴大道和广西路旁，规划有大面积的城市公共绿地和防护绿地，为大面积推广使用地源热泵奠定了良好基础。
本项目核心区地源热泵系统应打井数量为12600口，竖直地埋管换热器埋设深度为120米，井间距为4.5m，单U形管井。夏季散热量为5.5kW/口，冬季取热量为3.85kW/口。
地源热泵系统热平衡：地源热泵系统通过室外冷热水环网连为一个整体，同时在三个能源站配置冷却塔，故可通过控制三个能源站地源热泵系统运行不同的时间，达到三个能源站地源热泵系统在地源侧年累计放热量与累计取热量相一致。能源站按需运行，地源热泵系统在冬季按运行策略满负荷运行，夏季在低负荷时运行冷却塔，在高峰负荷时运行地源侧，以保证在地源侧累计取热量和累计排热量相平衡的情况下，充分利用地源热泵系统在最大负荷时的高效率优势，做到系统能耗最低。
（五）离心冷水机组系统：
根据已确定的再生水源热泵系统制冷容量、土壤源热泵水蓄能系统制冷容量、天然气三联供系统的制冷容量及区域能源系统供冷需求，在配置一定量的离心冷水机组。
根据地源热泵系统地埋管设置要求，在夏季有部分负荷无法通过地源热泵系统提供，因此需要设置利用冷却塔做冷源的单冷冷水机组系统。该系统设置离心式冷水机组用于夏季制冷，运行效率高，增加了整个区域能源系统的多样性，提高系统服务的建筑面积。
系统优点：离心机组运行效率高，运行可靠。对整个区域能源系统，在运行费用不增加的情况下，减小系统的初投资。选用低阻力冷水机组及管路，提高系统经济性。
（六）市政热源：
为了保证能源供给侧和用户需求侧的供需平衡，本项目规划就近接入部分市政热源，进一步提高了本系统供暖的可靠性。同时，当本区域能源系统建设初期，由于用户使用率不高等原因造成本系统供热效率不高的情况下，可采用市政热源进行供暖，提高系统的经济性。
三、主要设备选型
选择高效节能设备：
（1）空调主机选用地源热泵、污水源热泵、水蓄能主机等，三联供采用烟气溴化锂制冷主机，均为高效节能设备。
（2）空调电制冷主机采用中压电机，10kV供电，可有效降低供电线路的损耗。燃气发电机选用中压燃气燃烧器，提高燃气的燃烧效率。
（3）空调一、二级泵均采用变频水泵，每台水泵均单设变频器。
（4）冷却塔风机变频运行，每台单设变频器。
（5）空调水系统采用9℃大温差冷冻水，与5℃温差的水系统相比，冷冻水循环水泵的流量减少41%。
（6）空调制冷剂选用R134a环保冷媒，空调及通风系统均选用先进的节能型低噪声设备。
（7）冬季电气用房直接引入室外冷空气进行降温。消声减振：
（1）空调及通风系统均设置消声器以控制噪声对室内外环境的影响，使之符合国家及的噪声控制标准。
（2）各空调、通风设备及管道的安装均采取减振、隔振措施。
（3）设备用房内壁均贴吸声材料，选用防火隔声门密闭隔声。暖通环保：
（1）室外各种排风口距地高度及距周围敏感目标的间距均符合有关环保规定。
（2）新风口远离建筑物的排风口、开放式冷却塔和其他污染源，并设置防虫鼠的不锈钢防护网和初效过滤器。
（3）三联供燃气发电机的燃料采用天然气，燃烧后产物为CO2和水，属于清洁能源。发电机压燃烧后的烟气经过余热回收利用后通过烟囱高空排放，烟囱设置高度要高于屋面2m以上。
空调水净化装置：
（1）空调冷却水处理采用化学法，设自动化学加药处理设备+带反冲洗的集中过滤装置（螺旋除污器），抑制冷却水中藻类、军团菌等有害生物的产生。
（2）空调冷冻水和热水的补水采用经全自动钠离子交换器处理后的软化水，同时设置带反冲洗的集中过滤装置（螺旋除污器）。
能量计量装置：
（1）空调水系统、燃气系统的能量结算点均设置能量计量装置，每个支路上应设置超声波式冷/热量计量装置。
（2）冷冻机房、换热机房、三联供机房、水泵间风机房、空调机房均应设置电表，计量设备用电量。
（3）空调冷冻水系统、冷却水系统的补水管均设置水表，计量空调补水的用水量。
四、生产运行情况
合肥滨湖新区核心区区域能源项目规划建设3个能源站进行供冷供热，项目规划供能建筑面积300-500万平方米，目前已签约用户163万平方米，2019-2020年度夏季供冷量1136.98万千瓦时，用电量444万千瓦时，低谷电用电量占比55.06%，高峰用电量占比16.41%，平均电度电价为0.53元/（KWh）；冬季供热量541.8万千瓦时（受新冠疫情影响），用电量266.84万千瓦时，低谷用电量占比75.36%，高峰用电量占比4.55%，平均电度电价为0.44元/(KWh)。项目运行初期各种不利因素导致系统损耗非常大，合理调整运行策略虽然并不能有效地减少系统损耗，但是显著地降低了电费成本这一主要的供能成本，使得项目初期既能具备较好的经济性。后续随着整个项目建设完工及供能面积增大，用户相继投入使用，增大用能负荷；三个能源站就近响应用户的用能需求，减小输送距离，系统损耗会大幅度减小，系统综合COP会有显著地提升，供能成本还会有进一步地降低，项目绿色环保、低碳节能的特点将会愈发显著。
五、项目经济性、环境及社会效益
（一）经济性
项目能够使能源使用单位减少能源系统初投资和运行使用费用；滨湖新区区域能源项目能够有效提升该区域新建项目的“绿色建筑”星级潜力；项目建成后将为滨湖新区的经济增长做出贡献；碳交易实行后，将会进一步增加经济创收。
（二）环境效益
能够大幅提高能源的综合利用效率。根据已建成项目运营数据分析，区域能源系统平均能够较分散式空调系统节能21.6%。如果通过更加合理优化的系统设计、建设和运营管理，综合能耗将能够降低30%左右，从而大幅降低了用户的使用费用和区域二氧化碳的排放量。同时，取消了大量的空调室外机、冷却塔等空调设施，不仅改善了建筑外观、美化了城市形象，还有效的缓解了区域热岛效应。
（三）社会效益
（1）对区域节能减排的影响
统计数据表明，中国建筑能耗的总量逐年上升，在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%，上升到近年的27.5%。而建筑最大的耗能点是采暖和空调，占建筑总能耗的比例高达50%。因此从采暖和空调节能方面入手，是实现区域低碳生态目标的重要途径。
本项目完全契合滨湖新区城市生态建设试点区发展主旨，不仅能有效的推动合肥市甚至整个中国节能环保事业的快速、健康发展，开创可再生能源高效利用的新纪元，还为合肥市建设成为资源节约型、环境友好型城市打下良好的基础。
（2）对促进就业的影响
本项目在建设过程中能够解决大量的劳动就业人口，项目建成投产后将会为社会提供约100人的固定就业机会，定员来源采用社会公开招聘，择选录用原则，优先考虑有相应技术经验的工人，增加了就业结构和就业机会。
（3）对周边居民的生活环境影响
项目能源站选址在公共绿地和城市防护绿地内，远离居民生活聚居区，并且能源站多为地下建筑物，能够有效避免对周边居民生活环境的影响。本项目充分合理地利用了土地资源。采用下沉广场和景观绿化掩蔽，不破坏原有市政景观规划。
六、典型经验和做法
提高能源的综合利用效率是当下我国能源发展不能回避的问题，目前国际上能源综合利用率的平均值在50%左右，丹麦等国可达到70%以上，而我国的能源综合利用率仅为37%。我国在能源的综合利用上效率较低，提高能源的综合利用效率刻不容缓，而区域能源技术的应用发展为能源综合利用效率的提高指明了方向。
近年来，由于暖通空调行业的快速发展，由分散式供能向集中供能，现又向区域供能发展，已形成一种趋势。与此同时，随着热泵技术的应用，冷热电三联供技术的快速发展，使得能源的利用更加合理高效，使得更多低品位的能源得到开发利用。
本项目采用以市政热源、电能、天然气、可再生能源等多种能源形式相结合的复合型能源，并通过多能源站互联的形式，极大地提高了系统的稳定性和可靠性。同时采用区域能源系统有效减少了用户侧的设备和人员投入、管理，很大程度上降低了能源系统出现安全事故的概率。项目建成投产后将成为能源梯级利用、可再生能源规模化应用的国家级典范，具有重大的推广价值和社会意义。
（1）利用室外大管网进行蓄能，充分利用低谷电。
（2）峰时通过流量调节减少机组运行负荷。
（3）通过负荷预测、动态调整，实现供需平衡。
七、问题和建议
（一）问题
（1）配套优惠政策有待加强，为推广地热能等可再生能源利用，应给予蓄能电价优惠或补贴，进一步促进可持续发展。
（2）区域能源系统未纳入到园区规划，在市场开发过程中，部分用户已经建设或采用其他能源形式，造成区域能源系统负荷使用指标低，也造成资源浪费。
（二）政策需求
（1）采用区域能源作为“招商引资、土地出让、规划报建、项目立项、建设监管及规划验收”等环节的重要审核和监管内容。
（2）政府相关部门和上游能源供应单位为区域能源项目出具配套优惠政策，将区域能源项目作为市政基础配套设施纳入到城市大建设中，取得合理的水、电、燃气优惠价格，政府相关部门制定接入及使用价格，如能源价格发生较大波动，政府给予必要的用能补贴，以保护用户利益。
（3）贯彻落实国家低碳、生态、节能、环保的发展理念，避免重复投资造成资源浪费，政府相关部门在已建成的区域能源覆盖片区，将接入区域能源系统纳入土地出让条件内。
（4）以“善于用市场逻辑谋事，用资本的力量干事，尊重和强化企业的市场主体地位。”为主导思想，按照“政府主导、统筹规划、分步建设、市场运作”的原则，由政府相关部门鼓励新开发城区推广地源热泵等新能源技术，建设集约型能源站为区域内统一供能。
（5）在实现“碳达峰、碳中和”双碳目标路径中，进一步凸显新能源系统的优势，由政府相关部门将区域能源纳入园区规划中。
（6）在碳指标确定过程中，明确区域能源系统碳指标计算方法，进一步给予碳交易优惠政策，推广区域能源系统发展。
（三）建议
（1）利用可再生能源系统的供热基础设施建设纳入大建设，缓解企业经营困难，为“碳达峰、碳中和”双碳目标早日实现奠定基础。
（2）加大地热能开发和重视程度，促进能源规划落地实施，出台相关能源政策，保护区域能源项目，鼓励使用地源热泵等新能源项目推广应用，逐步形成开发有度、市场有序的良好局面。
（3）加大资金支持，促进地热产业可持续发展，对利用地热资源项目的前期投入建设和技术研发等给予适当资金补助。
（4）夏热冬冷地区区域能源规模建议控制在100万平方米，供能区域在3km以内。
（5）建议以地源、水源等可再生能源热泵作为区域能源的基础能源形式，根据用户业态特点配置蓄能系统，辅以太阳能、天然气等为补充，热泵系统建议按照区域能源总负荷合理配置，在60%左右比较经济。
（6）用户开发注意用户用能时间的互补，减少蓄能设备的投入，提高系统的运行效率，比如公建和住宅，学校和其他用户。
（7）能源站建设结合用户的建设时序分期实施。
（8）夏热冬冷地区兼顾夏天制冷与冬天供暖需求，与传统暖气片末端不同，用户末端一般为风机盘管形式（也可辅以地暖保障冬季供暖），以各种形式热泵为基础能源的区域能源站建议冬季供暖温度在45℃-50℃之间，辅以燃气锅炉调峰，如此可在保障用暖需求下，实现能源站节能性、环保性最大化。
