一、項(xiàng)目基本情況

項(xiàng)目名稱：昌平區(qū)中鋁科學(xué)技術(shù)研究院二期地源熱泵系統(tǒng)工程。

項(xiàng)目類型：可再生能源供暖（制冷）項(xiàng)目。

建設(shè)規(guī)模：項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積115017㎡，總建筑面積224800㎡。建筑為高層民用公共建筑，共7棟辦公樓，主要功能為科研及配套服務(wù)工程。本次建設(shè)的二期能源站工程供能范圍為2#～7#樓，總建筑面積約為13.48萬㎡。

項(xiàng)目總投資：1863萬元（市政府固定資產(chǎn)投資558萬元

建成運(yùn)行時(shí)間：于2021年9月建成投入使用，至今已正常運(yùn)行4個(gè)周期（包含2021－2022年度供暖季、2022年度制冷季、2022－2023年度供暖季及2023年度制冷季）。

所在地能源供應(yīng)消納條件：

從能源供應(yīng)消納條件，昌平區(qū)未來科學(xué)城依托良好生態(tài)基底吸引產(chǎn)業(yè)和人才，建設(shè)北京國(guó)際科創(chuàng)中心樞紐型主平臺(tái)，主動(dòng)踐行國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略，聚焦建設(shè)具有國(guó)際影響力的能源谷，加快打造北京低碳創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)新高地，形成了產(chǎn)業(yè)集群和發(fā)展優(yōu)勢(shì)，有一定的能源供應(yīng)消納條件。

從群眾收入水平，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局昌平調(diào)查隊(duì)消息，2023年前三季度，昌平區(qū)人均可支配收入繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。人均可支配收入48944元，同比增長(zhǎng)7.5%，收入絕對(duì)值在北京市十個(gè)郊區(qū)排名第一，增速北京市第二，高于北京市2.2個(gè)百分點(diǎn)。

可再生能源資源條件：北京市年累計(jì)太陽(yáng)輻照量達(dá)5600～6000MJ/㎡·a，接受太陽(yáng)能輻射總量約折合26億t標(biāo)準(zhǔn)煤，按照太陽(yáng)能資源區(qū)劃指標(biāo)屬于較豐富地區(qū)；項(xiàng)目所在地第四系厚度約為500m，且在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)125m深范圍內(nèi)鉆探時(shí)未鉆穿第四系，淺層地?zé)崮?/a>豐富，屬地源熱泵適宜區(qū)。

生態(tài)環(huán)境敏感因素：生態(tài)環(huán)境提升拉動(dòng)土地增值和產(chǎn)業(yè)聚集，反哺生態(tài)建設(shè)，打通了綠水青山與金山銀山間的雙向轉(zhuǎn)化通道。守護(hù)綠水青山，高水平保護(hù)溫榆河綠色空間；提升綠水青山，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)低碳園區(qū)；打造金山銀山，高質(zhì)量發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)；反哺綠水青山，高品質(zhì)培育生態(tài)產(chǎn)品。

二、技術(shù)路線及工藝流程

1. 負(fù)荷情況

本項(xiàng)目能源站滿足2#～7#科研樓制冷供暖需求，樓內(nèi)用能場(chǎng)景即房間功能包括科研用房、會(huì)議室、餐廳、廚房等，夏季空調(diào)冷負(fù)荷10656kW，冬季空調(diào)熱負(fù)荷7221kW，地板供暖負(fù)荷581kW，內(nèi)區(qū)冷負(fù)荷920kW。

2. 技術(shù)路線

技術(shù)思路：針對(duì)政策導(dǎo)向、項(xiàng)目特點(diǎn)、資源條件、用能需求、能源價(jià)格、運(yùn)維成本等多因素綜合考慮，以充分利用可再生能源為原則，輔以其他能源形式聯(lián)合運(yùn)行的方式，通過構(gòu)建智慧能源管理平臺(tái)，打造安全穩(wěn)定、綠色低碳、高效節(jié)能的智慧能源系統(tǒng)，為業(yè)主在節(jié)能增效基礎(chǔ)上提升項(xiàng)目的整體品質(zhì)。

技術(shù)特點(diǎn)：本項(xiàng)目能源站采用“地源熱泵+冷水機(jī)組+市政熱力”的多能源系統(tǒng)，運(yùn)行策略通過本地自控系統(tǒng)及智慧能源管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。夏季總冷負(fù)荷10656kW，由“地源熱泵+電制冷冷水機(jī)組”承擔(dān)；冬季外區(qū)總熱負(fù)荷7802kW，由“地源熱泵+市政熱力”承擔(dān)；冬季內(nèi)區(qū)總冷負(fù)荷920kW，采用冷卻塔為冷源的供冷方式，最大限度利用天然冷源；共布置964口120m地埋孔。

3. 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)構(gòu)成和配置：能源系統(tǒng)主要設(shè)備有變頻螺桿式地源熱泵機(jī)組3臺(tái)、變頻離心式冷水機(jī)組2臺(tái)、離心式冷水機(jī)組冷凍水一級(jí)循環(huán)泵2臺(tái)、冷卻水循環(huán)泵2臺(tái)、中央?yún)^(qū)供冷冷卻水循環(huán)泵2臺(tái)、冷卻塔供冷板式換熱機(jī)組1臺(tái)、地暖板式換熱機(jī)組1臺(tái)、地源側(cè)循環(huán)泵4臺(tái)、地源熱泵系統(tǒng)夏季供冷一級(jí)循環(huán)泵3臺(tái)、地源熱泵系統(tǒng)冬季供暖一級(jí)循環(huán)泵4臺(tái)等。

能源轉(zhuǎn)換效率及系統(tǒng)性能：能源系統(tǒng)主要設(shè)備有變頻螺桿式地源熱泵機(jī)組3臺(tái)（單臺(tái)制冷量1552kW，制熱量1538kW）、變頻離心式冷水機(jī)組2臺(tái)（單臺(tái)制冷量2989kW）。

設(shè)備壽命：主機(jī)設(shè)備使用壽命均為15～20年。

4. 運(yùn)行情況

運(yùn)行時(shí)間：本項(xiàng)目于2021年9月建成，于2021年10月15日投入使用，至今已正常運(yùn)行4個(gè)周期（包含2021－2022年度供暖季、2022年度制冷季、2022－2023年度供暖季及2023年度制冷季）。

運(yùn)行效果：運(yùn)行周期內(nèi)主機(jī)、水泵、閥門等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，室內(nèi)溫度測(cè)定滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到業(yè)主及設(shè)計(jì)預(yù)期。

綜合能耗：

（1）供暖季能效能耗。1）供暖運(yùn)行。項(xiàng)目供暖季由地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)基礎(chǔ)熱負(fù)荷，由市政熱力承擔(dān)調(diào)峰熱負(fù)荷，能源消耗種類有熱力及電力。已運(yùn)行完畢的兩個(gè)供暖季，能源站年均供熱量887.17萬kWh，年均電耗218.54萬kWh，供暖季綜合能效4.06，項(xiàng)目單位面積供熱量指標(biāo)0.237GJ/㎡；2）制冷運(yùn)行。項(xiàng)目供暖季由冷卻塔板換機(jī)組承擔(dān)全部?jī)?nèi)區(qū)冷負(fù)荷，能源消耗種類僅有電力。已運(yùn)行完畢的兩個(gè)供暖季，冷卻塔年均免費(fèi)供冷量134.11萬kWh，年均電耗10.59萬kWh，冷卻塔供冷系統(tǒng)綜合能效12.67。

（2）制冷季能效能耗。項(xiàng)目制冷季由地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)基礎(chǔ)冷負(fù)荷，由冷水機(jī)組系統(tǒng)承擔(dān)調(diào)峰冷負(fù)荷，能源消耗種類僅有電力。已運(yùn)行完畢的兩個(gè)制冷季，能源站年均供冷量618.21萬kWh，年均電耗134.47萬kWh，制冷季綜合能效4.60，項(xiàng)目單位面積制冷耗電量9.98kWh/㎡。

三、經(jīng)營(yíng)模式

本項(xiàng)目投資方式為“自建自用”工程。本項(xiàng)目為中鋁科學(xué)技術(shù)研究院有限公司在國(guó)內(nèi)公開招標(biāo)昌平區(qū)中鋁科學(xué)技術(shù)研究院二期地源熱泵系統(tǒng)工程，北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司作為中標(biāo)單位承建地源熱泵系統(tǒng)以及能源站內(nèi)所有設(shè)備、管道、附件、電氣及自控等深化設(shè)計(jì)、采購(gòu)安裝、調(diào)試檢驗(yàn)、驗(yàn)收培訓(xùn)等工作后移交業(yè)主，屬“自建自用”工程。

能源收費(fèi)：本項(xiàng)目電價(jià)按國(guó)網(wǎng)北京市電力公司公布的代理購(gòu)電工商業(yè)用戶電價(jià)表，每月公布，每月變化；市政熱價(jià)依據(jù)京價(jià)（商）字〔2001〕372號(hào)、京發(fā)改〔2019〕1545號(hào)規(guī)定的本市城六區(qū)外的其他區(qū)域現(xiàn)行供熱銷售價(jià)格，本項(xiàng)目市政熱力按熱計(jì)量收費(fèi)，基本熱量為18元/㎡·供暖季，計(jì)量熱價(jià)為91.6元/GJ。

四、效益分析

1. 經(jīng)濟(jì)效益

運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，本項(xiàng)目地源熱泵多能耦合系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用約為582.15萬元，其中：夏季運(yùn)行費(fèi)用約為134.71萬元，冬季運(yùn)行費(fèi)用約為447.44萬元。相較于常規(guī)冷水機(jī)組+市政熱力系統(tǒng)，年均節(jié)費(fèi)90.58萬元，節(jié)費(fèi)率13.46%。

2. 環(huán)保效益

運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，本項(xiàng)目地源熱泵多能耦合系統(tǒng)運(yùn)行電耗約為353.00萬kWh，運(yùn)行熱耗26.44萬kWh（951.93GJ）。相較于常規(guī)冷水機(jī)組+市政熱力系統(tǒng)，年均節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤792.25tce，節(jié)能率62.95%，年均減排CO2約1956.85t，減排SO2約15.84t，減排粉塵約7.92t，并減少火電站相應(yīng)的污廢水和溫排水等對(duì)水域的污染，環(huán)保效益顯著！

3. 社會(huì)效益

加快發(fā)展可再生能源是是落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)任務(wù)的必然選擇，是推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展的新生動(dòng)力。分布式的、去中心化可再生能源供能方式，將會(huì)使得能源供給更加民主化、去中心化，更多地依賴于大眾的支持和參與，有利于減少對(duì)集中能源生產(chǎn)和供應(yīng)的依賴。

4. 政策補(bǔ)貼

本項(xiàng)目建設(shè)階段執(zhí)行北京市《關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步加快熱泵系統(tǒng)應(yīng)用推動(dòng)清潔供暖的意見》（京發(fā)改規(guī)〔2019〕1號(hào)）。2020年9月9日，中鋁科學(xué)技術(shù)研究院二期地源熱泵系統(tǒng)工程項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告獲北京市發(fā)展和改革委員會(huì)批復(fù)，發(fā)文為《關(guān)于昌平區(qū)中鋁科學(xué)技術(shù)研究院二期地源熱泵系統(tǒng)工程項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告的批復(fù)》（京發(fā)改（審）〔2020〕512號(hào)），市級(jí)批復(fù)項(xiàng)目總投資1863萬元，由市政府固定資產(chǎn)投資安排558萬元用于項(xiàng)目建設(shè)，其余資金由業(yè)主單位自籌解決。

五、突出亮點(diǎn)

1. 多能耦合

本項(xiàng)目以充分利用可再生能源為原則，輔以其他能源形式聯(lián)合運(yùn)行的方式，采用“地源熱泵+冷水機(jī)組+市政熱力”多能耦合系統(tǒng)，符合國(guó)家及地區(qū)政策導(dǎo)向。

該種多能耦合系統(tǒng)一方面充分利用地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行高效、環(huán)保型好的特點(diǎn)，承擔(dān)大部分建筑基礎(chǔ)負(fù)荷，節(jié)約能源系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用；另一方面，選用冷水機(jī)組、市政熱力等可靠的常規(guī)能源系統(tǒng)，保證建筑供能需求及供能品質(zhì)，使能源系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。

2. 精細(xì)設(shè)計(jì)

一方面，利用BIM軟件，細(xì)化能源站及室外地埋換熱系統(tǒng)等暖通專業(yè)圖紙?jiān)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/施工.html" >施工圖深化設(shè)計(jì)階段的幾何實(shí)體模型，應(yīng)用三維可視化技術(shù)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙范圍內(nèi)的各種管線布設(shè)與建筑、結(jié)構(gòu)等其他專業(yè)平面布置及豎向高程相協(xié)調(diào)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作，減少碰撞交叉，規(guī)避空間沖突，避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤傳遞到施工階段。

另一方面，通過調(diào)整地源熱泵和冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)間，保證地源熱泵埋管區(qū)域地下巖土體排取熱量平衡，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行；設(shè)置7個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)孔，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)埋管區(qū)域地溫場(chǎng)情況，為運(yùn)行策略優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

3. 核心控制

配置能源站群控系統(tǒng)，以綜合能效最高為目標(biāo)，對(duì)能源站運(yùn)行控制策略進(jìn)行定制化、精細(xì)化調(diào)適。通過最優(yōu)效率優(yōu)化算法、出水溫度重置技術(shù)、室外氣候補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)冷熱源側(cè)智尋優(yōu)；通過趨向濕球溫度技術(shù)、近最優(yōu)風(fēng)量比技術(shù)實(shí)現(xiàn)冷卻側(cè)智追隨；通過多泵臺(tái)數(shù)控制優(yōu)先技術(shù)、多泵頻率控制優(yōu)先技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸送側(cè)智適應(yīng)，打造高效能源站。

4. 管理集成

一方面，能源站內(nèi)配置本地智能控制系統(tǒng)，嵌入智能控制算法，用戶通過標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器直接訪問數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，在授權(quán)許可的范圍內(nèi)監(jiān)視、操作建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，界面直觀、易用、無需專門培訓(xùn)或查看操作手冊(cè)也可輕松使用。

另一方面，配置智慧能源管理平臺(tái)即可再生能源利用展示平臺(tái)，具有管理信息化、運(yùn)行智能化、能源智慧化、系統(tǒng)安全化、監(jiān)控實(shí)時(shí)化、創(chuàng)新多維化、數(shù)據(jù)多元化及界面多樣化等特點(diǎn)，滿足層級(jí)高效工作，實(shí)現(xiàn)智慧化展示和無人值守。

六、問題和建議

為更好地推廣指導(dǎo)各地做好可再生能源供暖（制冷）相關(guān)工作，為北方地區(qū)冬季清潔取暖，南方地區(qū)溫暖過冬、清涼度夏提供可復(fù)制的成熟方案，進(jìn)一步推動(dòng)可再生能源供熱在綜合利用、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)減碳方面的應(yīng)用，并帶動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展。為此，我司提出如下建議。

1. 制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，健全考核體系

完善、健全的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和方法是準(zhǔn)確了解掌握可再生能源建筑應(yīng)用狀況和制定發(fā)展規(guī)劃的重要基礎(chǔ)，建議盡快研究制定可再生能源建筑應(yīng)用評(píng)價(jià)體系，明確可再生能源建筑應(yīng)用的種類、用途、利用方式及節(jié)能計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)。建立健全可再生能源建筑應(yīng)用統(tǒng)計(jì)上報(bào)制度與考核體系，將可再生能源應(yīng)用指標(biāo)納入基層建筑節(jié)能管理部門業(yè)績(jī)考核體系。

2. 加強(qiáng)社會(huì)宣傳，提升社會(huì)意識(shí)

建立健全可再生能源宣傳推廣的工作機(jī)制，通過舉辦可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)論壇、出版可再生能源建筑一體化應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè)、建設(shè)“低碳社區(qū)”及“綠色建筑”示范、開辦“新能源網(wǎng)”、開展“綠色能源進(jìn)社區(qū)”活動(dòng)等多種方式，在全社會(huì)普及可再生能源利用的知識(shí)宣傳及技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)民眾綠色生活消費(fèi)理念，提高綠色能源利用意識(shí)。

3. 強(qiáng)化科研引領(lǐng)，提高技術(shù)水平

建立與科研院所、高等學(xué)校、大型能源集團(tuán)總部和研發(fā)中心的聯(lián)系溝通機(jī)制，加大對(duì)資源勘查、系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面的資金投入，積極引進(jìn)國(guó)外成熟的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，從本質(zhì)上解決應(yīng)用發(fā)展中的瓶頸問題、污染問題和監(jiān)控技術(shù)問題，建立技術(shù)含量高的示范性項(xiàng)目，提高技術(shù)起點(diǎn)。