浅谈国土空间背景下燃气分布式能源站布局研究

浅谈国土空间背景下燃气分布式能源站布局研究摘要：能源与生态成为我国现阶段发展过程中亟待解决的重大问题。

集中供热作为城市市政基础设施的重要组成部分，针对部分城市燃气分布式能源站建设实践，从分布式供热热源点及管网规划的科学性，更好的指导规划区域内供热设施的建设等方面对其进行总结和归纳，对我国小型工业园区及周边配套居住及商业区域供热工程建设提供一些借鉴和参考。

关键词：分布式能源站集中供热热源点供热管网0 引言近年来，伴随社会经济高速增长，能源问题日趋紧张，环境问题日益突出，二者成为我国现阶段发展过程中亟待解决的重大问题。

集中供热作为城市市政基础设施的重要组成部分，不仅能为城市生产和生活提供稳定、可靠的高品质热源，提升城市居民生活品质，且可以节约能源利用，减少因供暖燃烧产生污染的介质对环境造成的污染，围绕部分城市燃气分布式能源站建设实践，从分布式能源站供热热源点及管网规划的科学性，更好的指导规划区域内供热设施的建设等方面对其进行总结和归纳，以期对我国小型工业园区及周边配套居住及商业区域供热工程建设提供一些借鉴和参考。

1 国家政策背景1.1《大气污染防治行动计划》2013年，国务院印发了《大气污染防治行动计划》，要求加强工业企业大气污染综合治理［1］。

全面整治燃煤小锅炉。

加快推进集中供热、“煤改气”、“煤改电”工程建设。

在供热供气管网不能覆盖的地区，改用电、新能源或洁净煤，推广应用高效节能环保型锅炉。

1.2《能源发展“十三五”规划》2016年，国家发展改革委、国家能源局印发了《能源发展“十三五”规划》，提出了节约低碳，推动能源消费革命：全面实施散煤综合治理，逐步推行天然气、电力［2］、洁净型煤与可再生能源等清洁能源来替代散煤利用。

1.3《打赢蓝天保卫战三年行动计划》2018年，国务院印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，要求深化工业污染治理，完善集中供热设施，积极推广集中供热［3］。

行动计划提出了开展燃煤小锅炉淘汰综合整治力度。

原则上不再新建单台供热规模35蒸吨/时以下的燃煤锅炉，其他地区原则上不再新建10蒸吨/时以下的燃煤锅炉［4］，65蒸吨/时及以上规模燃煤锅炉全部完成节能和超低排放改造；城市建成区生物质锅炉实行超低排放改造。

1.4《2019年全国大气污染防治工作要点》2019年，生态环境部办公厅印发并发布了《2019年全国大气污染防治工作要点》，开展锅炉综合整治。

加大燃煤小锅炉淘汰力度，重点区域加快淘汰35蒸吨/时以下燃煤锅炉，推进65蒸吨/时及以上燃煤锅炉实施超低排放改造［5］，推进燃气锅炉低氮燃烧改造。

2 分布式能源站规划思路2.1坚持“以国土空间规划为基础，与专项规划相融”的原则。

以科学发展观为指导、国土空间规划为基础，分析小型工业园区及周边配套居住及商业区域供热现状，注重与所规划区域内各项专项规划等相协调，充分考虑本地区的社会经济发展水平，编制切合实际、操作性强、具有指导意义的供热专项规划。

2.2坚持节约能源和环境保护等基本国策，符合社会主义市场经济的要求。

贯彻《中华人民共和国节约能源法》《节约能源管理暂行条例》及地方节约能源相关政策条例，执行国家对能源开发和节约并重、把节约放在第一位的方针；贯彻加强控制大气污染的政策，有计划淘汰高污染的燃煤锅炉，提高集中供热的覆盖率。

合理利用符合环境保护的能源资源，发展供热事业。

2.3坚持“统一规划、因地制宜、以热定电、优化整合”的原则。

以满足工业、公共设施和城市居民生活用热的需求为主要目的，结合近期和远期热负荷需求，适度超前。

2.4以合理的供热半径确定分布式能源站热源点的服务范围原则。

分布式能源站供出蒸汽供热半径一般为5公里，如采用高效保温材料、改进保温技术、采用高效绝热管托、利用旋转补偿器等新技术，可适当扩大供热服务半径。

3 案例借鉴启示3.1浙江德清天然气分布式能源站该项目位于浙江德清经济开发区中国联通浙江德清数据中心内，装机规模为9台4.3MW级燃气内燃机组，配备9台4.65MW级烟气—热水溴化锂空调、9台4.57MW离心式电制冷冷水机组及11台1.8MW级柴油发电机。

该工程于2017年10月首批4台机组投运，2018年全部机组投运。

该工程建设将依据“安全可靠、成熟先进、节能环保”的原则，采用“冷电联供”方式，实现节能减排，将中国联通浙江德清数据中心打造为节能环保、可靠性高的数据中心。

图浙江德清天然气分布式能源站（实景图）3.2苏州中心地下天然气分布式能源站苏州中心体量113万平方米的超大型城市共生体，苏州中心每天的能量需求达到了48×104kWh(冷量)，按照2P的家用空调来算，相当于要9.5万台同时工作。

苏州中心设置在地下的5000平方米DHC集中能源中心，为113万平方米的地块制造源源不断的冷源和热源，满足大体量、复杂化的能源需求。

总制冷量约21000RT，总供热量为38400kW。

绿色技术：冷源上主要采用了冰蓄冷系统集成技术，同时通过系统移峰填谷。

这两项技术都给绿色建筑标准做了良好的示范作用。

能源输送通道：地下能源站作为“能源心脏”，综合管廊作为“能源血管”。

下图红色部分为产生的冷、热介质通过综合管廊像血液经过血管一样，流至苏州中心各个地块角落。

3.3北京中关村广场区域冷站北京中关村广场是中关村科技园的核心区，总占地面积51.44公顷，中关村广场拥有高密度的商业建筑群及亚洲最大的地下环廊。

投资1.1亿元人民币建造的国内首家区域冷站——中关村广场冷站开始全面投入使用，广场内的家乐福中关村店、中关村广场地下空间、中关村金融中心、利德国际大厦等区域建筑群的用电总负荷将为此减少一半。

区域冷站采用冰蓄冷方式，有效平衡昼夜电网负荷，对城市用电高峰段起到削峰作用，改善电力生产效率。

冷站采用的区域供冷方式，还可以让单体建筑不用自建冷站，从而消除人们反感的大楼内制冷设备产生的噪声、振动和水雾等，改善大楼的使用环境［6］。

4 供热工程规划4.1供热方式分析城市供热方式主要分为集中供热及分散供热两种。

（1）集中供热集中供热主要为燃煤热电厂供热、燃气热电厂供热、燃煤集中锅炉房供热、燃气集中锅炉房供热、工业余热供热、低温核供热设施供热、垃圾焚烧供热等，一般指热源规模为3台及以上14MW或20t/h锅炉，或供热面积50万平方米以上的供热系统。

集中供热的特点之一是建设集中的热源、管网，限制和取代分散的、小型的、低效率的锅炉，从而达到节约能源、保护环境、使用方便的目的，较适用于常年性热负荷相对稳定的开发区或工业区，但存在管网敷设范围较广，一次性投资较大。

一般集中供热载热介质为蒸汽或热水，通过供热管网由集中热源向整个城市或其中局部区域的用户供应生产及生活用热。

集中供热热源点较为集中，供热量较大，便于进行热网的综合管理和调度。

（2）分散供热分散供热主要为分散燃煤锅炉房供热，分散燃气锅炉房供热、户内燃气采暖系统供热、热泵系统供热、直燃机系统供热、分布式能源系统供热、地热和太阳能等可再生能源系统供热等，一般指供热面积在50万平方米以下，且锅炉房单台锅炉容量在14MW或20t／h以下的供热系统。

分散供热，就是需供热用户自行建设供热设施满足生产生活用热需求。

以往城镇分散供热，大部分均为自行建设的燃煤小锅炉，容量基本在4吨/时以下，也有少量燃油锅炉。

这些锅炉往往由于效率低下、自动化程度不高、管理不完善等原因，给环境造成了一定的污染。

近年来，随着天然气的进入，分散供热的方式有了很大的改变，天然气锅炉得到了普遍应用，环境污染情况得到改善，但是较集中供热相比，分散燃气小锅炉仍存在热效率较低，不够节能等缺点。

4.2供热方式选择小型工业园区及周边配套居住及商业区域的供热方式选择，需对集中供热、分散供热的投资、运行成本进行比较，结果如下表。

表集中供热、分散供热方式的投资、运行成本比较从供热方式的投资和运行成本看，对于有着稳定的生产热负荷、且规划区域内工业供热面积和民用供热面积大于50万平方米，实施集中供热优于分散供热，运行成本明显低于分散供热，其经济、环境、社会效益较为突出。

另外尽可能做到多热源之间设置供热联络管道，形成互联互通，以完善城市供热体系。

4.3热源确定原则热源是供热系统的核心。

一般区域规模较小的工业园区（聚集区）或城市综合片区范围内，生产性供热由分布式能源站实施集中供热，考虑到能源站的合理供热半径，从规划合理的角度出发，能源站宜置于负荷中心是较为合理的方案，可以节约大量投资、节省土地使用、节省日常运行费用、降低供汽成本。

使供热规划近期具有可操作性，远期具有科学性、合理性，符合国土空间总体规划的要求。

（1）统筹规划、合理布局以国土空间总体规划为基础，充分考虑小型工业园区及周边配套居住及商业区域重点发展片区，与城市用地布局相协调，以科学的供热服务半径为依据，合理布局热源点。

（2）集中供热、以热定电严格执行国家环保政策，大力发展清洁能源供热，坚持遵循集中供热原则。

在规划集中供热区域内，应逐步建设供热管网、拆除小锅炉，削减大气污染物排放量，达到节能减排目的。

热电厂的建设以供热为主，以热定电，供热优先，保证和满足工矿企业对供热的需要。

（3）规模适度、经济高效各分布式能源站建设规模应根据热负荷特点，并在满足规划期热负荷需求的基础上，结合规划范围内近远期热负荷规模的需求来确定。

在技术经济合理的前提下，分布式能源站的热源应尽量集中，覆盖面积尽可能大，新增热源应积极采用先进技术和先进设备，提高热源点热效率。

4.4供热管网规划（1）热网规划路由走向应尽可能靠近热负荷密集区，力求短直，避免长距离穿越没有热负荷的地段。

并考虑热负荷的实际运行时波动，为规划负荷留有余地。

（2）管线宜沿河边和次要道路布置，并结合城市道路建设安排以及其它市政基础设施管网的建设情况，按规划及建设部门统筹协调安排，不宜跨越或少跨越城市主干道和繁华地段［7］，减少对铁路、轻轨、高速公路、快速路及河流等的穿跨越工程。

（3）蒸汽管网规划采用单管加联络管系统，管道走廊一次规划，分期敷设。

尽量利用原有供热管网，进行挖潜改造和扩建。

在工业区范围内采用低支架架空敷设，路由宽度控制1.5米，生活性用地范围内采用综合管廊或埋地敷设，埋地敷设时供热管道路由宽度控制1.0米。

管道过河经规划批准后可以采用上跨敷设。

5 结论对我国小型工业园区或城市综合区域供热工程建设优先建议采用燃气分布式能源站，总结其主要优势主要以下四点：5.1能源综合利用率高由于热能、冷能随传输距离的增大，能量损耗加大；在现状技术水平下，冷热电三联供由于建设在负荷中心区域，不但可以获得40%左右的发电效率，还能将中温废热回收利用供冷、供热，其综合能源利用率可达80%以上。

另外，与传统长距离输电相比，它还能减少6-7%的线损［8］。