58.可再生能源在绿色生态城区中的应用与探索——以青岛中德生态园为例

可再生能源在绿色生态城区中的应用与探索——以青岛中德生态园为例张中秀，吕占志，吕红亮摘要：能源消费是碳排放和大气污染物排放的主要来源。

随着我国城镇化的快速发展，能源供应结构不合理、环境约束显著的矛盾日益突出，需要实现城乡建设模式的转变、能源利用的绿色化，推广可再生能源的规模化应用。

青岛中德生态园作为国家级绿色生态示范城区和国家新能源示范园区，在规划建设过程中，坚持了低碳环保、可持续发展的理念，结合绿色建筑推广和基础设施建设，对风能、太阳能、生物质能、地热能等本地可再生能源的利用进行了实践和探索，相关项目已经开始建设和投入运营，未来可再生能源利用率达到15%以上。

通过可再生能源的规模化利用，能源结构得到了进一步优化，实现了减少大气污染物排放、经济社会可持续发展，对其他新城新区的开发具有一定的借鉴意义。

关键词：可再生能源，绿色生态城区，青岛中德生态园，节能减排，应用探索1 引言随着城镇化的快速发展和生活水平的提高，我国城镇能源消费需求不断攀升，能源供应结构不合理、环境约束显著的矛盾也日益突出。

如何转变城乡建设模式，使城镇化快速发展的同时实现节能减排、提高城市的宜居性，已成为急需解决的重大社会现实问题[1]。

绿色生态城区最初是为了倡导在新建城区中因地制宜利用当地可再生能源和资源，推进绿色建筑规模化发展提出来的概念。

2012年10月，党的十八大报告提出把生态文明建设摆在总体布局的高度论述，着力推进“绿色发展、循环发展、低碳发展”。

绿色生态城区倡导人与自然生态的和谐共生理念，从自然环境、人工环境、基础设施、经济发展等角度出发建设新型城区（城镇），是落实“美丽中国、永续发展”战略的具体行动。

2013年3月，住房和城乡建设部发布《“十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划》，提出在自愿申请的基础上，确定100个左右不小于1.5平方公里的城市新区按照绿色生态城区的标准进行规划建设。

截至2015年，已有中新天津生态城、青岛中德生态园、无锡太湖新城、深圳光明新区、北京长辛店生态城等20余座新城新区获批国家级绿色生态示范城区。

此外，山东、湖北、安徽等地也积极推出了省级绿色生态城区的建设示范项目[2]。

可再生能源的规模化利用能够有减少化石能源消耗、优化能源供给侧结构，是实现经济社会可持续发展、改善城市大气环境质量的有效措施，也是绿色生态城区建设的核心内容之一。

青岛中德生态园作为国家级绿色生态示范城区，在规划建设过程中，对风能、太阳能、生物质能等可再生能源的利用进行了实践和探索，取得了较好效果。

2 绿色生态城区对可再生能源利用的要求《“十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划》提出大力推广可再生能源技术的综合应用，建立包括绿化率、可再生能源利用率、绿色交通比例、非传统水资源利用率等指标的绿色生态城区控制指标体系，进而制定新建区域控制性详细规划、建立绿色土地转让制度，将可再生能源利用强度、再生水利用率、建筑材料回用率等涉及绿色建筑发展指标列为土地转让的重要条件，指导绿色生态城区全面建设。

同时，鼓励有条件的地区对适合本地区资源条件及建筑利用条件的可再生能源技术进行强制推广[3]。

正在编制中的国家标准《绿色生态城区评价标准》在充分考虑绿色生态城区的特点以及绿色生态城区今后发展方向的基础上，将绿色生态城区评价指标体系分为土地利用、生态环境、绿色建筑、资源与碳排放、绿色交通、信息化管理、产业与经济、人文等八类指标。

可再生能源利用作为资源与碳排放方面的重要内容，对可再生能源利用规划编制和可再生利用率都提出了要求。

其中，可再生能源供应量占城区一次能源消耗的比例被划分为2.5%-5.0%、5.0%-7.5%、不小于7.5%三档进行打分评价[4]。

3 青岛中德生态园的可再生能源利用3.1 中德生态园简介青岛中德生态园是由中德两国政府合作建设的首个可持续发展示范合作项目。

园区于2011年3月选址，12月奠基，位于青岛西海岸国家新区北部、青岛国际经济合作区内，胶州湾高速公路南侧、小珠山风景区东北、牧马山生态通道北侧。

一期规划区面积11.6平方公里，拓展区面积29平方公里。

中德生态园在青岛市的位置中德生态园的发展目标是成为彰显中德合作的国际园区、倡导低碳环保的生态园区、促进产业转型的示范园区、推动研发创新的智慧园区、引领绿色生活的宜居园区，近年来先后被授予“国家综合标准化示范园区”、“国家绿色制造国际创新园”、“国家智慧城市试点城市”、“国家新能源示范园区”等荣誉。

2014年2月26日，中德生态园被住房和城乡建设部批复为“国家绿色生态示范城区”。

批复对中德生态园在资源节约、生态保护和低碳发展方面提出了明确的要求，其中可再生能源使用率不低于15%、绿色建筑比例不低于80%、公共建筑节能率超过65%、绿色出行比例不低于65%等。

根据批复要求，住房和城乡建设部将适时对申报园区的规划建设情况进行考核、评估和总结。

3.2 可再生能源资源情况根据《绿色生态城区评价标准》（征求意见稿），可再生能源主要包括风能、太阳能、小水电、生物质能、地热能和海洋能等，且只包括城区范围内安装或利用的可再生能源，不包括外电网中所包含的可再生能源贡献[4]。

据调查，本地可利用资源主要包括太阳能、风能、生物质能和地热能。

青岛地区全年太阳能辐射总量为5040兆焦/平方米，年平均日照小时数为2550小时，日照百分率达58%，属于太阳能资源分类的三类地区，光照条件较为充裕。

根据1985年-2014年胶南日照时数历年逐月统计值，黄岛地区平均全年日照时数为2345.1小时。

从自然资源上来说，中德生态园具有较好的太阳能利用条件。

青岛市位于风能资源丰富区，有效风能密度为254瓦/平方米，有效风能年平均时间达6485小时。

多风也是中德生态园的气候特点之一，全年平均风速5.4米/秒，1至4月份风速较大，7至9月份较小，最大风速可达32米/秒。

目前大唐电力在生态园南侧抓马山建设的风力发电场已经投运。

中德生态园地质以砂岩为主，0-30米为风化花岗岩，30-120米为砂岩，综合导热系数为1.464瓦/米摄氏度，平均容积比热为1.847兆焦/立方米摄氏度，较适合土壤源热泵的应用。

园区附近有河洛埠水库、东窑沟水库、山王西水库、山王东水库等，可适当使用地表水源热泵，但设计时应考虑湖水温度变化对生态环境的影响。

中德生态园建成后，农作物秸秆、畜禽类粪便等生物质能源资源数量很少。

可用的生物质能主要来自周边两个生物质热电厂的热水和蒸汽。

其中，西海岸生物质热电厂位于黄岛区王台镇、规划区西部，现状装机规模为2×75蒸吨燃锅炉配2×15兆瓦抽凝式发电机组，以秸秆为主要燃料，每年可发电1.7亿度、供蒸汽65万吨，未来该厂还将扩建二期工程；恒源热电厂位于规划区南部，是青岛市首批清洁发展机制（CDM）项目，近期拟扩建一台150蒸吨生物质蒸汽锅炉，配套30兆瓦抽凝机组，增加对外供热能力300万平方米。

3.3 可再生能源利用规划在可再生能源利用方面，中德生态园先后编制了生态园指标体系、能源规划、资源保护和生态建设规划、绿色建筑专项规划、基础设施专项规划等规划，对可再生能源的利用方式和利用规模进行了研究和探索。

根据规划，未来中德生态园可再生能源利用率将达到15%-20%，满足绿色生态城区规划建设和考核的要求。

可再生能源利用量中，生物质能占49%、太阳能占27%、风能占23%，地热能占1%。

青岛中德生态园规划能源结构图可再生能源利用采用集中与分散相结合的方式。

其中，太阳能光伏利用规模达到60兆瓦，年发电量为0.79亿千瓦时，太阳能光热年利用总量为0.74亿千瓦时；风电场装机容量49.5兆瓦，风光互补路灯利用风能2兆瓦，风力年发电量为0.98亿千瓦时；利用西海岸生物质热电厂和恒源生物质热电厂电力1.65亿千瓦时、热能0.84亿千瓦时；地热能的主要利用方式是土壤源热泵和水源热泵，每年节电318万千瓦时。

未来规划区内原则上不再使用燃煤，终端能源消费以电力、天然气和清洁供热为主。

其中电力以市政供应为主、本地分布式能源和可再生能源供应为辅；供热以天然气（含分布式能源和燃气锅炉）及生物质清洁供热为主，高效电力设施为辅；推广电力、天然气等交通工具清洁用能，公共交通清洁能源率达到95%以上。

通过可再生能源的规模化利用，能源结构得到了进一步优化，对于提高能源利用效率、减少大气污染物排放、实现可持续发展具有重要意义。

3.4 实施效果与保障措施风能利用方面，大唐抓马山风电场已经建成投运，园区内用于道路、广场的风光互补路灯正在开展建设，部分路段已经投运。

已投运的大唐抓马山风电场生物质能利用方面，西海岸生物质热电厂已经投入运行，燃料主要为花生壳、树皮、秸秆，向园区供电的电缆线路和供热管道正在规划建设中。

太阳能光热利用方面，根据绿色建筑建设要求，居住和商业建筑全部安装了太阳能热水系统。

根据青岛市《关于在民用建筑工程中推行太阳能热水系统应用技术的通知》和《山东省民用建筑节能条例》，具备太阳能利用条件的新建建筑，应当采用太阳能热水系统与建筑一体化技术设计，并按照相关规定和技术标准配置太阳能热水系统。

《中德生态园绿色建筑专项规划》提出，太阳能热水系统应满足居住建筑90%和公共建筑50%的生活热水需求量，辅助能源为分户电加热或燃气加热。

目前，弗莱社区、德国企业中心已建成总装机规模约4.9兆瓦的分布式太阳能集热项目，为15个居民社区及德国企业中心入驻企业提供可靠的生活热水。

太阳能光伏利用方面，优先利用工业厂房、其次是连片的商业建筑或医院等屋顶安装光伏发电设施。

通过片区控制和内部平衡，实现规划区内同步安装光伏发电设施或预留安装条件的工业屋顶面积占比达到30%以上。

引进专业的能源服务公司，完善运营机制，统筹开发和利用园区的太阳能屋顶、光伏设施、发配电设施等资源。

目前，生态园管委会已与浙江正泰新能源开发有限公司签订光伏发电项目投资合作协议，未来将进一步深入开展工作。

中德生态园新奥能源运营中心的屋顶光伏利用地热能利用方面，地源热泵已在青岛中德生态园体验运营中心、生态技术展示中心、德国企业中心、中德生态小学等多个项目应用，总装机规模约1.5兆瓦；被动房技术体验中心、中德职业教育能力中心等项目地源热泵系统也正在进行建设。

另外，中德生态园1号、2号分布式能源站已经投产并实现联合运营，成为省内首个运行的微网项目，为下一步推广实施智能微电网技术奠定了良好基础。

4 结语能源消费是碳排放和大气污染物排放的主要来源。

未来要在城镇化快速发展的同时实现城市的宜居，必须要解决能源利用的绿色化，推广可再生能源的规模化应用，在满足经济社会发展的前提下，尽可能减少能源消费总量，优化能源消费结构，减少能源消费对环境的影响。

2014年，中共中央、国务院印发的《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》提出加快建设可再生能源体系，提高可再生能源利用比例，到2020年，城镇可再生能源消费比重达到13%以上。