城市區(qū)域能源是一種冷、熱、水、電協(xié)同作用的區(qū)域能源解決方案，其應(yīng)用早在一百多年前就已經(jīng)開始，但到目前仍有巨大潛力。

在上期中我們了解了區(qū)域能源的概念。那么為什么越來越多的城市開始重視區(qū)域能源供應(yīng)的建設(shè)?對比在遙遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)電后千里迢迢輸送到城市能源消費(fèi)者身邊，我們?yōu)槭裁从忠谧约旱纳磉吔鉀Q能源生產(chǎn)的問題?這樣會增加成本、讓城市的污染更為嚴(yán)重嗎?在這期區(qū)域能源系列中，您能了解它的諸多優(yōu)點(diǎn)，也能夠找到之前問題的答案。

國際能源組織(IEA)與華爾街日報(bào)在2011年針對能源轉(zhuǎn)型問題，對全球范圍內(nèi)45個(gè)城市的能源供應(yīng)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查報(bào)告的結(jié)論中高度肯定了區(qū)域能源對于接入可再生能源、提高能源效率方面的作用，認(rèn)為其是可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型的“基石”，實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的“良方”。除了從國家能源政策的角度出發(fā)外，以城市尺度考慮，甚至從能源終端消費(fèi)者的利益出發(fā)，利用區(qū)域能源技術(shù)都能獲得良好的收益。這體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

減少溫室氣體排放

在區(qū)域能源系統(tǒng)中可以使用非化石能源，這就是一種直接有效的減少一次能源消耗和二氧化碳排放的方法，通常能夠減低30%以上，并且保持能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

改善空氣污染

通過減少化石燃料消耗，減少二氧化硫、氮氧化物、顆粒物排放，從而減少室內(nèi)和室外空氣污染以及對周圍人群健康產(chǎn)生的負(fù)面影響，從長遠(yuǎn)看來甚至能夠減少空氣凈化設(shè)備支出和大眾醫(yī)療支出。

提升能源效率

通過合適的技術(shù)手段，特別在用熱需求和用電需求同時(shí)存在的地區(qū)，綜合能源效率能夠得到很大提高，甚至達(dá)到90%(芬蘭赫爾辛基熱電能源站的效率在運(yùn)行中達(dá)到了93%)。區(qū)域能源系統(tǒng)在低品位能源利用和能源互聯(lián)方面，對于提升能源效率，有自身獨(dú)有的優(yōu)勢。

1. 低品位能源利用

高品位能源指的是那些能夠達(dá)到較高工作溫度、較高熵的能源形式，比如燃?xì)廨啓C(jī)或者燃煤機(jī)組，都能產(chǎn)生超過300度的高溫蒸汽。這樣的能源如果直接利用在生活熱水、房屋供暖方面，就如同是“殺雞用牛刀”，將其高品位的溫度區(qū)間統(tǒng)統(tǒng)浪費(fèi)。這類的低品位能源需求完全可以用其它的技術(shù)形式來替代。

空調(diào)就是利用高品位能源(電力)驅(qū)動來獲得低品位熱能的典型例子。在某些氣候條件下(比如在迪拜)，空調(diào)能夠在城市電力消耗中占到70%的比例，對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)也造成了巨大的負(fù)荷，這在發(fā)展中國家尤為突出。發(fā)展區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)是讓低品位能源發(fā)揮用武之地的唯一途徑，這樣才能避免直接使用電力或者化石燃料來滿足低品位供熱供冷需求，利用區(qū)域網(wǎng)絡(luò)引入工業(yè)廢熱、熱電聯(lián)供、水源供冷等，實(shí)現(xiàn)低品位能源的利用。

2. 能源互聯(lián)優(yōu)勢

建設(shè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)除了能夠創(chuàng)造低品位能源的利用途徑外，也能充分發(fā)揮連入?yún)^(qū)域的能源設(shè)備，提高整體的能源利用效率。例如利用大容量儲熱設(shè)備，供冷/熱需求可以以小時(shí)、日甚至月為跨度轉(zhuǎn)移，使是生產(chǎn)側(cè)負(fù)荷曲線更為平緩，減低供冷/熱成本。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在有大容量儲熱設(shè)備的支持下，可以根據(jù)電力市場的價(jià)格，靈活調(diào)整發(fā)電計(jì)劃，同樣能保障供暖，這比建設(shè)電池儲能實(shí)現(xiàn)調(diào)峰更具成本優(yōu)勢。同時(shí)臨近的能源站借助區(qū)域網(wǎng)絡(luò)也能互相平衡負(fù)荷，從而減少對主干網(wǎng)絡(luò)的依賴和沖擊。

提高本地可再生能源利用效率

通過區(qū)域能源系統(tǒng)，不同消費(fèi)者的熱量需求可以匯總，達(dá)到可以利用可再生能源的規(guī)模。在這之前，在家庭或建筑層面不具有經(jīng)濟(jì)可行性。這種社區(qū)規(guī)模的方法使得能夠使用所有者合作，需求聚合，創(chuàng)造新的服務(wù)模式。目前歐盟范圍內(nèi)至少有20%的區(qū)域熱量來自可再生能源。在發(fā)展中國家，也可以利用現(xiàn)成的可再生能源，如垃圾填埋氣，用于區(qū)域能源用途。

在電力供過于求時(shí)，一些國家已經(jīng)開始使用區(qū)域供熱系統(tǒng)來利用多余的可再生電力(特別是來自風(fēng)能和太陽能)，無論是通過熱泵還是直接使用電加熱。在丹麥將可再生電力與熱電聯(lián)產(chǎn)和區(qū)域供熱相結(jié)合，現(xiàn)已成為該國能源政策的基石。當(dāng)可再生能源輸出較低時(shí)，即使沒有足夠的供熱需求，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠也可以提供電力，而將產(chǎn)熱儲存起來。

圖：丹麥風(fēng)電場

與丹麥類似的風(fēng)電利用也在我國內(nèi)蒙展開了試點(diǎn)。內(nèi)蒙作為風(fēng)電大省，受制于外送通道，棄風(fēng)的情況常年存在。特別是在冬季供熱需求增大時(shí)，熱電廠負(fù)荷增大，更阻礙了風(fēng)電上網(wǎng)消納。自2013年開始試點(diǎn)的風(fēng)電供暖，就是以風(fēng)電為電源，以電鍋爐替代燃煤鍋爐供暖，或者住戶直接安裝電暖氣采暖。目前，蒙東地區(qū)已有7家風(fēng)電企業(yè)參與風(fēng)電供暖試點(diǎn)，發(fā)電裝機(jī)為58萬千瓦，總供熱面積已經(jīng)增加到92.9萬平方米，一年可消納風(fēng)電約5000萬千瓦時(shí)。

保障能源供應(yīng)安全

隨著可再生技術(shù)變得更具成本競爭力，區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)能夠推動未開發(fā)的廢熱源、地?zé)岷吞柲軣岬燃夹g(shù)分階段開發(fā)和利用。這樣也不會將城市置于單一燃料來源的控制下，有助于保護(hù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)免受全球市場上化石燃料價(jià)格波動的影響。例如瑞典哥德堡在上世紀(jì)70年代石油危機(jī)后就開始建設(shè)區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)，目前已經(jīng)達(dá)到1300km、覆蓋60%城市居民的規(guī)模。大規(guī)模的供熱網(wǎng)絡(luò)建設(shè)使得多種替代能源供熱成為可能，通過廢熱利用，哥德堡已經(jīng)能滿足70%的供熱需求，而石油等化石燃料在其中的比例，已經(jīng)低至10%的水平。在原油價(jià)格頻繁波動的形勢下，替代能源能夠保障國家能源供應(yīng)安全，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

圖：哥德堡市能源結(jié)構(gòu)，通過完善的區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)，

石油(黑)、天然氣(灰)占比控制在較低水平

綠色經(jīng)濟(jì)

區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)加速能源資源在本地的消納，間接性地提高了當(dāng)?shù)囟愂铡Ｄ茉垂芫W(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)也為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造了更多就業(yè)崗位，還能減少在傳統(tǒng)供應(yīng)模式下考慮極端情況帶來的管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，從而降低建設(shè)成本。區(qū)域能源形成的綠色經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)是吸引政府關(guān)注和推進(jìn)該模式發(fā)展的源動力。