滕小果：北京城市副中心6#能源站绿色能源耦合案例

编者按：“第二十届中国分布式能源国际论坛”于2024年10月29日在北京召开，本次大会由由中国能源研究会指导，中国能源研究会分布式能源专委会、中国能源网主办。会上，北京燃气能源发展有限公司副经理滕小果做了主题为《北京城市副中心6#能源站绿色能源耦合案例》的报告。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

非常感谢主办方提供这次机会，让我们有机会分享北京城市副中心6号站的绿色能源耦合案例。

北京城市副中心6号站的项目，大致供能面积12个地块，总面积大约56万平方米。项目要求实现60%的可再生能源装机比例，并确保总的可再生能源供应量超过80%。为此，我们制定了多能协同智能耦合的方案，该方案优先考虑利用可再生能源，即地源热泵，并将其与三联供系统进行耦合，同时辅以普通能源的补充。

冬季供暖主要由三个核心供能系统构成。最上层是6台地源热泵系统，它们与蓄能水池协同工作，其中蓄能水池主要用于储存可再生能源产生的热能。中间部分是天然气的冷热电三联供系统，而下层则是作为补充的燃气锅炉。

夏季的制冷情况主要分为两个，一个是地源热泵供冷，另一个是天然气三联供系统。

整个耦合过程中突出讲一个亮点，如何将燃气三联供和地源热泵耦合起来，正常的地源热泵在北京市运行时是在寒冷的季节，如果地热取得较多，地温降下来时，容易产生停机保护，与三联供耦合之后，把三联供剩下的烟气，大概80摄氏度的烟气和地源热泵的进水进行耦合，相当于提升了地源热泵系统整体的能效，同时也避免了停机保护。

我们对整个温度区间进行了合理的梯级利用规划。对于宝贵的天然气资源，我们采取了以下策略：在温度超过1000摄氏度的阶段，主要用于发电;而在1200～500摄氏度区间内，主要用于供热和供冷;当温度降至180摄氏度以下时，则进行低温供暖。

我们将锅炉产生的烟气和发电机的余烟与地源热泵的进水进行了耦合处理，有效地将烟气的温度降低到了30摄氏度以下，因此在冬季运行时，不会出现白烟。

鉴于整个系统的复杂性，为确保项目的顺利运行，我们对运行策略进行了多轮探讨，最终制定了25种运行策略。这些策略通过智慧平台实现了实时的优化调度。自2020年正式供能以来，项目整体能效表现优异。通常，行业标准中地源热泵制热的效率约为3.0%，而该项目在主要依赖地源热泵运行的情况下，系统能效高达5.23%。

我们对项目实际的碳排放情况进行了综合对比分析，主要考虑了三种方案：一是我们当前采用的多能协同智能耦合系统，二是单独采用地源热泵系统，三是常规的供能系统。经过智慧运营平台的精细管理，我们当前系统的碳排放总量为1.07。相比之下，如果单独采用地源热泵系统，碳排放量为1.16;如果采用常规的锅炉加电制冷系统，碳排放量则高达1.38。因此，我们当前的系统是这三种方案中最低碳的一种形式。

目前，北京市外调绿色电力的比例约为30%。展望未来，当北京市外调绿电比例提升至44%时，实际上我们现在的能源系统，本地燃气发电仍然是北京市超低碳电力的主要来源，也就是北京市的燃气发电依然是最高效的。

最后，总结一下该项目的几大亮点：

第一，在可再生能源的利用上达到最大化，通过采用地源热泵与水蓄能相结合的方式，成功实现了60%的整体可再生能源装机比例。

第二，在热效率的提升上取得显著成效。

第三，最大化提升了输配效率，整个系统采用了二级系统，并且引入高效仿真的能源系统，打造了数字双胞胎系统，进一步提升了运营效率。