

第三篇 实践篇

三、典型项目案例
4.项目4:山西双良绿色能源岛项目
(1)项目概况
科创城1号绿色能源岛是山西双良集团投资建设的联合能源供热项目。该项目基于“西温庄地热田”的地热能优势,采用了地热能+太阳能、风能、空气能等多种清洁能源联合供能模式。其中深层地热能占总体能源的70%,太阳能、风能、空气能等其他能源占30%。应用了包括超长重力热管取热技术、中深层地热水取热技术、太阳能光伏技术、太阳能光热技术、空气源热泵技术等13种新能源技术,实现了在不同时间段、不同气温条件下,通过不同能源的匹配,达到经济、环保、安全运行的目标,是山西双良“立体取能、多能互补”用能理念的具体实践。
(2)主要技术及创新点
1)应用超长重力热管相变取热技术
山西双良与中科院广州分院联合研发了第五代新型地热能利用技术——超长重力热管相变取热技术,该技术是目前国内地热能利用方面最先进的技术,也是国家五部委政策鼓励的地热能开发技术。
这项技术是一种全新的“无泵式、密封式、无干扰井下换热”地热开采技术,通过在地下数千米深的干热岩层中钻孔,置入密闭的超长重力热管,吸收地热能,产生蒸汽,用来发电、供热。整个取热过程无需水泵驱动,不抽取地热水,管内介质不与地下水或岩层接触。可最大程度减少对地下土壤、岩层和水体的干扰,确保地下水量不减少、水位不下降、水质不降低,避免对地下水资源和环境造成损害。而且导热效果好,取热量大,可利用程度高,节能不耗电,被誉为地下超级锅炉。这项技术最大的优点是不受地域限制,不需要地热水,只要地热井达到一定深度,便可通过特制设备提取地热能,用于供热、发电。有效解决了部分地区地热水难以回灌和地热能取热效率低的技术瓶颈,也是加快化石能源替代,实现双碳目标的又一条重要路径。

图3-15超长重力热管技术示意图
2)应用5G大数据智慧供热平台,实现智慧供热
山西双良结合目前的5G技术和人工智能应用,以实现用户舒适满意、系统安全可靠、能源利用高效、低碳清洁经济的总体目标,研发了5G大数据智慧供热平台。
该平台将信息系统与供热物理系统深度融合,通过自动化对温度、压力、频率、能耗等数据进行采集,并按照预设逻辑实现电动阀门、水泵、锅炉、热泵等设备的自动化控制;在各热力系统的自控网络基础上提升智能应用,实现了全面监控、数据分析、负荷预测、智能调度、告警管理等功能,并通过全面监控系统实现源、网、站、户一体化管控;通过智能调度系统能够根据末端用热变化及时调整热力站和热源的控制,避免热源过量供热,降低热量不均衡度,实现供热生产的全过程优化控制;运行分析系统从热源、热力站和建筑物的监控系统中取得原始运行数据进行科学分析,生成各种分析报表和图表,形成供热系统能耗管理、质量监测和评价体系,同时总结供热规律,制定供热运行调度方案,适时调整供热系统运行。
此外,根据不同用户的需求,平台的功能可通过大屏、PC和手机APP等多种形式和用户之间进行交互,发挥出智慧供热生产运营系统的最大价值。

图3-16基于5G大数据平台建设的全国调控指挥中心
3)多种能源优化组合,高效匹配,联合应用
绿色能源岛应用了13种新能源技术,可根据不同的时间不同的温度情况进行合理的能源匹配。如在初寒和末寒期,能源岛会通过能耗对比、质量监测和评价体系等分析,采用地热能+空气能的形式进行供热;在严寒期,能源岛会采用地热能+太阳能+储能的供热形式;如遇极端天气,能源岛会采用地热能+燃气调峰的供热形式。对于夏季制冷来说,能源岛主要应用的是地热能+空气能的形式;对于生活热水等供应方面,能源岛采用的是地热能+空气能+太阳能光热的形式。同时能源岛全年用电需求是通过太阳能光伏发电实现的。通过多种能源的优化组合,能源岛实现了精准调控,节能降耗,并最大程度保证了新能源应用的持续、稳定和经济性。
(3)项目运行效果
1)节能降耗情况
能源岛项目供热能力48.1MW,制冷能力48.1MW,实现供热面积106万平米,制冷面积106万平米。每年可节约标煤1.38万吨,减少二氧化碳排放3.4万吨,减少二氧化硫排放935吨,减少烟尘排放410吨,减少氮氧化物排放450吨,相当于植树造林1400亩。
2)社会效益
在双碳背景下,绿色能源岛项目一方面有利于生态环境的改善,降低碳排放量,满足人们对美好生活的需要;另一方面能源岛项目是对多能互补、联合供能的具体应用。它通过单一能源开发与多种能源互补应用、单一场景与综合场景并举的模式,构建了可再生能源多能互补、因地制宜、多元迭代发展新局面,为目前新能源的安全、持续、稳定应用提供了一个新路径。
(4)可推广性分析
绿色能源岛的建设,充分体现了“天上地下、立体取能、多能互补”的用能理念。项目因地制宜,对地热能、风能、光能、空气能等能源的十三种取能技术进行合理匹配、联合应用,有效提升能源的利用效率和经济性。而且项目技术成熟,供热面积大,运行稳定,供热质量有保障,安全环保,绿色低碳,为实现多种能源联合供热、清洁供热提供了示范和样板,具有很强的可复制和推广性。
(5)单位简介
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