国家能源局入编案例：北京城市副中心行政办公区复合式地源热泵供热、供冷系统工程

能源局入编案例

北京城市副中心行政办公区

复合式地源热泵供热、供冷系统工程

一、项目基本情况

项目名称：北京城市副中心行政办公区复合式地源热泵供热、供冷系统工程

项目类型：政府机关

项目规模：总建筑面积270万㎡

建设单位：北京华清地热能源投资管理有限公司

总投资：14.64亿元

建成运行时间：2017年1月实施，2018年10月底建成运营。

所在地能源供应消纳条件：本项目系统为政府办公使用，包括北京城市副中心行政办公室、多功能会议室、健身房和餐厅厨房等。

可再生能源资源条件：浅层地热能。

本项目采用地源热泵结合市政热力系统。

系统装机容量占比：

热源：地源热泵（58.0%）+蓄能（15.4%）市政热力（26.6%）。

冷源：地源热泵（69.4%）+蓄能（14.8%）+调峰冷源（15.8%）。

二、技术路线及工艺流程

1. 负荷情况

负荷情况：冬季热负荷140MW，夏季冷负荷160MW。

用能场景：北京城市副中心行政办公室、多功能会议室、健身房和餐厅厨房等。

用能需求：按末端要求能源站设置低热、高热、低冷、高冷等双热源、双冷源系统，满足楼内供暖、供冷要求。

其中：

冬季：北京城市副中心核心区建筑的A类建筑办公、会议等主要区域为保证其舒适性同时设有散热器系统（75/50℃）和风机盘管+新风系统（50/40℃）两套系统进行供热；B类建筑仅设有风机盘管+新风系统（50/40℃）系统。

夏季：北京城市副中心核心区建筑的办公、会议、健身房和餐厅厨房区域均采用分机盘管+新风系统进行夏季制冷。其空调采用温湿度独立控制系统（供新风的低温冷水温度为6/13℃；供干式风机盘管的高温冷水温度为14/19℃）。

2. 技术路线

技术思路：

根据能源规划方案，1#、2#能源系统均以地源热泵为主，其他清洁能源调峰和补充，考虑投资经济性及安全、环境的影响，选用三河热网作为冬季供热调峰热源，调峰冷源采用冷却塔+冷水机组系统，调峰冷热源的设置同时也是保持地下冷热平衡的重要措施。结合北京市商业峰谷平电价，考虑系统运行成本及冷热两用，设计水蓄能系统，同时降低热泵系统装机容量，增强了系统保障性。

技术特点及技术适用性：

（1）采用区域供冷（热）技术

区域供冷（热）就是在一个建筑群设置集中的能源站制备空调冷热水，再通过循环水管道系统，向各座建筑提供空调冷（热）量。这样各座建筑内不必单独设置空调冷热源，从而避免到处设置冷却塔和锅炉。由于各座建筑的空调负荷不可能同时出现峰值，因此主机的装机容量会小于分散设置时总的装机容量，从而减少主机设备的初投资。

（2）地源热泵+蓄能技术

项目利用浅层地热能为热泵机组的低位冷热源，使得供能系统具有效率高、能耗低的优点，属于可再生能源利用。

项目为了充分利用峰谷电价差，采用了水蓄能技术。即用电低谷时段（电费较低的时段）将空调系统的能量储存起来，在用电高峰时段（电费较高的时段）将储存的能量释放出来的热力过程。因此蓄冷（热）空调的意义从宏观上来讲，能平衡电网的负荷，充分发挥电站的发电效率；从空调用户的角度来讲，能充分利用不同用电时段的电费差价，节省大量的运行电费。采用蓄冷（热）空调系统可减少空调系统装机容量，同时可利用夜间廉价低谷电储存冷（热）量，满足在电力高峰期的空调负荷需要，节约系统运行成本。

（3）输送管网节能

输送管网的能耗大小是集中供能系统成功运行与否的重要一环。本项目采用了水蓄能技术，夏季采用大温差输送冷水（供回水温度为6/13℃），降低了管网的初投资和供能系统的输送能耗。

（4）变频泵技术

本项目用户侧输送二级泵采用变频方式，节约了输送能耗。在供能管网的输送方案上，根据项目特点采用二级泵形式，即在主机房内设置一级循环泵负担热泵机组（制冷机组）和主机房内管件阀门阻力损失，在用户入口侧设置二级泵组负担外网管路阻力和入口相关设备阻力，一级循环泵为定频泵，通过台数控制流量，二级泵为变频泵。采取这一方案的优点是可以根据各用户外网阻力不同配置不同的二级泵，二级泵采用变频措施跟踪负荷变化，而一级泵定流量运行保证热泵机组（制冷机组）的运行要求，采用二级泵技术避免了一级泵扬程过高输送能耗过大的问题，提高了管网输送效率。

3. 系统配置

设备的转换效率及系统性能：

设备寿命：

机房内相关设备使用寿命20年，地源热泵室外换热系统寿命与主体建筑同寿命。

智能控制：

建设智慧能源管控平台，包括能源站监控系统、二级子站监控系统、管廊监控系统、检査井监控系统、各站电能监测系统实行集中监视、管理和分散控制，并动态展示、控制、分析现行系统的运行和能源分配使用情况。

（1）GIS+BIM运维。BIM的三维可视化模型，可以轻松地查询、搜索、定位到其所需的设备，并且直观地了解到设备的全部信息。BIM系统使设备可视化、拟人化，具有感知功能，是一大技术亮点，这种3D的强科技感的效果，可以与用户产生更好的互动，创造更好的用户体。

（2）运行监控。内置机器学习算法，机器学习式智能控制针对能源站设计，实现对能源站空调系统、供热系统的智能优化控制，根据能源站的运行规律和负荷特点，构建了丰富的系统运行模式，灵活调整设备的启停和出力，在满足能源站舒适性要求的前提下，降低能源站的运行能耗，实现高效、节能、经济运行。

（3）关键绩效指标管理与在线诊断。实现对地能源站能源消耗行为的指标化、定量化管理；为能源站能源精细化管理，提供准确、权威的基础数据；使管理者可直观地了解能源站的能耗水平，以及存在节能潜力的方向，为明确节能目标、规划节能路径构建扎实的基础；从而更科学合理的来提升各能源站的能源利用效率。

4. 运行情况

能源消耗种类和数量：系统消耗能源为电、市政热力。本项目耗电设备主要有地源热泵机组、冷水机组、系统循环水泵、释能板换、板换机组等。

1#能源站主机设备

2#能源站主机设备

运行时间：该项目自2018年10月底正式运营，截止目前已完成5个供暖季、5个供冷季运行，正在进行2023－2024年供暖季运行。冬季供暖开始时间为10月底11月初，供暖结束时间次年3月底，日供暖运行时间为24h。夏季供冷开始时间5月初，结束时间9月底，日供冷运行时间供冷初期及末期为日间12h，其他时间段为24h供冷。

综合能耗：2022－2023年供暖季总用电量2186.3万kWh（折合标准煤2687t），市政热力用量88535GJ（折合标准煤3020t）（供暖面积173.1万㎡）。二者合计折合标准煤为5707t。与全部采用市政供暖相比节省标准煤4529t，节能效果显著。2022－2023年供暖季总供热量为30.0万GJ，其中地源热泵供热量为21.1万GJ，占70%，市政供热量为8.85万GJ，占30%。

三、经营模式

投资方式：企业自投，由北京华清地热能源投资管理有限公司投资建设。

价格政策：目前暂无针对可再生能源供冷、供热项目相关能源价格政策，电价采用电力市场化交易工商业电价，市政热力价格采用与热力公司协商定价。

收费模式：本项目暂未收费定价，临时收费按照供能建筑面积收费，冬季供暖暂按照40元/㎡，供冷暂按照与供暖同价收费40元/㎡。

经营方式：自主经营。

四、效益分析

本项目根据《关于印发北京市进一步促进地热两能开发及系统利用实施意见的通知》（京发改规〔2013〕10号）的有关规定，享受政策性补贴1.97亿元，其他资金由华清投资公司自筹解决。该项目的实施在经济、环保、社会方面效益显着。

（1）经济效益

本能源系统采用的地源热泵系统效率高，搭配蓄能系统，充分利用区域峰谷电价，节约了系统的运行费用，通过经济性分析，系统的经济性较好，与常规能源系统能耗费用节约30%以上。

（2）环保效益

本方案采用地源热泵系统+蓄能系统+二级泵系统，优先利用浅层地热能和深层地热能的可再生能源，充分发挥了地源热泵系统节能高效的特点，调峰热源也从外部以热水形式引入，区域内基本无污染物排放，方案节能环保。按照2022~2023年供暖季测算，年节约标准煤4529.42tce，节能率44%，年均减排CO2约11187.66t，减排SO2约90.59t，减排粉尘45.29t，按照一棵生长40 年的大树平均每年可吸收450kg二氧化碳计算，本项目目前可再生能源的应用相当于多种植24861棵树，可有效改善该区域的空气质量。

（3）社会效益

本项目作为北京城市副中心核心区的冷热源工程，充分利用了地源热泵这一可再生能源技术，本项目技术先进，节能环保，充分利用“地热两能”，为建设“近零碳排放区”起到了较好的示范作用，扩大了项目的影响力。

本项目根据《关于印发北京市进一步促进地热两能开发及系统利用实施意见的通知》（京发改规〔2013〕10号）的有关规定，该项目享受政策性补贴，2018年8月经市发改委评审后，给与固定资产投资补贴1.97亿元，其他资金由华清投资公司自筹解决。

五、突出亮点

（1）地源热泵系统项目区域能源站建设规模大，标准高。

本项目供能服务面积270万㎡，集中建设两个区域能源站，室外地埋管共计11082套。与分散式能源站相比，地源热泵系统设备集中设置，减少了设备总装机容量，提高了设备利用率，减少建设投资；冷热负荷相对稳定，降低了最大负荷值，系统能效高，运行费用节省；冷热负荷相对集中，室外土壤取、排热量更容易达到平衡，近几年运行数据显示项目从室外土壤中取热量与排热量的偏差在±5%以内。根据末端供能需求，冬季设置了高温热、低温热双热源系统，夏季设置了高温冷、低温冷双冷热源系统。

（2）能源系统采用多能耦合方式，提高系统经济性及安全性

多能耦合能源形式发挥能源各自优势，既提高能源利用经济性、安全性，又大幅提高了区域可再生能源利用率。本项目地源热泵供热装机比例为60%，根据近几年实际运行数据整个供暖季节地源热泵系统供热量占比为70%～75%。与常规能源方式（冷水机组供冷+市政热力供暖）相比系统能耗费用节约30%以上。

（3）两区域能源站之间互联，提升系统可靠性

两区域能源站之间设置联通管，能源调度灵活，充分保障了可再生能源利用率，同时提提升了系统安全可靠性。

（4）室外地埋管布置区域广泛，对同类项目实施具有指导意义

本项目室外地埋管布置范围包括绿地下、广场下、建筑物下以及人工河道下，特别是人工河道下地埋孔的实施涉及防渗漏工艺，对同类项目的实施提供指导意义。

（5）智慧能源管控平台及运维APP实现项目精细化运营管理

构建智慧能源管控平台，按需供能形势分析研判和预测预警，提高运行数据统计分析和决策支持能力；融合多能耦合、区域能源互联网、能源调控、实时监测、智能化用户服务等功能。高效运维APP覆盖报修，常规巡检，周期季节性保养三个关键常规业务；支撑各级管理人员对所辖区域、人员、工单执行情况进行监控，确保日常工作流程做到可监、可控、可管；整合物联网数据，实现设备全生命周期管理。

（6）构建北京市可再生能源利用展示平台

结合目前已建设的北京市浅层地热能动态监测平台利用管理平台，将北京市浅层地热能开发利用成果及动态监测成果充分展示，形成北京市可再生能源利用的展示平台、北京市可再生能源科普教育基地。

六、问题和建议

建议1：围绕地热能开发利用市场化发展，按照“市场可承受、企业可持续”的原则，落实发展优惠政策，吸引社会投资，带动产业发展，如电价政策、运营补贴政策、金融政策等。

建议2：实施供热、供冷价格指导意见或原则，侧重支持新能源供热、供冷发展，引导社会资本投资地热能开发利用利用领域，支持采用新能源项目供热、供冷收费价格高于采用传统能源供热、供冷收费价格。