国家能源局入编案例：北京城市副中心城市绿心公园配套建筑地源热泵供热、供冷系统项目

国家能源局入编案例

北京城市副中心城市绿心公园配套建筑

地源热泵供热、供冷系统项目

一、项目基本情况

项目名称：北京城市副中心城市绿心公园配套建筑地源热泵供热、供冷系统项目

项目类型：可再生能源供暖（供冷）项目

项目规模：总建筑面积5万㎡

建设单位：北京北投生态环境有限公司

总投资：2251.66万元

建成运行时间：2020年5月实施，2020年9月底建成运营。

所在地能源供应消纳条件：本项目供能对象为北京城市副中心城市绿心公园配套的活力汇、网球酒店、游客服务中心、民国院子。

可再生能源资源条件：浅层地热能。

本项目采用地源热泵系统，各单体项目地源热泵装机100%。

二、技术路线及工艺流程

1. 负荷情况

北京城市副中心城市绿心公园配套建筑总建筑面积5万㎡，供热制冷服务面积32595㎡，其中活力汇供热制冷服务面积19213 ㎡，冷负荷2320kW，热负荷2060kW；网球酒店供热制冷服务面积5447 ㎡，冷负荷564kW，热负荷503kW；游客服务中心总供热制冷服务面积7449 ㎡，其中游客服务中心南区面积2030 ㎡，冷负荷193kW，热负荷154.4kW，游客服务中心北区面积1864 ㎡，冷负荷180kW，热负荷150kW，东区面积1766 ㎡，冷负荷188kW，热负荷130kW，和西区面积1789 ㎡，冷负荷163kW，热负荷105kW；民国院子供热制冷服务面积428 ㎡，冷负荷57kW，热负荷51kW。

建筑末端采用风机盘管+新风系统，冬季供热（45/40℃）夏季供冷温度为（7/12℃）。

2. 技术路线

技术思路：

北京城市副中心城市绿心公园配套建筑，活力汇供热制冷服务面积19213 ㎡，冷负荷2320kW，热负荷2060kW，能源站设置地源热泵机组3台和水蓄能装置，系统制冷能力2448kW，供热 2163kW，室外地埋孔308个，孔深150m；网球酒店供热制冷服务面积5447 ㎡，冷负荷564kW，热负荷503kW，能源站设置地源热泵机组2台，系统制冷能力624kW，供热652kW，室外地埋孔84个，孔深150m；游客服务中心总供热制冷服务面积7449㎡，其中游客服务中心南区设置地源热泵机组2台，系统制冷能力197kW，供热207.4kW，室外地埋孔32个，孔深150m，游客服务中心北区、东区和西区能源站配置相同，均设置地源热泵机组2台，系统制冷能力168.8kW，供热170.6kW，室外地埋孔28个，孔深150m；民国院子供热制冷服务面积428 ㎡，能源站设置地源热泵机组2台，系统制冷能力58.6kW，供热60.1kW，室外地埋孔12个，孔深150m。

技术特点及技术适用性：

采用分布式供冷（热）技术

公园内各配套建筑环绕绿心公园而建，西南侧活力汇建筑密集，适合建设集中式能源站，为组团内建筑集中供热供冷。网球酒店距离活力汇组团直线距离400m左右，公园各出入口游客服务中心及民国院子相互之间最短直线距离也在1000m以上，建筑分布分散且距离相对较远，适合建设分散式能源站；因此，各配套建筑冷热源系统设计为“集中（活力汇组团）+分散（网球酒店、游客服务中心、民国院子）”的供能模式。

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，活力汇项目采用了水蓄能技术。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. 系统配置

根据各配套建筑冷热负荷情况，活力汇、网球酒店采用螺杆式地源热泵机组，游客中心及民国院子采用涡旋式地源热泵机组，机组出力可以满足各配套建筑的冷热负荷需求。夏季供回水温度7/12℃，冬季供回水温度45/40℃。

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。

在系统自控方面，一是采用PLC控制系统，触摸屏显示，采集数据包括循环泵强电柜中循环泵的手自动信号、运行故障信号、变频器运行故障信号、频率输入输出信号，并能通过触摸屏控制循环泵启停。另外需采集供回水温度信号、压力信号、压差信号；二是通过RS-485通讯方式采集和控制机组的运行数据，机组控制分本地/远程控制。本地控制状态下，通过机组触摸屏控制，远程状态下从弱电PLC控制现场PLC所有机组的启停；三是通过RS-485通讯方式采集，原始数据上传至本市可再生能源在线监测平台，也可上传至本地组态软件内；四是在热泵系统主要管道安装温度传感器，在空调侧供水总管道及能源侧总供水管道安装热计量表等，在热泵主机、循环水泵等设备安装电量采集表。实时采集系统运行参数。开发热泵机房监测系统，实现热泵系统的运行数据实时监测，并按照市新能源监管平台的接入标准，定时发送数据至市监管平台。

4. 运行情况

能源消耗种类和数量：系统消耗能源为电。本项目耗电设备主要有地源热泵机组、系统循环水泵等。各能源站系统冬季COP维持在4.1左右。

用能单位为三个经营主体：绿心园林公司游客中心、网球酒店公司主题酒店、北投体育公司活力汇体育场馆，根据办公、酒店、体育等不同使用功能，分别制定运行策略合理保障供能，供能时间详细如下：

项目采用100%纯地源热泵系统，能源消耗全部为绿色电力（根据北投集团“零碳绿心”部署，绿心区域含能源系统全部使用绿电），经过2022、2023两个完整的运行周期（两个供暖季及两个制冷季），供能完全能够满足不同功能使用需求，电力消耗数量详见下表：

三、经营模式

投资方式：企业自投，由北京北投生态环境有限公司投资建设。

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。

收费模式：本项目冬季供暖暂按照43元/㎡,供冷暂按冷热同价及冷热负荷比，收费51.6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626万元，其他资金由北京北投生态环境有限公司自筹解决。该项目的实施在经济、环保、社会方面效益显著。

1. 经济效益

本项目包括办公、体育、酒店及游客中心等多种功能建筑，考虑采用常规能源（市政热力+冷水机组）供能方式，按照北京地区同类型建筑的能耗指标加权平均后，常规供能方式整年供热供冷能耗为13～18kgtce/㎡，但不同建筑能耗差异较大。

本项目选用地源热泵系统方案消耗能源为电力，经初步估算供热供暖和夏季制冷年消耗电力约150.90万kWh，年能耗总量折合标准煤为185.46t标准煤，单位面积能耗指标约5.27kgtce/㎡，可减少能耗折合标准煤550t，节能率约75%，项目节能效果明显。

2. 环保效益

浅层地热能是蕴藏量非常巨大的可再生能源。它可以单独运用，也作为常规能源的补充能源。通过建设热泵系统提取浅层地热能可节省常规能源，可减少包括CO2、NOX在内的污染物排放。与空气源热泵相比，地源热泵可减少40%以上污染物排放，与电供暖相比，可减少70%以上污染物排放。地源热泵机组运行既不消耗也不污染地下水，常态运行时基本不需要锅炉、冷却塔等设施，无需堆放燃料废物场地，项目建设环境效益显著。

经过计算，项目与同等条件全部使用燃气锅炉和分体空调供暖相比，年减少二氧化碳排放1114t、减少氮氧化物排放162.9kg。

3. 社会效益

利用地源热泵系统为建筑提供冬季供暖热源和夏季制冷冷源，节省能耗，减少污染物排放，满足国家能源利用方针，且对于北京市实施清洁空气行动计划具有辅助作用，通过推动本类项目建设，有利于推动清洁能源结构向低碳能源结构转变，带动社会各领域加快形成绿色低碳的生产生活方式，驱动城市绿色发展。

五、突出亮点

1. 绿色低碳能源体系构建

北京北投生态环境有限公司结合城市运营商绿色低碳专业子平台公司定位，主动对接规划主管部门，积极参与城市绿心有关绿色低碳方面的规划研究和目标制定。结合区域建筑与市政规划，多次组织现场调研、实地踏勘、专家论证工作，落实地源热泵、光伏发电等可再生能源的实施空间与应用潜力，并对区域可再生能源利用率和碳排放水平进行了预测估算。

基于上述基础研究工作，城市绿心相关规划成果性文件对于可再生能源的利用予以高度重视，并制定了硬性指标要求和建议实施路径。《城市绿心市政工程规划方案综合》中明确，城市绿心区域不接通市政集中供热设施，建设低碳绿色的智慧能源中心，充分利用浅层地热能，建立地源热泵能源站，满足冷热需求，同时搭建储能调峰系统，通过智慧化手段，实现削峰填谷、昼夜互补，积极发展建筑一体化光伏发电，解决部分用电需求。

2. 确立绿色能源系统投资模式

北京北投生态环境有限公司作为副中心绿色能源专业投资建设平台，立足绿色能源系统投资建设，同政府部门、区域开发主体单位多次磋商探讨，将能源系统从区域整体建设工程分离出来，作为单独项目进行投资立项，明确投资界面、确定投资规模，有效降低了财政投资，分摊了区域开发建设主体投资压力。

相较于市场常见的BOT模式，北京北投生态环境有限公司对投资的绿色能源项目进行长期持有，契合了城市运营商的定位要求，对于项目质量的保障能力和责任意识，是市场化商业项目无法企及的。

此模式下的绿色能源项目由于单独立项、独立核算、自负盈亏的属性，导致企业在建设期间会自发追求技术最优和投资最省的理想平衡，运行期间做到服务最优和成本最省的最优平衡，有效保障项目的高质量、高标准，为行业发展树立标杆。

3. 高标准建设实施绿色能源系统

本项目可再生占比高：100%纯地源热泵系统。结合景观绿化：充分结合各站点周围绿化条件，设置室外地埋换热系统。结合原有建筑：利用消防水池设置水蓄能系统调峰，降低装机容量，能源利用率高。智慧管理：搭建能源智慧管理平台，实现智能化、集约化管理。

根据绿心公园配套建筑的显著特点，设计阶段明确采用100%清洁可再生能源系统供热、供冷，实现100%清洁供能。该系统利用地层常年近似恒温的特点，通过换热管冬季从地下土壤取热、夏季向地下土壤排热，完成了室内与自然环境的热量交换，进而实现冬季供热、夏季制冷。换热全过程只取热不取水，保证了地下水不受干扰。

绿心公园配套建筑地源热泵系统装机配置容量合理、能效显著，系统全年COP值保持在4-5之间，即通过输入少量电能，即可输出4至5倍电能的冷（热）量。为保障地源热泵系统后期运行更节能低碳，在方案设计阶段，既考虑了10%的孔位保障富裕系数，又考虑了地温场监测方案和运行调节策略以确保地温场全年平衡不失温，在地源热泵使用高效降耗方面制定了充足的预备方案和应急措施。

绿心公园配套建筑地源热泵建设充分结合了周边场地条件，有效利用了河道、绿地、广场等空间，分别布设了30至300个不等的地埋孔，同时预留了2m覆土以供地上植物正常生长。在施工阶段，与绿化施工单位、建筑施工单位配合良好，提前沟通施工时序，保障了施工的有序推进和成品的有效保护。

六、问题和建议

1. 问题

（1）当前可再生能源供热布局不均衡，规划不统一，监管体系不完善。

（2）采用新能源供热，上游能源价格无优惠，下游收费无配套政策，企业积极性受打击。

2. 建议

（1）围绕地热能资源现状，优化布局，按照可实施原则完善规划，健全相关监管制度。

（2）推动新能源供热、供冷价格指导意见发布，支持新能源供热、供冷发展。