国家能源局入编
岗巴县城太阳能跨季节蓄热供暖项目
一、项目基本情况
太阳能集热系统建设3.5万㎡真空热管式太阳能集热器，总容积约7万m3跨蓄热水池等配套设施；供热系统设置两台高温板式换热器，单台换热量4000kW；设置六台螺杆式水源热泵梯级利用太阳能集热量，单台热泵制热量1500kW；设置两台电热水锅炉作为辅助热源，单台制热量2000kW；供暖热力管网总长约20km；室内供暖末端采用立式明装风机盘管，实施供暖建筑面积12万㎡；实施既有建筑围护结构节能改造建筑面积11706㎡。
项目建设总投资1.43亿元，于2020年1月建成投产运行。当地常规石化能源匮乏，运输费用高，同时生态环境脆弱。但电能供应可靠，太阳能资源丰富，年日照时数3320h，年总辐射6639.7MJ/㎡。当地群众收入水平较低，不能承受过高供暖费用。本项目利用太阳能资源供暖，不但可以满足能源供给需求，还可以减少污染物和碳的排放量，降低温室效应对环境的影响，有助于生态平衡、降低能源投资费用。
二、供暖面积
项目供暖总建筑面积12万㎡，总热负荷需求10.44MW。以太阳能作为主要供暖热源，电能为动力，设置跨季节蓄热水池，充分利用全年太阳能资源。
三、技术路线及工艺流程
项目采用“太阳能跨季节蓄热+水源热泵梯级利用+电锅炉辅助”供暖模式，设置跨季节蓄热水池最大限度利用太阳能，供暖系统优先采用高温板式换热器进行直接供暖，并以高能效比的螺杆式水源热泵梯级利用太阳能集热量，降低运行费用；同时设置电热水锅炉作为备用热源，保证项目供暖全年可靠。本项目实施多项节能措施，自动化程度高，确保项目低耗减碳运行。
四、主要设备选型
整个系统从热源到用户主要包括10个子系统：
①太阳能集热系统：约3.5万㎡的太阳能真空热管集热器。
②太阳能蓄热系统：约7万m3的跨季节蓄热水池一座。
③太阳能防过热系统：散热能力约20MW的冷却塔系统一套。
④高温热水直接利用系统：两台4.0MW的高温板式换热器。
⑤水源热泵梯级利用系统：六台1.5MW的螺杆式水源热泵机组，COP达4.7以上。
⑥电锅炉辅助热源系统：两台2.0MW的承压电热水锅炉。
⑦供热管网系统：直接供热，枝状供热管网，预制直埋保温钢管，无补偿冷安装技术。
⑧供暖末端系统：以低噪音立式明装风机盘管为主。
⑨能源管理系统：建立集热、蓄热、供暖机房、供暖管网及供暖末端运行管理与能源管理的自动控制系统一套。
⑩供配电系统：35kV/10kV/0.4kV输变配电系统，配置柴油发电机作为备用电源。
五、生产运行情况
通过近三个供暖季的实际运行，每个供暖季时长按240天考虑。根据2021－2023年运行实测数据分析，本项目供暖系统年耗电量2689MWh，年用水量42125t，年综合能源消费总量334tce。
六、建设运营模式
项目投资全部为国家投资。
自项目建成投产以来，岗巴县人民政府将岗巴县城太阳能供暖全系统全权委托给成都栖睿机电设备有限公司负责，完成岗巴县城供暖项目的设备运行、维护保养等综合管理工作，包括机组运行能源费、整个供暖系统日常运行管理、维护保养、能源优化管理等内容。
七、项目经济性
项目具有非常好的经济效益，虽初投资较高，但年运行成本低。根据2021~2023年运行实测数据分析，年平均供热量1228万kWh，年平均耗电量269万kWh，按照0.1229kgce/kWh的折标系数，年耗电量折标准煤量为330tce。相较于电锅炉供暖，年节约电能959万kWh，年节约运行能耗费用470万元（电价0.49元/kWh）。
八、环境及社会效益
岗巴县城供暖采用“太阳能+长期蓄热+水源热泵梯级利用+电锅炉辅助”的集中供暖方式，相较于电供暖方案，本项目供暖方案每年可节约电959万kWh，折合节约标准煤2057t，减少CO2排放量5472t，减少粉尘排放量2610t，减少SO2排放量288t，减少NOx排放量144t。
本项目对太阳能资源进行开发与有效利用，没有常规燃料需求，无温室气体和大气污染物排放，节约了城区污染的治理费用，并相应减少城市运输量，有效地保护了生态环境，有明显的环境效益；同时太阳能作为绿色能源为满足城区的能源需求，优化能源结构，为城区提供良好的基础环境，发挥重要作用，具有较高的社会效益。
九、典型经验和做法
与常规供暖项目相比，本项目具有以下技术亮点与创新：
1.运用先进技术
结合当地太阳能资源丰富的能源条件，确定以太阳能光热利用为主、水源热泵梯级利用+电热水锅炉为辅的总体供热方案，设置跨季节蓄热水池存储太阳能，实现太阳能的跨季节利用。
1.系统集成优化
利用TRNSYS能耗模拟软件对系统的运行性能进行逐时模拟，优化设计，确定关键技术参数，提高蓄热、储热和取热的效率，本工程跨季节蓄热保证率不低于85%。太阳能集热器的类型选择充分考虑了集热器的防冻、防过热、安装及后期运行维护。前期集热器选型时同各大专业厂家进行前期的技术合作，科学论证及优化集热器设备，最终选择真空热管式集热器，更高效地服务于本工程。充分利用跨季节蓄热水池进行非供暖季的蓄热，让集热器不空晒、闷晒，既能维护保养好集热器设备，还能做好非供暖季的蓄热利用服务于供暖季，并增设全系统的水冷防过热，设备考虑备用，能进一步保证全系统的防过热能力。本工程太阳能集热系统防冻方案主要为“循环防冻”。
3.开发效果
供热系统采用三级供热，供热设备多元化，供热系统供热保证率大大提高，具体三级供热如下：
一级：高温板式换热器直接供热，充分利用水池高温热水；
二级：螺杆式水源热泵梯级供热，充分利用水池中低温热水；
三级：电热水锅炉辅助供热。
4.建设模式
项目建设采用“EPC模式”，本项目涉及建设范围广、专业技术难度较大、各专业系统较为复杂，因此项目建设采用EPC模式。该模式下的建设单位具备更专业的管理能力，包括工程设计、采购、施工和试运行等方面的管理能力，能够有效地控制工程的进度、成本和质量，提高工程建设的效率和成功率。
5.系统管理智能化
项目安装了能源监控量化调试系统，可智能管控全系统的热源、管网和末端供暖运行情况，节约人力资源成本，提高劳动生产率。项目建设投运后，聘请当地具有丰富运维管理技术及经验的单位进行全系统的运行与维护。在运维过程中，充分利用本项目“能源管理系统”进行科学地运维分析，通过不同阶段的“量化调试”分析来不断优化系统自动运行逻辑，不断降低运维费用，实现节能运行。全年运维费用80万元左右（人工及设备材料费），通过一定的热费收取，基本可实现项目自收自支，无财政负担。
6.经济效益
项目具有非常好的经济效益，虽初投资较高，但年运行成本低。根据2021－2023年运行实测数据分析，全系统主要是集热循环、换热循环以及供热循环泵产生的电费，一个月电费仅16万元左右，年运行能耗费用132万元。相较于电供暖，年节约运行能耗费用470万元。
7.环境效益
本项目采用清洁能源－太阳能，以电能作为动力，项目本身属于环境保护项目，可有效的减少常规燃料需求和灰、渣、二氧化硫及氮氧化物排放量，节约了城区污染的治理费用，并相应减少城市运输量，有效地保护了生态环境，有明显的环境效益；同时太阳能作为绿色能源为满足城区的能源需求，优化能源结构，为城区提供良好的基础环境，发挥重要作用，具有较高的社会效益。
十、问题和建议
岗巴县城仍有大部分建筑未实施节能改造，围护结构热工性能较差，需尽快跟进落实建筑围护结构节能保温改造工作，提高建筑保温性能，避免能源的浪费。
立足于岗巴县城可再生能源供暖项目，对高海拔地区供暖提出以下建议：
1.建立高海拔低碳供暖示范基地：依托成功运行的低碳低能耗供暖系统，直观展示先进供暖技术的实际应用，助力于推广清洁供暖技术。
2.总结高海拔地区供暖的实际工程经验：由于高海拔地区气候与建设条件特殊，导致内地与国外的工程经验不能完全适合高海拔地区特点，直接套用内地标准与规范，往往会导致“水土不服”，从而导致项目失败。因此建设队伍，应有非常丰富的高海拔地区工程实践经验。
3.立项阶段：避免利用特定供暖系统形式来套项目：应根据每个项目自身特点，确定适合各自项目的供暖形式（例如：项目规模、建筑功能、当地可利用资源等），避免一刀切只采用某一种供暖形式。
4.方案确定阶段：从全寿命周期考虑项目的经济性与技术性：供暖项目不仅要考虑初投资，还需要考虑运行费用与后期维护保养成本。从节流、开源、增效三个方面，确定在全寿命周期内最合理的供暖形式。
5.建设阶段－重视量化调试：在施工阶段，需要对安装的设备进行量化调试，确保安装设备的性能满足设计要求。
6.运行阶段－重视运行与维护保养团队建设：供暖系统为动态运行系统，运行与维护保养团队的实际工程经验与技术能力，直接决定了系统运行的可靠性、舒适性与节能性。
7.积极利用先进AI（人工智能）技术：通过利用先进AI（人工智能）技术，对运行数据进行分析，确定优化运行方案，并实现预防性维修保养，避免系统带病运行。
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