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助力“雙碳” 用低品位余熱“溫暖”城市

   2022-01-04 中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)

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核心提示:京津高村清數(shù)科技園數(shù)據(jù)中心余熱利用供能項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年可節(jié)省標(biāo)煤633.3噸,減排二氧化碳1659噸、二氧化硫5.4

京津高村清數(shù)科技園數(shù)據(jù)中心余熱利用供能項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年可節(jié)省標(biāo)煤633.3噸,減排二氧化碳1659噸、二氧化硫5.4噸、二氧化氮4.6噸,為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了可復(fù)制、可推廣的綜合能源解決方案。

“2022年,京津高村清數(shù)科技園(以下簡(jiǎn)稱清數(shù)科技園)數(shù)據(jù)中心余熱利用供能項(xiàng)目實(shí)施后,如果將數(shù)據(jù)中心運(yùn)行所產(chǎn)生的余熱收集起來(lái),通過(guò)供冷系統(tǒng)冷凍水取熱技術(shù),為清數(shù)科技園提供冬季供暖、夏季供冷以及生活熱水供應(yīng),將大大提高數(shù)據(jù)中心用能效率。”2021年12月31日,國(guó)網(wǎng)(天津)綜合能源服務(wù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱天津能源)客戶經(jīng)理?xiàng)钛哟赫f(shuō),該項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年可節(jié)省標(biāo)煤633.3噸,減排二氧化碳1659噸、二氧化硫5.4噸、二氧化氮4.6噸,為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了可復(fù)制、可推廣的綜合能源解決方案。

在近日發(fā)布的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中,“余熱”一詞在不同章節(jié)共出現(xiàn)5次,可見(jiàn)我國(guó)在戰(zhàn)略層面已經(jīng)對(duì)余熱利用的巨大價(jià)值予以重視。

低品位余熱仍有能量和價(jià)值

余熱在能源行業(yè)中具有重要地位。余熱資源普遍存在于鋼鐵、化工、輕工、食品生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域,是生產(chǎn)過(guò)程中釋放出來(lái)的可被利用的熱能。據(jù)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),工業(yè)部門(mén)在對(duì)化石能源的利用過(guò)程中,被有效利用的能源量?jī)H占40%,其余60%都最終轉(zhuǎn)化為了余熱。

余熱按品位分為高品位、中品位、低品位,其中,中高品位的余熱大多通過(guò)余熱發(fā)電項(xiàng)目得到了回收利用。天津能源市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)部副經(jīng)理韓慎朝舉例說(shuō),比如渤化永利化工廠的高溫高壓蒸汽,需要使用減溫減壓閥,減成中壓和低壓的蒸汽,才能進(jìn)一步利用。這種情況下,在中間加一個(gè)汽輪機(jī),用高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功,把壓力轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)高壓的蒸汽也轉(zhuǎn)化成了低壓和中壓的蒸汽,繼續(xù)在工藝中使用。

而低品位余熱,包括熱值小于600千卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米的低濃度可燃物,溫度低于800攝氏度的顯熱物體,溫度低于400攝氏度的低溫尾氣、煙氣,由于溫度低、濃度小、能量少,因此被當(dāng)成廢熱,大多通過(guò)冷卻的形式排放或直接排放。

“廢熱雖然品位低,但仍然具有能量?!表n慎朝介紹,比如把低溫的熱水或冷卻水,經(jīng)過(guò)熱泵做功,提升至80攝氏度,在工業(yè)中還能再利用。此外還能將低品位工業(yè)余熱作為重要熱源補(bǔ)充,和熱電廠以及鍋爐房一起,用于城鎮(zhèn)集中供熱,對(duì)于解決北方城市冬季供熱熱源緊缺、降低北方集中供熱能源消耗、改善冬季大氣環(huán)境,以及進(jìn)一步提高工業(yè)企業(yè)能源利用效率都具有十分重要的意義。

可以說(shuō),低品位余熱利用是一個(gè)能量梯級(jí)利用和實(shí)現(xiàn)整體能效提升的手段。

隨著技術(shù)進(jìn)步,充分利用低品位工業(yè)余熱等低碳能源供應(yīng)低品位熱力需求,已成為節(jié)能降碳的必要路徑,也將成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要突破口。

余熱利用還有待各方有效協(xié)同

“我國(guó)在工業(yè)領(lǐng)域的能源消耗占總能耗的60%,但工業(yè)領(lǐng)域的余熱利用效率卻偏低,初步統(tǒng)計(jì)不足50%。”清華大學(xué)建筑學(xué)院副教授夏建軍曾經(jīng)在一次以低品位工業(yè)余熱利用為主題的研討會(huì)上如是說(shuō)。

目前,熱力供給中煤炭、天然氣占比超過(guò)90%。由于大量低品位工業(yè)熱能長(zhǎng)期得不到重視,造成了大量的能源資源浪費(fèi)與高碳、高污染物排放,增加了環(huán)境治理的成本。

不過(guò),隨著全社會(huì)對(duì)余熱利用的重視,低品位余熱也開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。韓慎朝介紹:“我們之前做的渤海石化的項(xiàng)目就有低品位余熱的利用。原來(lái)煙氣是通過(guò)煙囪直接排放掉,后來(lái)我們應(yīng)用低溫余熱發(fā)電機(jī)組把熱量提取出來(lái),轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,再推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電供企業(yè)使用?!?/p>

“發(fā)展余熱利用,面臨的一大困難是很多企業(yè)對(duì)此缺乏重視?!表n慎朝表示,有些企業(yè)覺(jué)得余熱提取節(jié)約的能量少,對(duì)于效益提升沒(méi)有太大幫助;或者余熱提取雖然整體量大,但是對(duì)于某一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)卻很有限,這些都使得企業(yè)不夠重視這方面的工作。

韓慎朝說(shuō),必須讓余熱利用的觀念深入人心,讓人們認(rèn)識(shí)到,過(guò)去余熱都白白扔掉了,現(xiàn)在如果把它用好,可以大幅減少化石能源的消耗,具有不小的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

據(jù)了解,目前已經(jīng)有一些能源企業(yè)開(kāi)始嘗試通過(guò)給產(chǎn)生余熱的企業(yè)提供技術(shù)支持和投資支持,進(jìn)行低品位余熱利用,產(chǎn)生節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益之后,雙方再對(duì)經(jīng)濟(jì)收益進(jìn)行分成,這樣可以引導(dǎo)產(chǎn)生余熱的企業(yè)接受“節(jié)能效益分享”模式。韓慎朝舉例說(shuō),比如數(shù)據(jù)中心沒(méi)有太多的供熱需求,但是它會(huì)產(chǎn)生大量蘊(yùn)含余熱的冷卻水,提取出的熱量可以給周圍寫(xiě)字樓等商用設(shè)施供熱,這就使余熱產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。

專家表示,總體來(lái)看,我國(guó)低品位余熱利用規(guī)模還比較小,目前的落地項(xiàng)目基本以單個(gè)企業(yè)項(xiàng)目為主,缺乏系統(tǒng)統(tǒng)籌與規(guī)劃。雖然全國(guó)各地都在積極完成碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),余熱利用也不存在技術(shù)上的障礙,但要真正實(shí)現(xiàn)廣泛的余熱利用還有待各方的有效協(xié)同。

數(shù)據(jù)中心成余熱利用新增長(zhǎng)點(diǎn)

“數(shù)據(jù)中心是余熱利用新的增長(zhǎng)點(diǎn),天津的余熱利用增長(zhǎng)就很快。”楊延春介紹,目前天津上規(guī)模的數(shù)據(jù)中心有三四十個(gè),數(shù)據(jù)中心能耗密度非常高,盡管產(chǎn)生的余熱品位低一些,不像工業(yè)余熱能達(dá)到80—90攝氏度,而且數(shù)據(jù)中心的余熱還需要熱泵提溫,但是因?yàn)閿?shù)據(jù)中心服務(wù)器全年365天運(yùn)轉(zhuǎn)不停,因此產(chǎn)生余熱的量非常大,且穩(wěn)定,屬于比較優(yōu)質(zhì)的低品位余熱。

據(jù)介紹,數(shù)據(jù)中心一般采用中央空調(diào)散熱,通過(guò)冷卻水循環(huán)讓室內(nèi)降溫,15攝氏度的水進(jìn)到末端風(fēng)機(jī)盤(pán)管,吸收數(shù)據(jù)中心的熱量后變成20多攝氏度?!疤旖蚰茉床捎孟冗M(jìn)的磁懸浮水源熱泵技術(shù),利用這些余熱,給數(shù)據(jù)中心旁邊的綜合體、寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、餐廳等設(shè)施供暖、供給熱水,并把供熱水變成15攝氏度后再進(jìn)行末端介質(zhì)循環(huán)?!睏钛哟赫f(shuō)。

以清數(shù)科技園數(shù)據(jù)中心余熱利用供能項(xiàng)目為例,天津能源與數(shù)據(jù)中心建立了余熱利用合作關(guān)系,后期園區(qū)有其他用熱單位入駐,都將從數(shù)據(jù)中心提取余熱向用熱單位提供供熱服務(wù)。根據(jù)規(guī)劃,整個(gè)清數(shù)科技園將有近10萬(wàn)臺(tái)機(jī)架服務(wù)器,理論上能滿足四五百萬(wàn)平方米建筑的供熱。

楊延春分析:“根據(jù)清數(shù)科技園項(xiàng)目測(cè)算,通過(guò)生活熱水加供冷、供熱,數(shù)據(jù)中心一年能降低160萬(wàn)度電耗,節(jié)省約100萬(wàn)元的能源費(fèi)用;天津能源向清數(shù)科技園收取供冷供熱費(fèi),低于傳統(tǒng)集中供冷供熱價(jià)格;余熱利用所得供冷供熱費(fèi)用減去運(yùn)營(yíng)的電費(fèi)、人工等成本,天津能源還有部分差額收益。實(shí)際上,這個(gè)模式是三方共贏,數(shù)據(jù)中心節(jié)能,清數(shù)科技園的大樓降低了供冷、供熱成本,天津能源還能盈利,這種模式也屬于全國(guó)首創(chuàng)?!?/p>

在“雙碳”目標(biāo)背景下,天津通過(guò)區(qū)域能源解決方案,為城市能源革命探索出了一條新路徑,最終實(shí)現(xiàn)了低品位余熱資源的綜合合理匹配。天津低品位余熱利用的探索,不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排,而且對(duì)于改善環(huán)境也具有重要意義。 (科技日?qǐng)?bào) 記者 陳 曦 實(shí)習(xí)生 賴彥菽)




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