我国低碳能源系统的未来和转型路径主要内容IK!我国目前能源系统碳排放状况和碳中和愿景工业、建筑交通碳排放零碳能源系统的愿景实现零碳能源的三大任务新型零碳电力系统的建设建筑和非流程工业需要热量的零碳热源流程工业的再造实现城乡零碳能源系统重构的几项工程建设农村新型能源系统城市建筑的光储直柔建设智能有序充电桩网络建设新型农村能源系统北方沿海核电的水热联产大规模跨季节蓄热非流程制造业用热的零碳热源对一些问题的认识（氢能源、燃气、三联供）中国各部门碳排放_工业_发电_交通_建筑中国各部门碳排放变化趋势2000-20192019年各部门碳排放占比未来的能源结构和用能方式•全面电气化、尽可能利用电能替代燃料•■•未来的能源总需求2050年工业电力6.5-7万亿kwh+8亿tee燃料+70亿GJ热量建筑电力4万亿kwh+50亿tee燃料交通电力2万亿kwh+2亿tee燃料2019年电力4.5万亿kwh+14亿tee燃料+40亿GJ热量电力2万亿kwh+3亿tee燃料+30亿GJ热量电力0.5万亿kwh+6亿tee燃料其它电力1万亿kwh电力0.5万亿kwh+1亿tee燃料亞=12=1•供给侧合计•电力：13.5-14万亿kwh,人均1万kwh,与目前美国接近，高于德、日。•燃料：10亿tee；热量120亿GJ。未来新型电力系统的季节调节年补电量（火电发电量亿kwh）风光水核与现有发电曲线紀合15000火电装机（MW）65000燃料万tee45000碳排放万t140000电源构成：核电：2亿kw、1.5万亿kwh水电：5亿kw,2万亿kwh风光电：70亿kw,8.5万亿kwh火电：6.5-7亿kw,1.5万亿kwh补足冬季电力短缺的方式：一釆用调峰火电，CCS回收碳一制氢、储氢、燃料电池发电一增大风光点容量、弃风解决零碳电源与用电负荷间的不匹配问题U!季节差：水电、光电冬季短缺依靠调峰火电，在冬季和其他电力不足时运行，且提高供电可靠性r—1/3为生物质燃料、1/3燃气、1/3燃煤，通过CCUS回收烟气的二氧化碳北方的调峰火电恰好在冬季运行，3亿kw,排放余热4亿kw可用于供热旬内日总量的变化：连阴天、静风天依靠水电和抽水蓄能解决部分调蓄需求E3空气压缩储能等方式补充调峰火电提供供电保障日内逐时的变化：光伏店里的日夜变化水电和抽水蓄能电站可解决20%的问题发展部分光热发电化学储能：利用电动车的电池、建筑的光储直柔调节，电池集装箱。燃料的需求和来源燃料需求：10亿tce+4.5亿tee（发电）=14.5亿tee燃料的来源：14.5亿tee生物质能：8~1。亿tee农村秸秆4.5亿t,林业枝条2亿t,畜牧禽业：6亿t,折合6~7亿tee城市绿化、餐厨垃圾、农副产品加工垃圾折合1.5亿tee能源行种植业（被污染的土地）、芦竹折合1~2亿tee转换方式：生物质压缩成型固体燃料，规模型沼气再分离出CO2为生物燃气燃煤+天然气：6.5亿tee，部分通过CCS分离出CO2,部分靠碳汇平衡热量需求：12O0GJ热量来源：核电、调峰火电余热、流程工业余热、潜力190亿GJ全面回收各类工业余热为北方建筑冬季采暖和非流程制造业提供热源实现能源领域碳中和的三大任务nr.•建立零碳的新型电力系统・为建筑和非流程工业提供零碳的热源•流程工业再造（冶金、有色、化工、建材）建立零碳新型电力系统•重点问题・风电、光电在哪里安装？空间问题・风电、光电如何协调？源、网、荷、储风电光电在哪里安装?风电光电是低密度电源，-100w/m2,70亿kw需要一亿亩土地ill风电光电的比例：最佳的风光配比约为1：1.5在西北戈壁发展：空间资源富足，单位面积发电量大原理负荷密集区（胡焕庸线以东），输送成本高，不能依靠“风光火打捆”源侧化学储能，不能利用光伏电力与负载的相似性，增大储能需求在中东部负荷密集区发展：分布式风电光电，自发自用，避免多重转换避免长途输电可利用风光电日内变化与负荷的匹配，减少日内调峰压力优化的风电光电东西部装机容量比（胡焕庸线东西）:7:3建筑屋顶是安装光伏发电的最好资源根据卫星图片和现场抽样调查，得到每个村落每个街区的状况:城镇建筑屋顶可安装8.7亿kw光伏，年发电1万亿kwh,为城镇建筑和私家车用电的25%农村建筑屋顶可安装19.7亿kw光伏，年发电2.5万亿kwh,是农村生活、生产、交通用电2倍。全面开发利用城乡建筑的屋顶光伏，可完成全国60%的光伏任务城市建筑的功能：安装光伏，满足自身和私家车用电量的25%利用自身热惯性，私家车的电池资源、分布蓄电池，完成60%的日内调节除特殊场合外，完全自发自用，不上网送电农村建筑功能：依靠屋顶光伏建成新型的农村能源系统，不仅满足生活、生产用能、还发电上网•屋顶光伏发电量是自身用电量的1.5・3倍，通过车辆和农机具蓄电，实现单向送电。农村零碳新型能源系统家庭单元新型农村能源系统主要功能充分开发利用农村各类闲置屋顶资源，发展光伏发电，每户装机20kw以上农业机械全面电气化，发展标准化电池的换电方式，每个农户可拥有60kwh以上的蓄电池每户屋顶发电量可满足农户生活（包括炊事、釆暖）、农机具、交通等全部用能，尚可剩余1/3左右电力输出，村里公用和送电上网整村实现全面电气化，取消燃煤、燃气、燃油、生物质燃料，恢复蓝天运行特点：只发店上网，不从电网取电。融资模式：户内：6〜8万，（不包括电池）户内用电免费，余电上网，每年发电上网1.5万kwh,10~12年还本付息村内直流微网需要投资：300万/100户，支撑公共设备用电，剩余上网，电费结余收入可维持运行维护费农网配电容量5-6kw/户，如果每户20kw光伏，无法上网，但剩余1.5・2万kwh,需3000・4000小时，靠60kwh蓄能调蓄每户的60kwh蓄电池是实现农村全面电气化的关键设备。目前状况：在山西芮城准备在全县500个村庄，5万农户中推广。除解决全国85%农村用能，每年还可按照调度上网送电1万亿kwh以上。新型农村能源系统农村实现全面电气化，彻底告别燃煤、燃油、燃气和秸秆秸秆、枝条、粪便可加工成生物质燃料，进入商品燃料市场玉米秸、林业枝条：可加工成小颗粒，实现高效清洁燃烧麦秸、稻草：可加工成大压块，比重1:2,适合大型锅炉燃烧猪牛羊鸡粪便：可制成生物燃气，进入市场。资源量：1吨小麦对应的麦秸可压制0.8吨压块，市场售价为小麦的1/3农户利用屋顶光伏提供动力加工生物质商品燃料，可在种粮的基础上，增加30%经济收入。目前的秸秆粉碎还田，发堆肥酵等处理方式，都导致大量温室气体排放加工成商品能源，进入燃料市场，是处理生物质材料的最佳方式为什么农村应优先用电，置换出生物质燃料?•••生物质燃料易储存、易运输，有效解决电力储存难，输送难的问题新型农村能源系统融资机制梳理各类有关农村的补贴政策（农电、农灌、农机油、清洁取暖），集中财力，建成农村微网户内釆取政府担保，低息贷款方式，农户无偿用电，靠发电上网还本付息支撑条件：制定新的农村发电上网政策，在只发电，不取电，在约定的时间段内上网者给予合理电价农机电气化、农副产品加工设备直流化，取消对燃油农机的补贴把光伏和电气化技术纳入农业技术推广站体系，全面推广推广进度每年发展1万个标准村，每个村投资1000万，三十年完成任务，投资3万亿效果：改变农村环境和能源状况，农村增收1.5万亿，减少能源支出0.5万亿，发电量占全国总发电量的18%以上。城镇建筑+私家车：成为电网的虚拟电厂•零碳电力的日内逐时调节，依靠化学储能和灵活用电•抽水蓄能电站承担20%,电动车储能和灵活用电承担60%(b)Weekend■■住宅匚Z）办公建筑+充电桩的“光、储、直、柔”通过“光储直柔”配电，实现建筑柔性用电，有效消纳自身光伏和远方风电光电，实现零碳电力运行光：在表面安装光伏发电储：在建筑内布置分布式蓄电以及通过只能充电桩，利用好停车场电动汽车直：直流供电，利用电压调控蓄电池充放电和负载功率柔：建筑成为电网的柔性负载只从电网输入电力，多数场合不发电上网。深圳未来大厦建筑+充电桩的“光、储、直、柔”建筑可实现的柔性用电的灵活负载:建筑内部通过蓄能装置（冰蓄冷、水蓄冷、热水箱）储能调节空调、釆暖系统运行参数，改变用电功率，平移用电负荷冰箱、冷柜、洗衣机、等改变启停时间，平移用电负荷充分利用各类带有蓄电功能的电器，选择适当的时间段充电与周边停车场智能有序充电桩连接，智能双向充放电通过建筑内部直流微网调动各个柔性用电和储能环节，响应电网要求,为电网削峰填谷。容量:一万平米办公建筑+100个有序充电桩及电动车，可实现1MW,5Mwh调节全国250亿nV居住建筑+100亿nf办公建筑，可解决60%的风光电消纳任务。建筑“光储直柔”推广机制已写入国务院2030谈达峰技术路径已完成若干相关标准，作为中国建筑节能协会的团体标准科技部已将其列为145期间重点专项，全面开展研究国网、南网都己经分别立项，开展深入研究涉及整个低压电器、建筑电器、产业，推动电力电子器件的应用，相关产业年产值2・3万亿的产业需要关于电力系统政策机制的调整建立和实施动态电价机制建立和实施动态碳排放因子机制健全电力系统碳排放交易，取消各种光伏风电上网补贴。7---IM京津唐现状电网动态碳排放因子（2019年）夏季典型夭碳排放因子（两天）S7911131517192123252729313335373941434S47半标半标二7OOOO6000050000400003800200001COOO07911131S17192123252729313335373941434547■光电■风电■火电S1357911131517192123252729313335373941434547■光伏■风电■火电冬季典型天瑚拌放因子（两天）7911B15171921232$272931H35373941434547夏季典型天（两天）冬季典型天（两天）J£««»囂061辭鶯#£WR8±S冬T部风空黯占噂顋■尤伏■又电-車貝朦夏季典型天磯排放因子（两天）光伏风电比例141,风光电量占比72%未来冬季典型天（两天）冬季具型入碩痒放因子（两入）大比例可再生电力京津唐电网动态碳排放因:MawO1S5T＞11BIS1T：＞：＞B295：»55”M"小託1357911B1517192X23252729313335B739414J4$47采用电力动态碳排放因子核算终端碳排放•由电力部门分大区动态公布电力动态碳排放因子（华北、东北等）•15分钟/次，通过短信息到人，通过电力载波信号广播到各个终端•通过碳排放因子和动态用电功率的积分，得到用电碳排放总量•终端用电主动减碳的方式•安装分布式蓄能，在碳排放因子低的时间段大量蓄能，用于碳排放高的时间段•实行需求侧响应的用电方式，碳排放因子高的时间段主动减少用电负荷•在同一电网下，由于各个终端用电方式不同，其用电对应的碳排放量可出现很大差别•鼓励主动调节的用电方式，增大零碳电力的需求，促进零碳电源的发展。83动态电力碳排放因子可破解碳核算的困惑・自备光伏发电者：•从电网引入电力按照当时的碳排放因子核算，发电上网也按当时碳排放因子计算•白天输出6000kwh电力，碳排放因子0.4kgCO2/kwh,则碳排放2400kg•晚上引入4000kwh电力，碳排放因子0.8kgCO2/kwh,则碳排放3200kg，综合：尽管全天净输出电力，但碳排放仍然为3200・2400=800kgC02•釆用建筑“光储直柔”技术，实现柔性用电者：•光伏发电减少对外网电力输入电量•在碳排放因子低的时段大量用电和储能，在碳排放高的时间段停止用电•按照动态碳排放因子得到的碳排放量显著降低•碳交易•柔性用电，电力碳排放可从0.8kgCO2/kwh降低到0.2kgCO2/kwh•当碳价达到500-1000TE/tco2时，相当于电价差别0.3元・0.6元/kwh核心：尽快建立电力动态碳排放责任因子•使得各种终端用电的碳排放核算标准得以反映终端柔性用电状况・促进用电终端的调蓄能力建设，促进风电光电的有效消纳・增大风电光电需求，促进风光电的发展•避免依靠高价购买绿电的方式实现零碳。未来的零碳电力系统05万亿屋顶光电16亿/2万亿屋顶光电4亿/0.6万亿中东部农村1.2万亿屋顶光电6亿/0.8万亿西部地区L5万亿屋顶光电4亿/05万亿中东部工业+市政与交通7万亿中东部建筑+汽车3.9万亿风电光电（包括光热）水电5亿/0.8万亿2亿/I万亿\0.8万亿0.9万亿\通过大电网城市问题生物质、燃煤＜8气调峰火电・6亿/I2万亿水电和抽水善能海上风电：核电3亿/1.5万亿4亿/0.8万亿2亿/1.5万亿农村问题注•：采用CCUS回收生物质、燃煤和燃气调峰火电排放的CO28亿吨.剩余排放量小于生物质燃料排放■风电光电将在未来零碳新型电力系统中，提供80%的装机容量，60%的电量海南岛发展风光电和有序充电实现零碳电力现有资源功率（万kW）发电量（亿kWh）功率（万kW）发电量（亿kWh）核电370270水电1002360风电12302952200380光电150251500200海南规划的电力平衡状况•按照日平均发电用电量得到的全年平衡图==加大可再生能源装机容量，全年弃风弃光20%,实现全岛零碳电力自给:用电730亿kWh(光电305亿kWh,1900万kW,风电300kWh,1250万kW,核电270亿kWh)日缺电约0.4亿度电，且没有连续缺电问题，可依靠抽水蓄能,电动车等调度手段解决4003.503.002.50I2001501000.500.00曰缺电呈5眼0.500.400.300.200.100.000306090120150180210240270300330360天海南规划的电力平衡状况•按照日平均发电用电量得到的全年平衡图==加大可再生能源装机容量，全年弃20%,实现全岛零碳电力自给:旬用电730亿kWh（光电305亿kWh.风电300kWh.核电270亿kWh）日缺电约0.4亿度电，且没有连续缺电问题，可依靠抽水蓄能，电动车等调度手段解决・20・40•80-100-120-140-160•日缺电量约0.4亿kWh・抽水蓄能功率160万kW,容量约0.128亿kWh.可以补充部分缺电・电动车约200万辆，每辆车储电50kWh,可调度容量50%,日储电能力约0.5亿kWh.609012015018021024027030033036全年富电.没有连续缺电区冋1专3刑Ntf折択号旺石8£天海南规划的电力平衡状况•典型日的电力平衡图日内不平衡需要不到12%（0.24亿kWh）的储能容量电动车约200万辆，每辆车储电50kWh,可调度容量50%,日储电能力约0.5亿kWh：工作日0.200.16£0.12J0.080.040.000123456789101112131415161718192021222301234567891011121314151617181920212223节假日建设投资与收益•总投资：2200亿・风电光电装机：1500亿・200万个有序充电桩：120亿・电力系统改造：400亿III-售出电力730亿-270亿（核电）-40亿（免费充电）=420亿・平均电价0.6元/kwh,收入250亿/年・考虑运行管理维护费用，回收年限在10年左右采集工业排放的余热为建筑和流程工业提供热源零碳热源从何处来?目前：北方城镇建筑供热面积160亿rtf,供热量50亿GJ热量来源：45%热电联产余热，40%燃煤燃气锅炉，15%热泵和分散==燃气炉全国非流程制造业使用低压蒸汽、热水，全年40亿GJ,依靠热电联产或燃煤燃气锅炉，1.5亿tee2060年:北方城镇建筑供热面积200亿泞，供热量50亿GJ（对不节能建筑进行改造）或40亿GJ全国非流程制造业需要蒸汽、热水，全年70亿GJ零碳热源方案完全依靠各类电动热泵，实现全面电气化冬季电负荷增加2亿MW,电量增加4000亿kwh,加大了冬季电力缺□非流程工业大规模利用空气源热泵从空气中提取热量制备蒸汽，用电高，影响周边环境依靠各类余热热源，变废为宝。全面回收各类工业余热为北方建筑冬季采暖和非流程制造业提供热源装机容■kW发电，kWh需要燃料I排放CO2,■tco2输出热,亿GJ核电2亿1.5万亿70亿GJ水电5亿2万亿风电光电65亿9万亿调峰火电6.5亿1.5万亿4.5亿tee,生物质、燃煤、燃气各三分之一9亿tco270亿GJ流程工业・3万亿7亿tee14亿tco250亿GJ非流程工业•4万亿1.5亿tee6亿tco2•70亿GJ交通-2万亿lEtce2亿tco2建筑・4万亿-50亿GJ合计78.5亿kW产出14万亿kWh14亿tee30亿tco2输出190亿GJ消费13万亿kWh需要120亿GJ实现零碳热源必须破解的三大问题!1!•热源产热与终端用热在时间上不同步•热源根据生产需要排出热量，例如全年排热，而终端仅冬季需要；•建设大规模跨季节储能，实现源侧与用热侧之间的解耦•热源的分布位置与用热终端地理位置不一致•需要长距离跨地域经济输送热量•大温差热水循环，使经济输送距离达到100公里以上•通过“水热同送”技术，单管输送，经济输送距离可提高到200公里•全国统一规划，一张蓝图分片实施•热源输出的参数与终湍用热参数不匹配•如果不同参数的热量掺混，或“就高不就低”，就会造成巨大浪费•通过基于吸收式或电动热泵的热量变换装置，可改变参数变换热量大规模跨季节储热的可能性•储热方式:•相变材料：经济性•地下埋管、地下土壤蓄热：热量品味的散失•储存热水：目前看来可能是经济可行的方式•冬储冰供夏用、夏储热供冬季用大型储热水库：90°C/15°C减少热损失和品味损失：只要定性尺度足够大：大于30米，Fo=aVR2最小规模：＞10万立方米需要规模：仅建筑供暖，1立方/平米建筑；1000万平米建筑需要100。万方土地资源、造价、环境影响大规模跨季节蓄热•在欧洲（尤其是北欧）近十年来大力研究开发•多种技术方案都进行了深入的技术经济分析和实验•相变蓄能：经济、体积都不满足要求•地下埋管换热：我国在内蒙建有世界最大装置，但温度品位损失大•地下直接蓄热水：温度品位损失大•大型热水池加保温盖：目前是技术经济性能最可行的方式•欧洲已建有多个实际运行装置•我国已建成项目：西藏仲巴县，张家口矶山镇’等•当定性尺度足够大（＞30米），跨季节储热热损失可在5%以下•关键问题：找到合适的地理条件，充分利用自然的沟、谷、塘•找到合适的低成本跨季节储热方式（vlOO元/m3）是充分利用余热的关$大规模跨季节储热•不可能完全开挖，需要寻找合适的地理条件，利用沟、塘、地下?•整修，加浮盖可开发太阳能光伏•土地资源问题：•水库为了解决用水、防洪、发电，可以占用土地建设•蓄热水库为了实现低碳发展，解决热源问题，且可表面发电，为何不可？•选址方法，环境评价，综合开发利用•我国北方需要储热30亿GJ,库容约100亿立方米，遍布城市周边•如何选址？规划？景观？跨季节供热的收益III火•回收全年的余热，避免春、夏、秋季热量的浪费，收益为2〜3倍•热量回收、输送的装置、系统得以全年利用，系统回收期缩短•建筑冬季供热、工业生产用热、都会大范围波动，无蓄热装置时,必须按照可能的最大负荷安排热源和输配功率，而有了蓄热装置后，可以使系统容量减少到原来的1/2到1/7•通过蓄热可使热量供给的可靠性大幅度提高，保证民生•对于热源来说，供热系统是其冷却系统。大容量蓄热装置可以提高热源冷却的保证率•跨季节储热成本高，但远低于储氢、储电、储水发电、储高压气•如果100元/m3,90/15°C,则330元/G〕，或1.15元/kWh；长距离经济输热IIIIIIIII•从上世纪80年代，输热距离不断延长•引入石景山热电厂热量（80年代）23公里•三河到通州：30公里•涿州到北京：50公里•经济输送距离与管径成正比，规模越大、流量越大，距离越长•保温材料的进步和局部冷桥的处理使得管道散热降低，管径越大,流速越高，相对热损失越小，•大温差输热技术，供回水温度从120/60°C发展到120/20温度，使同样流量下热量提高70%,显著改善了经济性•水热同送，单管输送，成本进一步降低到一半太古一太原长途输热工程（世界之最）构建六级泵循环加压工艺，实现了长输侧直连高差180m的热网安全经济运行。目前建成和正在建设的长途输热工程石家庄供焦面枳：18500万”西安供焦面以：7500万rtf热量变换，避免掺混损失，实现供需匹配•多热源，多用户的跨区域供热网联至区域热网热量变换，避免掺混损失,实现供需匹配!1!•热源提供者：送入热网的温度必须统一调整到要求温度，如12CTC•热量使用者：返回热网的温度必须统一调整到要求温度，如20乞•可以通过第一、第二类吸收式换热器实现热量变换•终端用热要求参数不同，还可以......通过热泵提升温度•需要提供不同压力的蒸汽时，可通过热泵升温，再采用蒸气压缩机，压缩到需要的压力Q90°C50°Clkg/s25°C40°C利用热水制备工业蒸汽的方式通过闪蒸罐将热水闪蒸成低压蒸汽，然后经过水蒸气压缩机压缩到工业要求参数的蒸汽。循环热水90°CS3E700闪蒸罐600工业蒸汽200水蒸气压缩机100°C水-水換热器•若水蒸气压缩过程为带冷却的压缩过程.有一部分饱和水随着低压蒸汽一起进入压缩机.饱和水通过蒸发过程来冷却叶轮.此时最终输出的是饱和蒸汽；•假设带冷却过程的水蒸气压缩过程效率（理想做功与实际做功之比）为50%•此时COP：6400工业棊汽原水回水1+mkg127.4°C.0.2SMPa・虹2233445.5667.78899110s[kJ/kfl-K]cop=Q出口蒸汽7进口凝水=（l+m）•（岫=3g7W水蒸气压缩机.其中m为冷却水蒸气压缩机的饱和水占进口低压蒸汽的比例•该工况约为0.29汽液分孳旦lkg70<tfi和汽楽♦mkg「（re饱和水(En)kg133.5CC,0.3利用热水制备工业蒸汽的方式通过闪蒸罐将热水闪蒸成低压蒸汽，然后经过水蒸气压缩机压缩到工业要求参数的蒸汽。•通过闪蒸罐将热水闪蒸成低压蒸汽，然后经过水蒸气压缩机压缩到工业要求参数的蒸汽。•该过程为水蒸气压缩机干压缩方式.出口蒸汽为过热蒸汽.出口蒸汽温度较高,对水蒸气压缩机耐温要求高；s[kJfkg-K]•出口蒸汽在通过和饱和低温水直接接触换热的方式降温到饱和蒸汽状态;2•假设压缩过程的压缩效率为50%,则得到下面的COP,为输出工业蒸汽的与进口凝水的恰差与水蒸气压缩机耗功之比，比边冷却边压缩过程要低；雑MafV】cop=°出口蒸汽进口凝水==347w水蒸气压缩机其中m为冷却过热水蒸气的饱和水占进口低压蒸汽的比例.该工况约为0.3S实现利用各类余热供热的基本要求><4•完成北方地区建筑节能改造任务•目前平均供热热耗为03GJ/m2,需要降低至0.25GJ/m2以下，•主要是80年代建成的房屋保温太差，为2000年以后建筑热耗的1.5~2.5倍•北方不节能建筑约为60亿m2,改造费用1万亿左右•建成跨区域大型热网：我国北方已有基础，可进一步扩建•降低热网回水温度，以便有效回收低品位余热：目前重要发展方向•打通各种政策机制和技术瓶颈，有效回收各类低品位余热：正在进行•解决热源和热需求在时间上的不匹配：跨季节储热，待攻关•解决热源和热需求在空间位置上的不匹配：长距离经济输热，已有突破•解决各类热源间及各类需求间在热源品位上的不匹配：温度变换，有突破案例：海阳核电的小型示范项目M・取低压缸抽汽经换热为120°C-100°C热水（中间介质）•譬睿繫热顆㈱蒸馅、多级闪蒸两套独立的海水淡化装•用80mm单管输送热淡水至9公里外核电专家村，“水热同送”S家村用吸收式换热器把热淡水冷却至20°C,进入淡水系统,成为建筑供热和游泳池加热热水热源•实测热效率82%（供热热量与蒸汽热量之比）•水（包括水热联产内循环泵，不包括海水提水热分离常涅淡水STS1=9利用核电余热水热同产、水热同送、水热分离•水热同产：•蒸汽热量二浓海水带走热量+把源海水加热至常温淡水的热量+供热热量•浓海水升温5K,常温淡水20°C,海水101,供水温度9(TC时，效率82%•所获得的余热绝大部分成为供热热量，相当于海水淡化零能耗•由于不追求高的制水比，可以适当加大制水过程的换热温差，因此制水装置成本低于常规的多效蒸僧方式•减少核电向水中排放的热量，改善生态环境，为核电发展提供空间资源•水热同送：•八二根管可完成原来三根管才能实现的任务：热量输送，淡水输送；初投资，运行成本都大幅度下降•通过足够高的流速、充分好的保温技术，可以使百公里管道温降不超过5K•即使输送成本全部由供热承担，经济输送距离也可达到200公里以上•核电热电联产的困难之一：核电远离负荷密集区，输送成本过高，水热同送可破解这一困难利用核电余热水热同产、水热同送、水热分离93X㈱!1!in•水热分离：•系统的热效率取决于热淡水降温程度，•降低回水温度也是保证跨季节蓄热装置具有足够的经济性的必要措施•城市供热系统采用分布式吸收式换热器，可以把回水温度降至15V或更低•目前国内北方各热网企业、欧洲各国都在努力降低热网回水温度（第四代供热技术）%3利用核电余热水热同产、水热同送、水热分离•淡水质量：•采用多级闪蒸和多效蒸僧法制水，都是通过蒸僧水制备淡水-150项指标远优于饮用水标准，电导率1〜3,水质远远优于膜法•通过添加麦饭石、石灰石等矿物质处理，可完全满足饮用水标准•必须发展跨季节储热系统•核电全年在单一工况下稳定运行？还是按照季节在两个工况下转换？•全部回收冷凝余热的背压方式，与单纯冷凝发电方式：结构和参数差异大•水热联产装置+水热同送管道+水热分离装置：全年运行？仅运行4个月？•用热侧：受气象、市场等因素变化，需热量不同月份变化巨大•无蓄热时，热源要提供最大功率；有跨季节蓄热，热源只需要提供年均功率•供热保证率，可靠性：有蓄热系统，就不需要备用热源山东省水资源现状•我国整体水资源缺乏，其中北方地区水资源最为紧缺•我国水资源南多北少（长江以北64%面积，水资源量19%）•水资源人口、经济分布不均衡，沿海11省、区、市，15收土地面积，40%人口，60-70%GDP,1/4水资源量，人均1300m3•山东省人均用水量211m3,威海、青岛人均用水量远低于全国平均水平2000m%还低于以色列用水水平我国人均水资源量分布（数据来源中国统计年筌2019）数据来源一（2018年山东省水资源公报》胶东半岛依靠核电综合利用，可实现零碳2汽轮机热淡水水热分高海水淡化供淡水大滯节三大核电基地未来装机容量0.3亿kW全年运行8000小时，跨季节储热，可提供热量10亿GJ可为建筑供暖和工业生产提供60%的热量可为胶东半岛每年提供45亿吨淡水，为目前人均淡水量的60%若进一步解决电力调峰问题，就可以成为零碳半岛唐山余热为北京供热供水•北京属于严重缺水、缺余热资源的城市•唐山曹妃甸首钢有大量余热，华润电厂大量余热•可回收这些余热，海水淡化，制备热淡水，200公里输送北京•在平谷一带山区修建大型蓄热水库，进行跨季节储热•每年为北京供优质淡水3亿吨，提供4亿平米建筑供热热源•最大投资：•曹妃甸海水淡化装置和工程：75亿•热量采集装置及工程：25亿•长输管道：60亿•跨季节储热系统：100亿•终端的水热分离装置：20亿•总投资在280亿元以内，为4亿平米建筑提供供热热源，70元/m2,远低于热泵利用核电余热为制造业提供生产用热II•绍兴柯桥：重要的轻纺印染基地，•目前大量生产用热依靠燃煤热电联产电厂•利用秦山核电余热，80公里循环热水管网输送到柯桥•利用专门的热量变换装置，从循环水中提取热量，制备成生产需要的蒸汽或热水•苏北赣榆区工业园：•目前利用燃煤热电联产电厂提供蒸汽•利用连云港田湾核电余热通过蒸汽/循环水（？）输送•在终端变换为需要参数的热量•福建福清核电送余热为江阴工业园和东崎工业园供热北方数据中心排热用于建筑供暖•河北省怀来县，京津一带数据中心集中地，•服务器耗电量26万kW,周边建筑面积800万m2•统一规划冷却和热泵系统，取出排热制备热水•设置6.5万m3储热协调热需求与排热之间的关系•折合每GJ热量增加电耗50kWh,实现零碳供热數据中心园区Si&ft据中问逐几个需要澄清的问题・储能是建设零碳能源系统的关键・天然气在实现碳中和进程中的作用・氢在未来建筑用能中的作用・热电冷三联供符合双碳战略IIII储能是实现未来零碳能源的关键•电力：风电光电的输出由自然状况决定，而非需求决定•热力：各类余热热源的输出量是由其生产者的主营业务决定，与使用侧的需求无关•不解决储能问题，一方面弃风弃光弃热，一方面靠化石能源补充•储能的投资比电源、热源建设的投资还高：•1W光电投资3.5元，1天工作6小时，发电6Wh,储电3Wh,投资5兀•lkW余热热源建设投资1500-2500元，1年工作3500小时，输出热量12GJ,储热6GJ,投资1800元•储能涉及大量的政策机制:国土利用，储能价格，等•需要打破常规、多部门协调，资源共享，综合利用天然气在碳中和进程中的作用•我国目前天然气状况：•目前年消耗约3200亿Nm3,约40%进口交通等60%,建筑民用40%同样热量时燃煤排放的一半，但其开采、运输其GWP为26,综合后排放与煤接近•燃气输送、储存、LNG制备和气化等基础设施尚未完备，还需要大投入•我国燃煤技术全面世界领先，但燃气相关技术基本上落后于世界先进•工业生产（包括原料），发电,和终端使用过程约有5%的泄漏,•我国天然气应用的水平•目前一些发展天然气的规划：•未来加到増6000亿Nm3,达到全国能源总量的15%-20%•加量主要用于发电和建筑领域，替代目前的燃煤増•有些地区还在农村兴建输气管道，以实现“煤改气”的清洁取暖天然气在碳中和进程中的作用•燃煤——燃油和天然气——可再生能源确器欧美走过的能刃路，我国应该按照同样模式发展，只是加T条麒吗？•碳中和愿景下仅提供工业和电力用气，而建筑全面实现电气化•工业用气量在1500亿Nm3以内，•发电用气量不超过2000亿Nm3•总用气量不超过3500亿Nm3,与目前水平相当•是否不应该扩大与天然气相关的基础设施建设。•燃气下乡将造成巨大的浪费，且农民并不接受•多地的热电冷三联供？•应集中人力、财力重点攻关，建设零碳的新型电力系统•建筑应通过全面电气化，使天然气用量逐年缩小，直至被替换氢在未来建筑相关的能源系统中的作用•氢不是自然界存在的能源，而只能是能源的载体，由燃煤、燃气制备（灰氢），或电力及核能产生（绿氢）•氢的两类应用：•替代燃煤燃气，成为工业生产原料：如氢冶金、以氢为原料的化工•替代燃油，成为交通燃料：制备航油，氢车辆或氨、醇车辆•作为储能介质：电一氢一电；或电一氢一燃料一电•氢在建筑运行用能中应扮演什么角色?•作为燃料：建筑未来可以实现全面电气化和余热供热，不需要燃料•作为储能介质：电一氢一电的转换效率低，成本高，不易作为建筑储能•燃料电池，热电冷三联供：电解水制氢效率已经不高，后端转换不合适热电冷三联供符合双碳战略典型案例：北京各商III•热电冷三联供：以燃弓■蒸会联合循环为基础，发电，供热，供冷•集中供冷合适吗？•供冷需求大多为间歇式，集中供冷，增大需枣，导致过量…业大厦，夏季冷量在0.3-0.5GJ/m2,而美国集中供冷，＞lGJ/m2•集中供冷冷水循环温差不大于10K,5/15°C，仅为集中供热的1/10,需要流量大,泵耗高，水泵用电又转为热量加热冷水•大规模集中冷源效率并不比分散方式（几兆瓦）的高，但在控制、输送等方面却要付出很大代价•燃气电力的作用•未来需要一部分燃气电力，是为了为电网调峰，而三联供要兼顾冷、热需求，并不利于调峰•通过储冷储热协助调峰：分散方式更利于电力调节我国实现能源低碳转型的路径核心任务：建设零碳的新型电力系统，先立后破关键瓶颈：储电，解决电源侧与用电侧的不匹配可能的途径：利用私人电动车的电池资源，通过建筑新的配电系统建设新型的农村能源系统，充分开发利用农村的空间资源和储能资源城市发展“光储直柔”建筑配电，提供柔性负载我国能源低碳转型可分为两步走：先电力、后其他；先建筑交通，后T#以新型电力系统为目标，发展私人电动车，农村新能源，和建筑与充电桩系统，至U2035年前后，建成充足的零碳电力供给系统停止新建燃煤电厂，基于化石能源的流程工业维持已有的制造业，新上项目应属于零碳方式；通过新型电力系统建设带动新产业到2035年之后，目前的制造业生产线进入更新换代期，再按照新工艺新流程全面改造，依靠目前开始研究和储备的技术。谢谢聆听!