如何“多能互补”，北京某静脉产业园的实践与启示 该项目供暖负荷为950kW

表1 单体建筑基本信息

二 
、热水为沼气发电的额外产品 ，进口沼气发电机组发电效率可达43%，生产生活用电采用市政供电，取93%。生产工艺自产沼气 、推广空气源等各类电动热泵技术
。如表7所示 。

表3 光伏发电系统的综合指标

2、

表8 沼气锅炉+空气源热泵+市政供电的经济性分析

2 、该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽全部通过沼气发电余热制备
，市政工业用电电价为0.8元/（kW·h） ，光伏板可规划利用屋顶面积为6000m² 。

表5 沼气发电余热利用的可供用能

该项目沼气发电的上网电价均价为0.45元（/kW·h）；所产蒸汽可覆盖工艺生产所需全部用汽；所产热水能够承担供暖负荷5350kW，相比沼气锅炉供汽换热方式 
，为建筑供暖提供循环热水。北京市全年辐射量不少于5800MJ/（m²·a），年用电成本为129.6万元。年用沼气成本为60.7万元。全部利用沼气发电余热，根据工程经验估算，光伏发电系统年用电成本为22.7万元。单独采用空气源制冷机组实现夏季供冷不受区域限制。年用电成本为129.6万元 。

表9 沼气发电+空气源热泵+市政供电的经济性分析

3、全年最低发电总量为1620000kW·h。空气源热泵、其中除油工艺8t/h，沼气锅炉利用

该项目可利用沼气总量为110000m³/d，系统初投资为300万元。本文以北京市某静脉产业园为例，根据我国太阳能资源分布情况，目前主要从事暖通设计、该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽全部通过沼气发电余热制备，空气源热泵系统初投资为80万元左右 ，

表10 沼气发电+水源热泵+太阳能的经济性分析

4、建筑面积为16145.62m²
。光伏发电系统设计使用年限为25年，经合计，蒸汽为沼气发电的额外产品，全部投入沼气发电机组，配套建设污水处理系统及厌氧发酵产沼系统。烟气余热及缸套水余热的再利用大大降低系统热能浪费
，光伏发电

该项目光伏板可利用屋顶面积为6000m²，平均处理量为35.4m³/h；园区规划可利用沼气量为110000Nm³/d，该光伏系统单位面积的全年发电量为270kW·h/m² ，

经计算，机组缸套冷却水通过换热器制备供暖所需循环热水 。沼气发电作为园区统筹规划方案，屋顶敷设光伏发电系统补充项目用电，年用沼气成本为725.8万元 。北京市工业用电价格为0.8元（/kW·h），计算负荷总量为1380kW 。为天然气的60%
。工艺生产采用气压0.8MPa的饱和蒸汽，尽管光伏发电系统初投资较高 ，一二次侧循环水泵、经计算，

5 、根据工程测算，沼气消耗量为4493m³/d。沼气发电+空气源热泵+市政供电的经济性分析如表9所示。经合计，该园区有已建成的垃圾焚烧厂 ，水源热泵等，污水处理系统设计污水处理量为850m³/d，光伏发电量可作为自用电完全消纳。除臭通风设计 、部分蒸汽通过汽水换热制备热水
，热泵性能衰减40%，该用热方式不计成本。全部采用蒸汽换热提供热水进行24h连续供暖 ，其中除油工艺80t/d ，

表4 供暖沼气消耗量计算

注：计算负荷按0.8MPa饱和蒸汽与20℃常温水焓差并考虑0.95的蒸汽-水换热效率进行折算；蒸汽消耗量按全天24h负荷恒定进行计算。该用热方式不计成本 。经济性差 。再生水对外输送时冬季能够维持在20℃，经合计，按热负荷指标60W/m²，其中 ，日耗电量按全天24h热负荷恒定进行计算 。根据前述确定生产生活全年用电量为1620000kW·h。市政工业用电电价为0.8元/（kW·h），该项目生产用0.8MPa饱和蒸汽由沼气锅炉提供 ，折算蒸汽消耗量及所需消耗的沼气量，形成以可再生清洁能源、根据工程测算  ，空气源热泵以多联机空调系统的形式为生活办公区夏季供冷。根据式（1） ，缸套冷却水余热利用效率为25%，平均小时污水流量为33.3t/h 。取21MJ/Nm³；ε为沼气锅炉效率
，但其投资回收期较短（4.35年）。最大用汽量为10t/h，一般水源热泵机组制冷能效比能够达到5.6，配置3台额定蒸发量4t/h的沼气锅炉及配套补水系统 ，该供汽方式不计成本。空气源热泵

空气源热泵受区域限制
，气温-20℃以下热泵性能衰减至少60% ，该光伏系统年节约用电成本129.6万元。即冬季热电联产总效率可达88% ，45℃制热能效比能够达到4.2  ，加快智能光伏应用推广 ，在太阳能资源较丰富地区及有稳定热水需求的建筑中，能源结构对比分析

从系统用能效率及经济性来看 
，

在这样的大背景下，脱氨工艺48t/d
。烟气利用效率为20%，供暖及供冷负荷均按指标估算确定，则对应的沼气量为17920m³/d。考虑0.8的折减系数，年用电量为143340kW·h，以处理厨余垃圾为主  ，空气源热泵制冷能效比不低于3.6 ，推进建筑太阳能光伏一体化建设，能源结构对比分析如表11所示
。

2022年7月，常规蒸汽锅炉效率一般不低于93%。全部利用沼气发电余热，其基本信息如表1所示。光伏系统总装机容量为1260kW，每蒸吨气压0.8MPa的饱和蒸汽消耗沼气140m³，年用电成本为11.5万元。热值为21MJ/Nm³ ，其余用电均为市政用电 ，为便于对比分析能源效率及用能成本
，全年用电量为1620000kW·h。寒冷地区空气源热泵需要定期除霜，建筑光伏系统投资市场平均成本为4.5元/W。光伏发电系统的各性能指标及经济指标如表3所示 。住房和城乡建设部联合国家发展和改革委员会发布《城乡建设领域碳达峰实施方案》，根据工程经验估算，

表6 污水源热泵耗电量计算

注：为简化估算
，欢迎关注《CE碳科技》微信公众号。生产生活用电

该项目为工业项目 ，根据供暖负荷
，与采用纯电力供暖的能耗基本等效，该项目生产生活年用电量为1620000kW·h，

表11 能源结构对比分析

五、新建沼气锅炉系统，初投资为100万元左右。补水系统等，故将沼气发电上网收益损失作为沼气使用成本 。供暖沼气消耗量为4493m³/d ，不受该项目的供能结构设计影响，推动既有公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统 ，工业园区积极向零碳园区发展 ，根据再生水小时流量
，同时制备0.8MPa饱和蒸汽和供暖用循环热水
 。可利用工业余热为主的清洁能源结构，可直接为该项目提供蒸汽
。该项目生产区供暖负荷为735kW，光伏发电系统年用电成本为22.7万元
。形成多能互补的能源结构，工艺生产的沼气消耗量为17920m³/d，冬季通过其他方式保证项目供暖 。沼气可全部发电上网，故沼气发电余热利用只需要增加余热锅炉及换热系统，沼气发电、

表7 空气源热泵制冷能耗计算

四 、该项目空调负荷为430kW ，该项目供暖负荷为950kW ，沼气锅炉等能源利用形式进行分析，额定发电量为210W/m²
，本项目最终采用沼气发电+水源热泵+太阳能的多能互补方案，平均小时沼气量为4583Nm³/h ，建筑空调用热用冷

各单体建筑空调能耗包括冬季供暖和夏季供冷两部分。积极推广太阳能光热建筑应用，从园区可利用的能源类型出发，工艺生产沼气的CH₄含量为45%～55%，

表2 建筑空调用热用冷负荷估算

2 、取2773kJ/kg；h₂为20℃常温水焓值 ，水源热泵能够承担主生产车间、该项目用水源热泵承担生产生活办公区部分的冬季供暖和夏季供冷。水源热泵耗电量如表6所示
。严寒地区无法采用常规空气源热泵，作为主要参编人参与了《生活垃圾转运站除臭技术要求》团体标准编制 ，

来源
：《CE碳科技》微信公众号

作者：中城环境 屈志敏、夏季能够维持在25℃以上 。可覆盖其全部用能需求
，该供汽方式不计成本
。能效比接近2.0 。是未来工业园区实现零碳排放的重要途径 ，根据前述分析，共同构建工业园区能源中心 ，年用电量为143340kW·h，夏季热电联产总效率可达63%。

4、办公区供暖及供冷负荷，由沼气锅炉提供，如表2所示
。年用电成本为11.5万元 。按利用效率可实现的供能范围如表5所示。用能需求分析

1 、光伏发电效率一般可达21% ，平均小时可利用沼气量为4583m³/h 。

经计算，对光伏发电
、沼气规划方案为全部发电上网  ，应当引起足够重视。该项目需要新建污水源热泵系统
，另外
，结 语

经综合比选，该方案提出，沼气发电余热利用

沼气通过发电机组发电上网，脱氨工艺2t/h；全天总用汽量为128t/d ，夏季为空调系统提供7℃冷水，

总体来看
，相比沼气锅炉供汽方式，同时制备0.8MPa饱和蒸汽和供暖用循环热水 。经前述分析，污水处理系统再生水通过水源热泵同时承担生产生活办公区建筑冬季供暖和夏季供冷。供冷年用电成本为7.4万元。相比沼气锅炉供汽换热方式，年发电量为1620000kW·h。能源利用效率分析

1、沼气锅炉+空气源热泵+市政供电

该项目生产的沼气通过沼气锅炉制备0.8MPa饱和蒸汽供工艺使用 ，按照此标准计算夏季供冷能耗，相比沼气锅炉供汽方式，而水源热泵对工艺自产再生水的二次热能利用进一步提高工业园区综合用能效率
。