集中供能下建筑能效对标

丁亚男

上海市节能减排中心有限公司

0 引言

区域集中供能是指对一定区域内的建筑群，由一个或多个能源站集中供应冷媒、热媒，发电机发出的电力大部分自用，多余电力送入区域电网，实现冷、热、电三联供[1]。集中供能系统可将发电机组余热再利用，利用吸收式溴化锂机组制冷制热，可有效提高能源的利用效率，实现能源“梯级利用”。同时，“自发自用、余电上网”的发电模式和配套的蓄冷系统可有效缓解高峰用电负荷的压力，起到“削峰填谷”的作用，提高供电安全性和经济性。相对于传统的发电厂和热电联产系统，区域集中供能有节能、高效、环保和安全等特点[2]。

1 上海市集中供能现状

目前，上海集中供能区域主要有虹桥商务区的核心区和西虹桥地区，此外，一些学校、医院和酒店安装小型分布式供能系统。根据统计结果及公开数据，截至2016年8月，上海地区共建成天然气分布式项目43个，总装机容量为169 668kW[3]。

2 集中供能系统运行模式

集中供能系统设备配置：燃气发电机组+溴化锂机组/余热锅炉，实现冷、热、电三联供，见图1。热水锅炉和冷水机组作为供热、供冷季调峰设备，三联供系统或冷水机组夜间为蓄冷罐蓄冷，作为调峰或应急供冷装置。

图1 集中供能系统运行模式

3 集中供能区建筑能耗

选取集中供能区域的6栋建筑作为研究对象，业态包含办公和商业，建筑A-E入住率均在95%以上，建筑F入住率约60%。其中，建筑A为集中供能区域的自主供能建筑，建筑A用冷和用热由所配置的热水锅炉和冷水机组提供，其余5栋建筑用冷和用热由区域能源中心提供；建筑A-D为中高档办公建筑，入驻企业类型相似，为外企总部、金融和互联网企业等。

根据各栋建筑冷、热来源的能源中心实际运行情况，计算冷和热的折标系数，得出各栋建筑年综合能耗，建筑能耗和面积见表1。

表1 集中供能区域5栋建筑能耗信息

4 能效对标

对集中供能区域建筑单位面积能耗分别与全市公共建筑能耗监测平台及《合理用能指南》中类似建筑进行对标，集中供能区域建筑能效水平普遍较高。

4.1 对标市级能耗监测平台

1)办公建筑

根据《2017年度上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据情况报告》[4]，纳入监测平台监测的办公建筑平均单耗为29．3kggce/m2（不含天然气用量，电力折标系数取3．0）。经统计，采用热水锅炉供热的一般办公建筑，供热用天然气约占建筑总能耗的10%～15%，同比折算，纳入市级监测平台的办公建筑平均单位建筑面积能耗约为32．56～34．47kggce/m2。

如图2所示，将A-D建筑单位建筑面积能耗同口径折算（电力折标系数取3．0），与市级能耗监测平台建筑平均单位建筑面积能耗水平进行对标。集中供能建筑的单耗均低于市级建筑能耗监测平台的平均水平。

图2 办公建筑对标市级监测平台（单位：kg标准煤/m2）

一般情况下，有金融或互联网企业入住的中高档办公建筑单耗将高于普通建筑，如建筑A的情况，单耗高于市级能耗监测平台的平均水平，较为合理。一方面，中高档建筑内客户对环境舒适性要求高，空调和新风运行负荷高；另一方面，金融和互联网企业加班较多，用能时间长。

根据对标结果看，集中供能条件下的建筑B-D的能效水平均优于市级监测平台建筑的平均水平，也优于单独供能的同类型建筑。由此可见，集中供能下的建筑能效水平较高。

2)商业建筑

根据市级建筑能耗监测平台发布的2017年建筑能耗报告，商业建筑对标案例中对大型商业建筑进行了能效水平分析，单位建筑面积能耗为65．0kggce/m2（用能结构单一，空调采暖均消耗电力，电力折标系数取2．88，不含餐饮用气）。F建筑按入住率折算单位建筑面积能耗，两栋大型商业建筑（E、F）单位建筑面积能耗分别为 51．02 和54．33kg标煤/m2，均优于纳入市级能耗监测平台建筑的能效水平。

图2 大型商业建筑对标市级监测平台（单位：kg标煤/m2）

4.2 全市合理用能指南

与全市《合理用能指南》对标，电力折标系数与指南的规定进行同口径折算，详见表2。集中供能下的建筑能效水平均优于《合理用能指南》中的先进水平和同区域同类型的独立供能建筑（A建筑）的能效水平。

5 集中供能下存在问题

虽然集中供能条件下建筑的能效水平较高，但在很大程度上取决于能源中心的建设和运行情况，具体包括：

1)能源中心的运行效率对建筑能效水平的影响

表2 《合理用能指南》对标

在集中供能条件下，建筑照明、插座等设备用电与普通建筑基本没有差别，但空调用冷和热的折标煤量取决于能源中心的运行效率和运行策略：能源中心运行效率较高，发电效率和余热利用效率高，冷水和热水的折标系数相对较小；反之，折标系数将相对较大，会导致建筑总能耗增加，能效水平降低。

2)集中供能管线布置对建筑能效水平的影响

能源中心普遍会建设在集中供能区域的中心位置，确保供往各方向的管线长度一致，避免出现因水力不平衡而导致某个方向供能量与需求量不匹配。但即使能源中心位置布置合理，若集中供能区域过大，供能管线过长，受管道承压能力的影响通常会出现供水压力不足，进而导致管线末端建筑能源供应量不足。在这种情况下，管线末端建筑无法获得足够的水量和温差，空调末端设备却仍保持最大功率或频率运行，某些设备甚至出现“空转”现象，导致建筑用电量增加、能效水平降低。同时，如果供能管线过长，能源中心输送泵耗、热量损失也会较大，将严重影响能源中心运行效率。一般供能管线以不超过2km为宜。

3)集中供能下能源收费机制对建筑能效水平的影响

能源中心通常会与用户端签订能源基本用量协议，实行阶梯价格机制。若基本用量的制定不合理，尤其是基本用量制定过高时，将导致建筑管理和运营单位缺乏节约用能的意识，造成冷热水消耗大，建筑单耗升高。

6 建议

如何提高能源中心运行效率，是集中供能区域提高能效水平所面临的主要问题之一。除能源中心设备配置及运营管理策略外，为避免供能管线水力不平衡，在建设初期就应考虑能源中心的建设位置，建议布置于供能区域的中心位置，且供能管线以不超过2km为宜。其次是能源中心的价格机制，应根据末端用户入住率合理制定基本用量，并在其入住率稳定后及时进行阶梯用量和价格的调整，以合理的能源价格约束末端用户，避免能源浪费。