“双碳”目标的广州实践: 广州城投大学城区域集中供冷交出亮丽绿色答卷

日期:2021-11-16

近日,中共中央、国务院印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,提出要坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路,确保如期实现碳达峰、碳中和。

在迈向高质量发展的新时代,千年商都广州不断打造绿色低碳城市新样本,探索可持续发展新模式。穿城而过的珠江上有一座充满生机的小谷围岛,在蓝天白云下、绿树掩映间,一座现代化的大学城尽收眼底。17年来,岛内的30多万师生每年都享受着源源不断的夏日清凉。这清凉之风来自于岛上的区域集中供冷系统,该系统采用“冰蓄冷”技术,在高效供冷的同时,还形成了资源集约共享新模式,有效实现了电力的移峰填谷和能源的高效利用。

如今,广州城投大学城区域集中供冷模式已然成熟,在夏季用电高峰时段,单次最高可为全市降低峰值电力负荷4万千瓦,相当于建设了一座40MW的抽水蓄能电厂,全年蓄冷量约8000万千瓦时。据测算,每年可节约标准煤2.4万吨,减少二氧化碳排放量6万吨,减少二氧化硫排放量480吨,相当于2600亩森林的碳汇能力。区域供冷系统投入使用十七年以来,已累计减少二氧化碳排放量70万吨。另外,区域集中供冷系统为大学城减少了约近20万KW制冷主机装机,节约制冷剂55吨,折算碳减排量7.15万吨。站在新时代起点上,广州城投大学城区域集中供冷模式将继续奔向绿色发展之路,将服务模式扩大到小谷围岛之外,为实现“双碳”目标交出广州答卷,勾勒出低碳发展的美好蓝图。

广州城投大学城区域供冷为碳达峰探索广州方案

今年是“碳达峰”“碳中和”元年,全国各地都在探索如何实现“双碳”目标。早在2003年,广州小谷围岛上的一座生态之城—广州大学城,已开始探索低碳环保之路。在建设之初,大学城的设计师们因地制宜地提出了集约共享的城市能源综合利用方案,区域集中供冷就是其中一张最亮眼的名片。这意味着在整个大学城只需建立几个冷站,统一制备空调冷冻水,不需要在教学楼、宿舍、食堂重复建设供冷系统,即可输送到每一个单体建筑,打开阀门就有空调使用,实现“学生在哪里,清凉便能够输送到哪里”的理想供冷模式。

2004年,大学城十所高校拔地而起,含有多项技术创新的区域集中供冷也正式亮相,让第一批入驻大学城的师生们享受到了绿色又清凉的空调服务。据悉,该项目总投资达8.5亿元,供冷建筑面积约352万平方米,设计装机容量约37.3万千瓦,成为当时全球供冷量最大的区域供冷项目之一。集中供冷设施建设好之后,由广州城投集团下属企业——广州大学城能源发展有限公司(简称“广州城投大学城公司”)负责运营。

集中供冷的“心脏”是分布在大学城内的3个冷站,冷站采用“冰蓄冷”技术,在夜间用电低谷时段制冷,将冷能以冰的形式储存起来,可降低城市白天用电高峰期的负荷。白天融冰供冷,通过管网送往各用户,源源不断的冷冻水能够为当地30万人同时提供供冷服务。

不断攀升的用电需求,已经成为困扰城市发展的一大难题。大学城区域集中供冷运营的成功经验,验证了该系统可以作为新时期能源发展的新模式,为碳达峰、碳中和战略在城市落地探索出了一套广州乃至华南方案。“冰蓄冷这种蓄能方式,具有移峰填谷、提高能源整体效率的作用。”华南理工大学建筑设计研究院教授、大学城供冷总设计师王钊表示。大学城开建之时,区域集中供冷系统就成为新区破解电力增量难题的重要抓手,实现用电的移峰填谷。

一般来说,火电厂最好是连续平稳发电,如果夜晚没有人用电,锅炉被迫停炉,白天再重新启动会损耗很大,冰蓄冷就是利用晚上富余的电力进行制冰。在白天用电高峰时,通过减少空调主机开机,用储存的冰提供空调服务,降低了高峰时段的用电负荷,又提高了晚上的发电效率。整套系统就如引导高速公路车流量实现平衡,将白天高峰期的车辆分流到夜晚,达到节能高效的目的。

据统计,大学城区域集中供冷在夏季用电高峰时段,单次最高可为全市降低峰值电力负荷4万千瓦。今年9月以来,广东省持续高温,用电需求不断攀升。为缓解电力供应紧张,大学城区域集中供冷系统积极参与广东省电力市场化需求响应机制,在响应日期的用电高峰时段少开主机,多用融冰。今年以来,公司共计参与电力需求响应25次,累计调峰电量约50万千瓦时,减轻了用电高峰期电力系统的负荷压力。

 贴心服务,不断创新,赢得用户信赖    

花团锦簇的美景,干净整洁的楼宇……近日,我们走进大学城制冷中心之一的4号冷站,探访区域集中供冷模式如何运作。冷站外观看起来是一栋平平无奇的小楼,里面却暗藏玄机。冷站二楼,颜色不一的巨型大钢管纵横密布,10多台大型双工况离心机组高效运转,将降温后的乙二醇溶液通过管道输送到一楼的蓄冰池。靠近蓄冰池,一阵阵凉意迎面而来。4个长达70多米的大型蓄冰池映入眼帘,可蓄冰水1万吨,蓄冷量可达9万冷吨时。

大学城内高校众多,这套系统如何输送高质量的冷气?原来,大学城地下埋藏有一根根水管,它们就像“血管”一样,源源不断地将制冷中心这个“心脏”制造出的冷冻水,输往各个建筑,再直接或者经过板式换热器换热后输送至每个房间。中山大学、华南理工大学、华南师范大学等10所高校,以及超级计算广州中心、广东科学中心、广州市国家档案馆等大型重点单位,都已早早地用上了集中供冷服务。

为向用户提供优质的供冷服务,一直以来,广州城投大学城公司将创新作为驱动发展的“新引擎”,累计经过了数百万人次的检验,为建设幸福广州、低碳广州交出了一份硕果累累的答卷。在节省用冷能耗方面,广州城投大学城公司下足了“绣花功夫”,经过多年的反复研究、实验,开发了一套小负荷供冷系统,精准解决了末端空调使用浪费以及管理困难的问题,可帮用户节省电量超过30%。

小负荷供冷系统十分智能,系统自动根据负荷情况启动小负荷供冷,待学生离开课室后,可远程关闭空调,从而达到节约能耗、节省运行费用的目的。学校的物业管理人员还可随时在网页端或者手机端对室内用冷进行远程控制。要实现这一功能,技术人员需要对板式换热间进行改造,安装小水泵、变频控制等设备,并在末端安装联网温控器。当遇上用冷高峰,变频器相应地增加频率,低峰时降频率,实现供冷量与实际用冷需求的精确匹配。

据介绍,小负荷供冷系统综合运用了现代通讯技术、自动化技术、移动支付技术等,让系统同时具备报表管理、状态监督、故障报警、实时充值等多种功能。这套系统非常适合办公楼、宿舍楼、实验室等场景,目前,广外宿舍、星海练琴楼、广美教学楼等楼宇已经使用物联网控制或低负荷节能改造。

在大家惬意地享受空调服务的背后,还有不少后勤保障人员一直坚守在岗、默默付出,为大学城供冷服务保驾护航。广州城投大学城公司已经建立了全面的综合能源服务体系,组建了一支近300人的运营维保队伍,全年每天24小时值班待命,学校内的驻场维保团队能做到30分钟快速维修。在疫情期间,广州城投大学城公司展现国企担当,积极抗疫,主动为各个用户进行中央空调清洗消毒。维保人员对空调送回风系统上的供回风口、空气滤网、换热器表面、冷凝水集排水系统等重点部位以及直接相关的空调机房环境的清洗、消毒,全年累计清洗约9万台次空调设备,使空调风系统满足卫生防疫要求,保障师生健康用冷。在2021年部分学校疫情防控封校期间,维修人员驻守抗疫最前线,积极投身疫情防控工作,认真负责地保障集中供冷和热水供应等设备的正常运行,为校方抗疫胜利作出了贡献,得到学校的赞许。

广州城投大学城公司用心用情服务,优化硬件设备、提升服务水平,解决用户痛点,让用户用得省心、舒心、贴心,专业的供冷服务令大学城公司得到了大学城内各高校和企事业单位用户一致认可。在大学城各高校和企事业单位的大力支持下,大学城区域集中供冷实现了用户和用冷面积逐年稳步增长,近十年供冷量平均每年增长7%,产量翻了一番。

集约共享,低碳环保,助力城市更新。     

能源是城市发展的“命脉”。区域集中供冷一方面提升能源利用效率,另一方面还可以实现城市空间集约高效、生活环境舒适宜居,助力老城市焕发新活力。

区域集中供冷通过集中设置冷站来代替分散式的制冷机房,选用高效率的制冷机组代替分散式的小机组,选用高效的大型冷却塔代替分散式小冷却塔,解决了设施占地问题,成为建设集约型城市的加分项。实践证明,区域集中供冷实现了土地空间和设备的集约利用,能节省出空调机房面积约60%,减少运行人员数量约50%,由于空调的同时使用率为50%~70%,可以减少配电网投资和电力负荷约40%。

区域集中供冷系统可以减少甚至基本取消在建筑上安装空调室外散热设备,免去空调外机带来的噪声、飘水、局部热岛效应等烦恼,美化城市环境。对于居民楼或者办公大楼的物业管理来说,后勤管理人员还将从安装、管理、维修空调设备等繁重的工作中解脱出来,并能得到安全、可靠、稳定、高质量和专业化的服务。

桃李不言,下自成蹊。近年来,凭借超大规模、领先技术和完善的运维体系,广州城投大学城区域集中供冷系统为城市大型供冷建设与运维积累了宝贵的经验,成为业界学习和借鉴的样板项目。如今,区域集中供冷逐步被许多商业和工业用户所接受,也被越来越多的城市CBD以及工业园采用,如广州珠江新城、珠海横琴、深圳前海等都已建设了区域集中供冷系统。

目前,广州城投集团正在积极参与城市更新建设,助力“双碳”目标的实现。经研究分析,五羊新城片区城市更新改造启动区如果使用区域供冷,该项目可减少主机装机容量约5.3万千瓦,相比传统方案减少约57.4%,共减少设备台数104台,节约机房面积约3900平方米,同时可减少电气装机容量1.2万千伏安,减幅约40%,将大大缓解城市更新对电力增容的压力。

又如,空港中央商务区如采用区域集中供冷模式,经测算,可减少主机装机容量6.3万千瓦,减幅约51.8%,减少设备台数152台,节约机房面积10735.5平方米,减少电气装机容量1.6万千伏安,节约制冷剂充注量18吨,蓄冷折算减碳量23400吨/年,每年可实现27800吨的减碳量。

雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。站在新时代起点上,广州城投大学城公司将继续乘风破浪,继续开展节能模式创新,引领行业高质量发展,成为助力城市低碳发展的“新动能”,为实现“双碳”目标按下“快进键”。