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西藏日喀則地區(qū)清潔能源集中供暖熱源應(yīng)用
文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2024-10-15 14:00:52瀏覽次數(shù):2846
引言
在國(guó)家“碳中和
從西藏日喀則地區(qū)的資源稟賦出發(fā),對(duì)生物質(zhì)能、太陽(yáng)能
1 清潔能源分析
1.1生物質(zhì)能
生物質(zhì)能,是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量
與煤炭產(chǎn)生的熱量相比,生物質(zhì)熱值較低
。燃燒相同質(zhì)量的煤與生物質(zhì),生物質(zhì)產(chǎn)生的能量只有煤的三分之一。但生物質(zhì)燃料來(lái)源廣泛,屬于清潔型能源,受國(guó)家相關(guān)政策扶植
西藏主要生物質(zhì)有林木
日喀則地區(qū)以草甸為主,耕地面積小,耕地面積僅為7.95萬(wàn)公頃,約占日喀則土地面積的4.5‰, 森林面積較小,森林覆蓋率僅為6.81%
西藏是我國(guó)的生態(tài)屏障,生態(tài)環(huán)境十分脆弱, 生態(tài)戰(zhàn)略地位十分重要
在薪柴能源替代戰(zhàn)略下,生物質(zhì)能利用具有可行性,但是鑒于其生物質(zhì)資源有限,自然環(huán)境脆弱, 其開發(fā)規(guī)模要經(jīng)過(guò)科學(xué)論證后,因地制宜,適度開發(fā)。
從日喀則地區(qū)生物質(zhì)資源稟賦來(lái)看,日喀則地區(qū)采用生物質(zhì)做供暖主要燃料,可行性不高,但城市垃圾無(wú)害化處理是西藏各城區(qū)面臨的痛難點(diǎn)之一,城市有機(jī)垃圾也是生物質(zhì)的來(lái)源之一,城市有機(jī)垃圾生物質(zhì)可作為城市集中供暖的備用或輔助燃料考慮,同時(shí)解決城市有機(jī)垃圾無(wú)害化處理問(wèn)題
。
1.2太陽(yáng)能
西藏的太陽(yáng)能資源居全國(guó)首位,是世界上太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)之一,比同緯度的平原地區(qū)多一倍或1/3;日照時(shí)間全國(guó)最長(zhǎng)的,各地海拔相對(duì)較高,加之所處地理位置的特殊性,使得全年可接受的太陽(yáng)輻射能充裕,全年太陽(yáng)高度角變化幅度不大,冬夏半年太陽(yáng)可照時(shí)數(shù)差別較小
。
日喀則地區(qū)屬西藏自治區(qū)太陽(yáng)能最豐富的地區(qū)之一,年太陽(yáng)總輻射為6836.6MJ/㎡,太陽(yáng)總輻射最大月為5月,5月總輻射為742.1 MJ/㎡,太陽(yáng)總輻射最小月為12月,12月總輻射為427.6 MJ/㎡, 太陽(yáng)總輻射最大季節(jié)為春季,春季總輻射為 2042.2MJ/㎡,太陽(yáng)總輻射最小季節(jié)為冬季,冬季總輻射為1360.9MJ/㎡。日喀則桑珠孜區(qū)太陽(yáng)能輻射量存在季節(jié)分配不均的情況,供暖季太陽(yáng)輻射量相對(duì)較小
。日喀則最冷月南向垂直面平均總太陽(yáng)輻照度 Is>200W/m2。
日喀則市地勢(shì)高,光照透明度好,太陽(yáng)能資源穩(wěn)定性好,經(jīng)統(tǒng)計(jì),日喀則市年平均日照數(shù)為 3004.6h,年內(nèi)日照時(shí)數(shù)大于6h/天的日數(shù)為301天
。根據(jù)日喀則太陽(yáng)能資源的豐富性和穩(wěn)定性,太陽(yáng)能供暖條件得天獨(dú)厚。
1.3地?zé)?/a>能
地?zé)?/a>能是指地殼內(nèi)能夠科學(xué)
、合理地開發(fā)出來(lái)的巖石中的熱量和地?zé)崃黧w中的熱量。地?zé)?/a>是一種潔凈的可再生能源,具有熱流密度大,容易收集和輸送
地熱能根據(jù)深度不同,可分為淺層地?zé)?/a>和中深層地?zé)?/a>。
淺層地?zé)?/a>位于地下0 m ~200m,主要來(lái)自太陽(yáng)輻射對(duì)地表土壤的加熱,約占總的地熱能的5%, 淺層地?zé)?/a>主要以熱水型和蒸汽型存在,主要分布在構(gòu)造板塊邊緣,淺層地?zé)崾?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/地下熱水資源.html" >地下熱水資源稀缺,換熱后回灌困難,地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較大,長(zhǎng)期使用存在熱衰減問(wèn)題,資源分布局限,能量密度小等因素的制約,使用具有很強(qiáng)的局限性和技術(shù)難度
中深層地?zé)?/a>位于地下200 m ~4000m,主要來(lái)自地核熔融巖漿和地殼上部放射性生熱元素衰變,以巖熱型為主,巖熱型地?zé)崮?/a>存在于由地溫梯度形成的巖土體中,地溫梯度普遍存在,巖熱型地?zé)豳Y源普遍存在,地域適用性強(qiáng)
西藏是中國(guó)地?zé)?/a>活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū),地?zé)崽N(yùn)藏量居中國(guó)首位,但日喀則桑珠孜附近無(wú)熱水型和蒸汽型淺層地?zé)豳Y源分布
。根據(jù)日喀則桑珠孜地?zé)豳Y源稟賦,中深層巖熱型地?zé)崮?/a>用于集中供暖具有較強(qiáng)的適用性。
1.4 天然氣
1.5電能
風(fēng)電潛能:西藏有兩條風(fēng)帶,推測(cè)年風(fēng)能儲(chǔ)量 930億KW.h,居全國(guó)第七位。西藏風(fēng)能技術(shù)可開發(fā)量超過(guò)1.8億KW,主要分布在那曲
、日喀則、山南等高海拔地區(qū),未來(lái)可集中開發(fā)的連片土地空間較大,利用小時(shí)數(shù)約2300h/年。
太陽(yáng)能發(fā)電潛能:西藏的太陽(yáng)能資源居全國(guó)首位,是世界上太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)之一
。西藏平均每天日照時(shí)長(zhǎng)達(dá)8h,全年艷陽(yáng)高照時(shí)間達(dá)300 天,年日照時(shí)間居全國(guó)首位。西藏光伏可開發(fā)規(guī)模超7億KW,資源豐富、出力穩(wěn)定,利用小時(shí)數(shù)達(dá) 1500 h/年-2000h/年。
地?zé)岚l(fā)電潛能:西藏是中國(guó)地?zé)?/a>活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū),各種地?zé)犸@示點(diǎn)有1000多處。西藏地?zé)豳Y源儲(chǔ)量近3億KW,其中可用于發(fā)電的約300萬(wàn)KW, 地?zé)岬睦眯r(shí)數(shù)高達(dá)8000h/年
水能發(fā)電潛能:西藏的水能資源極為豐富,全區(qū)水能資源理論蘊(yùn)藏量為2億KW,約占全國(guó)的 30%,居全國(guó)首位
日喀則地處喜馬拉雅山系中段與岡底斯-念青唐古拉山中段之間,南北地勢(shì)較高,其間為藏南高原和雅魯藏布江流域。太陽(yáng)能
、地熱能、水能、 風(fēng)能資源豐富,新能源發(fā)電潛能巨大。采用清潔電能(太陽(yáng)能發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電、風(fēng)力發(fā)電或水利發(fā)電)作為集中供暖能源,屬于可接受選項(xiàng)。
1.6 清潔能源分析
通過(guò)分析西藏日喀則地區(qū)的清潔能源稟賦發(fā)現(xiàn),太陽(yáng)能
、中深層地?zé)崮?/a>和清潔電能(太陽(yáng)能發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電、風(fēng)力發(fā)電或水利發(fā)電)資源豐富,可作為集中供暖能源選項(xiàng);而生物質(zhì)能受資源量不足的制約,作為集中供暖主要能源的可行性不高, 生活有機(jī)垃圾生物質(zhì)可作為備用或輔助能源,解決城市部分生活垃圾處置問(wèn)題的同時(shí),增加集中供暖的可靠性;以天然氣為代表的清潔化石能源,西藏暫未探明有儲(chǔ)量,可不考慮作為集中供暖能源。
2熱源分析
根據(jù)西藏日喀則地區(qū)清潔能源分析,日喀則地區(qū)太陽(yáng)能
、地?zé)崮?/strong>、風(fēng)能和水能資源豐富,太陽(yáng)能直接供暖、中深層地巖熱供暖具有可行性,同時(shí)新能源發(fā)電用于集中供暖熱源具有可行性,利用清潔電做能源的供暖形式有電鍋爐、超低溫空氣源熱泵和電解水制氫合成甲醇鍋爐。生物質(zhì)鍋爐尤其是以生活有機(jī)垃圾為燃料的生物質(zhì)氣化鍋爐也可作為備用或輔助能源的選擇
2.1電鍋爐
電鍋爐也稱電加熱鍋爐
注:電鍋爐的熱效率按98%計(jì),電費(fèi)按0.33元 /kWh計(jì);初投資僅考慮一類費(fèi),即僅考慮設(shè)備投資及項(xiàng)目建設(shè)投資,未考慮供電不足新建供電設(shè)施投資,未包含末端及管網(wǎng)投資;運(yùn)行費(fèi)在電費(fèi)的基礎(chǔ)上考慮1.3的系數(shù),用于設(shè)備運(yùn)維投入及補(bǔ)水消耗等
空氣源熱泵用于供暖,是利用清潔電供暖的方式之一
注:電費(fèi)按0.33元/kWh計(jì);初投資僅考慮一類費(fèi),即僅考慮設(shè)備投資及項(xiàng)目建設(shè)投資,未考慮供電不足新建供電設(shè)施投資,未包含末端及管網(wǎng)投資;運(yùn)行費(fèi)在電費(fèi)的基礎(chǔ)上考慮1.3的系數(shù),用于設(shè)備運(yùn)維投入及補(bǔ)水消耗等;-7.3℃為日喀則供暖室外計(jì)算溫度,-21.3℃為極端最低氣溫,-0.3℃為氣溫低于5℃期間平均溫度,1℃為氣溫低于8℃期間平均溫度
2.3電解水制氫合成甲烷
電解制氫合成甲烷/甲醇工藝,是利用清潔電供暖的另一種方式
2.4 太陽(yáng)能
根據(jù)《太陽(yáng)能供熱供暖工程技術(shù)規(guī)范》 (GB50495-2019),在寒冷地區(qū)太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)須采用間接供暖系統(tǒng)
注:初投資僅考慮一類費(fèi),即僅考慮設(shè)備投資及項(xiàng)目建設(shè)投資,未包含末端及管網(wǎng)投資;運(yùn)行費(fèi)在集熱器循環(huán)泵和供暖循環(huán)泵運(yùn)行費(fèi)基礎(chǔ)上,考慮 1.3的系數(shù),用于設(shè)備運(yùn)維投入及補(bǔ)水消耗等
2.5 地?zé)崮?/strong>
根據(jù)日喀則地區(qū)地?zé)豳Y源稟賦分析,可知日喀則地區(qū)無(wú)淺層地?zé)豳Y源分布,不可采用淺層地?zé)?/a>用于集中供暖,可采用中深層地巖換熱清潔供暖技術(shù)
中深層地巖換熱清潔供暖技術(shù)采用深層鉆井工藝向地下一定深度的高溫巖層鉆孔,將特制的閉式換熱器埋于孔中,閉式換熱器通過(guò)管路與地面換熱設(shè)備相連接形成閉式循環(huán)系統(tǒng)
中深層地巖換熱清潔供暖技術(shù)用于集中供暖熱源投資運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析詳見表2-5:
注:初投資僅考慮一類費(fèi),即僅考慮設(shè)備投資及項(xiàng)目建設(shè)投資,未包含末端及管網(wǎng)投資;運(yùn)行費(fèi)在集熱器循環(huán)泵和供暖循環(huán)泵運(yùn)行費(fèi)基礎(chǔ)上,考慮 1.3的系數(shù),用于設(shè)備運(yùn)維投入及補(bǔ)水消耗等
2.6有機(jī)生物質(zhì)氣化鍋爐
有機(jī)生物質(zhì)氣化裂解爐在不完全燃燒條件下, 將垃圾加熱,使垃圾中的有機(jī)碳?xì)浠衔锇l(fā)生裂解反應(yīng),變成含有 CO
氣化熱解過(guò)程是一種限氧反應(yīng),成本比垃圾焚燒低80%以上。氣化熱解生活有機(jī)垃圾能夠滿足就地
有機(jī)生物質(zhì)氣化熱解過(guò)程不需要消耗燃料,原料僅為經(jīng)分類處理的生物質(zhì)有機(jī)垃圾,除鍋爐房建造成本
2.7熱源分析
從上述熱源分析看出,太陽(yáng)能供暖最經(jīng)濟(jì),但受天氣影響,熱源穩(wěn)定性差;電鍋爐初投資最低, 但運(yùn)行費(fèi)最高;中深層地巖熱雖初投資高,但運(yùn)行費(fèi)低,其可靠性