中新天津生态城可再生能源利用综述

2010-03-20李雪松

天津建设科技 2010年5期

关键词：太阳光风力燃气

□文/王婷李雪松

□李雪松/天津创业环保集团股份有限公司。

中新天津生态城可再生能源利用综述

□文/王婷李雪松

文章分析了可再生能源在我国的利用现状，根据天津中新生态城的地理位置以及发展理念，结合各种新能源技术的特点，阐述了可再生能源技术在生态城的规划利用。

中新生态城；可再生能源；新能源

可再生能源是指可以再生的能源总称，包括生物质能源，太阳能，光能，沼气，风、河流、波浪和潮汐的动能，地下水、污水中的热能等。水力水电已经大量开发；商业化的生物质发电工程不断建成；风能发电技术日益成熟；太阳能技术已在我国得到广泛利用。随着可再生能源的进一步成熟，在供电、供暖等领域将发挥越来越重要的作用，也必将促进我国国民经济的持续、健康发展。

概况

中新天津生态城（以下简称“生态城”）位于滨海新区东北部的汉沽地区，坐落在滨海休闲旅游区内；规划面积约34.2km2；北邻汉沽新城，南望滨海新区核心区；距离天津港约1km，距离滨海新区核心区约15km，距离天津中心城45km，距离北京150km。在《中新天津生态城总体规划(2008-2020)》中，对生态城的城市定位为以下3点。

(1)综合性的生态环保、节能减排、绿色建筑、循环经济等技术创新和应用推广的平台。

(2)国家级生态环保培训推广中心；现代高科技生态型产业基地。

(3)“资源节约型、环境友好型”宜居示范的国际化新城；参与国际生态环境建设的交流展示窗口。

太阳能资源及利用

生态城太阳能资源

天津气候属暖温带半湿润大陆季风型气候，四季明显，长短不一；降水不多，分配不均；季风显著，日照较足；地处滨海，大陆性强。年平均气温12.3℃。7月最热，月平均气温可达26℃；1月最冷，月平均气温为-4℃。

天津汉沽地区阳光充足，太阳总辐射各月分布不均，在80～240W/m2。日照较长，日照时数在2600～2700h/a，平均日照率为64.7%，属太阳能资源中等区，具有良好的利用太阳能的自然条件。

太阳能利用

（1）太阳能供给生活热水。生态城内太阳能供给生活热水采用分散式和集中集热分散储热式相结合。按建筑物高度分为3个方案。

a4层及4层以下低密度住宅采用分散式，集热器布置在屋顶，每单元一个独立系统，分散集热、分散贮热。采用大容量储热罐，电辅助加热，进口自控系统。

b5～12层中密度住宅采用楼宇集中式，每单元单独一个系统。太阳能集热器集中布置在屋顶。每户设置贮热罐，设电热水器作为辅助热源。

c13层以上高密度住宅采用集中—分散式，集中集热分散储热，集热器布置在屋面和南向阳台以及立面。每单元单独一个集热系统，每户设置贮热罐，设电热水器作为辅助热源。太阳能集热器布置面积不足时可以考虑采用小区或园区的绿地、构筑物等。

太阳能的热量随季节和天气等条件波动，因此为满足需要量，采取以下措施：

a确保太阳能热水器规模；

b采用住户之间或太阳能热水器之间可融通热的系统；

c设置能储存热水的储热罐；

d在屋顶之外的适合的地方设置太阳能热水器。

太阳能发电

太阳电池是半导体的一种。太阳光发电是指利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的发电方式。与其他发电相比，太阳光发电虽然存在利用成本较高及发电功率不稳定的缺点，但是它拥有极其优良的环保特性。

生态城内将利用以下3类设施作为太阳光发电站，集中设置太阳光发电系统，在经济能力可以承受的范围内，积极利用集中型的大规模太阳光发电站。

（1）起步区。在起步区内的工业地带集中设置1500kW太阳光发电设备。太阳电池位置朝南，根据纬度设置角度，使太阳光能够直接照射到太阳电池上。

（2）污水处理厂。生态城内原建有营城污水处理厂，2010年处理规模规划为10万 m3/d，为了有效除臭、保护环境，氧化沟曝气槽上设置了盖板，在盖板上设置1100kW太阳光发电设备。

（3）绿化地域。生态城北部地区的2个规划绿地内设置3400kW太阳光发电设备。

深层地热资源及利用

深层地热资源

从生态城的地质构造看，发育较好的热储层主要有3组。分别为明化镇组(Nm)、馆陶组(Ng)和古近系东营组(Ed)。

明化镇组热流体富集段，富水岩性主要为浅绿色，黄色粉砂岩和粉细砂岩夹中砂，顶板埋深440～470m，砂层约占总厚度的41.38%，目前水位埋深60m左右；具有水温低、水量大、水质好、有轻微的结碳酸垢的特点。

馆陶组热流体富集段，岩性以粉细砂岩和含砾砂为主，其中底部砂砾岩赋水性差异较大。顶板埋深1650～1750m，砂层约占总厚度的59%，目前水位埋深70m左右；具有温度中等、无腐蚀、不结碳酸垢的特点。

东营组的富水岩性以砂砾和含砂砾岩为主，顶板埋深2100～2200m，砂层约占总厚度的39%；具有温度高、具有轻微的腐蚀、可能结碳酸垢的特点。

深层地热集中供暖

生态城利用深层地热有2种方式。一种是直接利用温度较高的地热水通过热交换后直接使用，提供采暖。另外一种是利用温度较低的深层地热，通过地热热泵供暖；同时，水温较高的地热水直接利用之后，再通过热泵加热再次使用，实施梯级利用的方式。

生态城3个深层地热热源中使用温度较高的馆陶组(Ng)及东营组(Ed)进行直接利用。明化镇组(Nm)的水温较低，适合地源热泵的方式利用。

起步区利用馆陶组(Ng)及东营组(Ed)各设一处能源站，2座能源站同城市热力相互补充，可为40.3万m2和 44.2万m2的住宅提供采暖。利用明化镇组(Nm)在起步区以外的地区设置4处能源站并根据土地利用计划及地热井勘察结果，考虑与城市热力管网连接等问题。

2.打好“文化牌”，提升软实力。抓文化就是抓发展，抓文化软实力就是在更高层次上提升发展的软实力和硬动力。我们要坚持全方位、多角度精心打造“以团队文化、亲情文化和安康文化为核心”的企业文化品牌，用和谐文化来教育、感染、凝聚员工，实现队伍的和谐稳定。在团队文化建设中，尤其要注重逐步培育和形成具有自身特点的文化体系，为发展油田、振兴油田提供强大的思想基础和精神动力。

风能资源及利用

风能资源

天津地区主要受季风环流影响，季节变化较大，风向随季节变化明显。冬季盛行西北风，夏季盛行东南风，春、秋季节以西南风或东南风为主。在季节交替时，风向多变。3～5月各月平均风速都在3.0m/s，是一年中风速最大的季节，其中4月平均风速达3.7m/s。12～2月平均风速为2.7m/s，6～8月和9～11月平均风速为2.3m/s。

生态城地处勃海湾，风力资源不是很丰富。其中一年中半数工况点的日平均风速为3m/s以下。按一般建设风力发电场需年平均风速6m/s的条件，生态城不适合建设大规模的风力发电场。生态城设置的风力发电装置可做为景观和环境教育利用。

风能利用

风力发电是通过风的力量带动风车叶旋转，将旋转产生的能量转化为电能的发电方式。风力发电机包括设置于大楼上的500～1000W的小型风力发电和1000～6000kW的大型风力发电机等各种类型。

由于生态城内的风力资源较弱，风力发电只能停留在象征性阶段，在主题公园内设置6座1000kW景观性风力发电机。另外，为了避免风机相互干扰，风机之间的间隔距离为风机直径的3～10倍。

生物质能源及利用

生态城内设置有生物质能源综合利用系统，该系统将生态城内产生的废弃物作为可再生能源有效利用，具有良好的投资效果。

此系统主要由生物燃气化设备，热分解燃气化设备，气体精制、混合、发电设备构成。

生物燃气化设备的工作原理是将污泥与厨余垃圾进行厌氧发酵使其生物燃气化。本系统可以直接对污水处理厂排放物进行处理，具有减少运输成本、减少CO2排放的特点。此系统还可以接收通过垃圾粉碎机排入下水管道的以及经分类收集后真空输送的厨余房垃圾。厨房垃圾经过生物燃气化工序后产生的气体用作气体燃料，将排放出的污水返送到污水处理设施进行处理并对产生的残渣进行脱水处理后使用热分解燃气化设备进行处理。

热分解燃气化设备的工作原理是将通过真空输送的厨余垃圾以外的废弃物在400～800℃的低氧状态下干蒸，制造热分解燃气，这个过程中固体的废弃物成炭状物排出。将炭清洗后用作热分解炉的加热燃料。此时，用于热分解炉加热的燃气用于加热生物燃气化设备。精制热分解燃气时产生的飞灰、焦油等成分与上述用于加热的炭残渣一起运送到区域外的最终处置场。

由于生物质燃气的热量值不同，而且随污泥及废弃物的量变化产生量有变动，因此，此系统设计同天然气管道连接，生物燃气、热分解燃气经过天然气进行热量调整，通过燃气热电联产设备进行发电的同时得到蒸汽。发的电上网，蒸汽冬季可以在进行热交换以后跟城市热网相连提供热力，夏季可以为吸收式冷冻机的热源等在周边的设施使用。

本系统与一般的垃圾焚烧发电相比能够产生高达将近3倍的可再生能源，与其他可再生能源相比可以控制产生量，根据需求情况进行供应。