上海市公共机构可再生能源利用现状分析

2015-12-16黄菊文钱佳丽李光明

上海节能 2015年7期

黄菊文罗兰钱佳丽李光明

同济大学环境科学与工程学院

何军顾锡新刘育太

上海市中国工程院院士咨询与学术活动中心

随着传统化石能源的日益紧缺，以及人们对能源安全、气候变化的密切关注，我国的节能任务日趋严峻。作为公共机构，节能工作不仅要降低能源消耗、提高能源利用效率，更应该推动能源结构变化，倡导利用可再生能源。可再生能源技术应用作为推进公共机构节能、发展低碳经济的一项重要突破口，对全社会的节能减排和应对气候变化具有重要的示范和推动作用。

上海市公共机构包括市级机关、教科文卫体等行业，具有单位数量和用能人数多、分布广、建筑功能及类型多，节能潜力大、公益性和社会影响力强等特点。上海市机关事务管理局公共机构可再生能源利用工作在国管局和上海市节能减排工作领导小组关心下，在市公共机构节能工作联席会议的具体指导下，结合上海的实际，创新思路，依法管理，注重实效，循序渐进，逐步形成了“分类指导、形成合力、齐抓共管、共同推进”的管理格局，近年来取得了一定的成效[1]。

1 可再生能源利用技术

公共机构可再生能源是指利用太阳能、浅层地热能等可再生能源为建筑物供热、供电、制冷等，可应用的技术范围包括太阳能光热利用系统、太阳能光电利用系统、浅层地热能利用系统及辅助热源供热等。

（1）太阳能光热利用技术

太阳能光热是通过物理方式将太阳能直接转化为热能供建筑使用。其中较为典型的太阳能热水系统就是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能，将水加热以供生活热水使用。该系统属于低密度、低品位能的直接利用方式，其转换环节少，效益明显，具有经济价值高、技术较成熟等特点。

（2）太阳能光电应用技术

太阳能光电，也称作太阳能光伏发电，是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。一般由太阳能电池组件、充放电控制器、逆变器、测试仪表、计算机监控设备和蓄电池等组成。有独立运行和并网运行两种方式。目前，主要以独立运行系统为主。

（3）地源热泵应用技术

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源实现对建筑物进行供热和制冷的高效节能空调系统。地源热泵应用技术就是在冬季将大地作为热泵供暖的热源，即把高于室外环境温度的大地热能取出来供室内采暖；夏季将大地作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到低于室外环境温度的大地中。

2 上海市可再生能源资源

上海市可再生能源资源并不丰富，但仍具备一定的发展可再生能源应用的资源基础[2]。

（1）太阳能资源：上海属我国太阳能资源第III类地区，太阳能总辐射量大约为4 580 MJ/（㎡.a），年日照时间近2 000 h，属太阳能可利用地区。

（2）浅层地热能（土壤源）资源：上海土壤源型地热能资源比较丰富，土壤（包括粘土、砂土、岩石）中蕴藏浅层地热能。根据相关资料分析，上海市除松江区和金山区少部分火山岩小山丘地区外，绝大部分地区具有利用浅层地热（土壤源）资源的条件。

（3）浅层地热能（地表水）资源：上海全市现有河道23 870条段，总长度21 646.29 km，河面积405.54 k㎡，河面率占全市6 340 k㎡的8.4%，水面率6.4%。含沙量较少，水质情况适宜于水源热泵技术应用，丰富的浅层地热能（地表水）资源为上海地区的江水源热泵技术利用提供了良好的条件。

（4）浅层地热能（污水源）资源：上海作为我国的特大城市，拥有一大批规模以上的高等院校、中等职业学校、医院，这些单位每天产生大量的学生洗澡废水、医院生活热废水，所含的可利用热能（按利用前后5℃温差计算）较大，为此，有效利用污水热源能减少学校、医院的能源成本。

3 上海市公共机构可再生能源利用现状

（1）上海市公共机构能源利用现状

上海市公共机构能源利用效率不断提高，2005年，纳入能耗统计的83家市级国家机关能耗总量为5.80万t标准煤，26家体育系统公共机构能耗总量为7.00万t标准煤，31家市级医院能耗总量为17.61万t标准煤，教育系统公共机构（含区、县教育系统）能耗总量为49.17万t标准煤[3]。

2010年，纳入能耗统计的市级国家机关能耗总量仍约为5.80万t标准煤；体育系统26家公共机构能耗总量为6.23万t标准煤，实现节能11.00%。31家市级医院在实现“十一五”期间公共医疗服务业务量增长42%的情况下，2010年能耗总量较2005年增长21.38%，实现单位业务量能耗下降6.00%左右。教育系统在“十一五”期间校舍面积增长15.68%、在校生数增长18.22%的情况下，2009年人均单位面积能耗较2005年下降0.98%，能源利用效率进一步提高[3]。

2013年，纳入能耗统计范围的122家市级机关全年用能总量约为6.41万t标准煤，同比2012年下降0.36%，单位建筑面积能耗同比2012年下降2.06%。纳入市教委节能管理的74所普通高校和委属中等学校，2013年度能耗总量约为35.10万t标准煤，其中煤炭消耗下降了89.76%。纳入市卫生计生委节能管理的31家市级医院，面对医疗业务量持续上升、医疗服务机构不断扩展的实际情况，实现单位建筑面积能耗下降0.4%。科技、文化、体育系统按照《上海市公共机构节能管理办法》的规定，不断完善组织架构，强化职能建设，夯实节能基础，节能管理成效逐步显现[4]。

随着社会服务事业发展，教育、医疗、文体设施建设需求的增长，公共机构刚性用能压力将不断加大，公共机构节能管理仍面临着严峻的挑战，与此同时，也为可再生能源利用带来良好的契机。

（2）公共机构可再生能源利用氛围初步形成

有效利用可再生能源，促进公共机构可再生能源应用健康发展，对增加能源供给、优化能源结构、提高能源利用效率、保护和改善生态环境具有重要作用。2014年，上海30家公共机构单位成为国家第一批879家节约型公共机构示范单位，多数节约型示范单位均有可再生能源应用案例，包括太阳能光伏发电、发热技术、地热能、污水源热泵等，推动和发挥了公共机构特别是党政机关在降低能源资源消耗、利用可再生能源方面示范带头作用。近年来，在市级机关、教育系统、体育系统、文广系统等单位建设了一批可再生能源项目，并取得了良好的效果。如复旦大学江湾校区公共浴室采用了空气源热泵技术，同济大学学生浴室采用太阳能集热及污水热源复合技术，东华大学延安路校区的宿舍生活区全部采用空气源热泵辅助加热的太阳能加热技术，上海东方绿舟运动员训练中心运动员宿舍浴室利用太阳能发热技术，东华大学图书馆空调系统采用了地源热泵技术，上海市闵行区档案保管中心空调系统采用了地源热泵技术，上海市当代艺术博物馆空调系统采用了江水源技术等等。在本市公共机构中还建设了一批规模以上的可再生能源项目，如上海政法学院建设了面积达20 500㎡的土壤源热泵技术与地表水源热泵技术相结合的可再生能源使用系统，上海电机学院建设了面积达65 000㎡的太阳能光热与地源热泵结合系统，同济大学对既有建筑进行了64 522㎡的太阳能光热建筑一体化应用改造如表1所示。此外，在本市各高校、中等职业学校等单位开展节约型校园/绿色校园、可持续发展学校的建设中可再生能源利用发挥了独特的作用。作为公共机构节能的重要组成部分，可再生能源的使用不断发展，各公共机构不断总结和推广可再生能源应用和管理经验，引领推动全市公共机构可再生能源利用工作的深入发展，扩大了公共机构可再生能源利用的影响力、覆盖力、示范力。

表1 上海市公共机构可再生能源情况

（3）上海市公共机构可再生能源利用管理体制机制逐步形成

在上海市政府及各委办的大力指导、推进、协调下，市机管局以管理模式转变和体制机制创新为突破，充分调动和发挥党政机关、教育、科技、文化、医疗、体育等公共机构的工作积极性，切实推进上海市公共机构合理用能管理整体水平发展，进一步提升可再生能源管理体制机制的建立。

2011年，上海市机关事务管理局会同上海市质量技术监督局，颁布施行了《上海市市级机关办公建筑合理用能指南》（DB31/T550-2011），制订了《上海市公共机构节能监察办法（试行）》的通知（沪府办发〔2011〕24号），按照《委托意向书》规定，上海市节能监察中心于2011年7月1日开始对所有的公共机构开展节能监察执法，内容包括可再生能源利用在内的用能种类、用能系统，对能源消耗状况进行监测，建立健全能源消费分户、分类、分项计量制度等，以提高本市公共机构能源利用效率，夯实公共机构节能监管基础，提升公共机构包括可再生能源利用的合理用能管理能力。

2012年，市政府机管局会同市发展改革委、市教科文卫体等公共机构编制印发《上海市公共机构节能“十二五”规划》（沪府机管〔2012〕5号），《规划》体现了上海特色，对机关、教育、卫生等领域的单位建筑面积能耗及各系统能耗总量进行了控制，提出了市级机关能耗总量“零”增长，教科文卫体等公共机构能耗增量控制在相应范围的目标要求，对市级机关新（改、扩）建项目提出了必须符合（市级机关办公建筑合理用能指南）规定的标准要求。同时，提出根据不同领域、不同性质的公共机构在用能环境、目的以及条件下，确定科学、合理的用能标准和节能要求，规范全市公共机构的用能行为。如表2所示。在此基础上，指出逐步完善对使用可再生能源的公共机构给予财政补贴和奖励等措施。

表2 公共机构“十二五”节能指标体系[3]

2013年，上海市人民政府印发了《上海市公共机构节能管理办法》（沪府发[2013]2号），要求市机关事务管理部门负责指导、协调、推进全市公共机构节能工作，并负责市级公共机构节能监督管理工作，市和区（县）教育、科技、文化、卫生、体育等系统各级主管部门在同级机关事务管理部门指导下，组织开展本系统内的公共机构节能工作，要求公共机构实行包括可再生能源在内的能源消耗统计报送和年度能源利用状况报告制度，公共机构在申报包括可再生能源利用在内的既有建筑节能改造项目时，改造方案应当包括用能现状分析、改造主要项目、投资收益分析、改造后的效益评估等内容。

2014年，《上海市人民政府关于印发上海市2014年节能减排和应对气候变化重点工作安排的通知》，其中，对公共机构节能减排降碳工作提出了具体的目标：市级机关，单位建筑面积能耗下降2%，能耗和碳排放总量零增长；教育系统，单位建筑面积能耗上升不超过1.5%，能耗增量控制在2万t标准煤左右，碳排放增量控制在5.3万t左右；卫生系统，单位建筑面积能耗下降2%，能耗增量控制在2万t标准煤左右，碳排放增量控制在5.3万t左右；其他公共机构，单位建筑面积能耗下降1%以上，能耗和碳排放总量得到控制。其目的是要求公共机构更好地利用可再生能源，起到节能减排降碳的目标，并为全社会开展可再生能源利用起到示范引领作用。公共机构节能减排降碳工作目标如表3所示。

表3 公共机构节能减排降碳工作目标[5]

上海市新能源发展“十二五”规划明确指出，以国家实施金太阳示范工程为契机，优先支持在大型公共建筑、政府办公大楼等开展可再生能源利用建设。以此同时，上海市不断加大工作力度，增加资金投入，支持可再生能源建筑应用工作。市科委、市建设交通委每年安排资金支持可再生能源建筑应用的科研、技术攻关和标准规范制定工作。除国家标准外，上海市根据本区域特点，先后完成了《太阳能热水系统与建筑一体化集成技术研究》、《太阳能光伏发电与建筑一体化设计导则研究》等一批研究课题，并制定颁布了《上海地区可再生能源建筑应用系统（太阳能、地热能）能效测评方法研究》、《民用建筑太阳能应用技术规程（热水系统分册）》（DGJ-2004A-2006）、《民用建筑太阳能应用技术规程（光伏发电系统分册）》（DG/TJ08-2004B-2008）、《民用建筑太阳能系统应用图集（热水系统分册）》（DBJT08-110A-2008）、《地源热泵系统工程技术规程》（DG/TJ08-2119-2013）等一批工程建设规范，为上海市公共机构可再生能源利用示范与推广提供了技术支撑。

4 上海市公共机构可再生能源利用建议

上海市公共机构可再生能源利用虽取得了一定的成绩，但利用率仍较低，同时还存在一定的问题，有待进一步发展。为此对上海公共机构可再生能源利用未来发展提出如下建议：

（1）开展可再生能源应用项目的基础调研

进一步开展对2013年纳入能耗统计范围的122家市级机关、纳入市教委节能管理的74所普通高校和委属中等学校、纳入市卫生计生委节能管理的31家市级医院以及科技、文化、体育系统的单位开展可再生能源应用项目的基础调研，充分了解和掌握本市公共机构可再生能源应用情况，逐步建立本市公共机构可再生能源应用信息数据库，并定期开展分析研究和应用，了解系统运行情况，建立长效的统计制度，为推进可再生能源利用提供科学的基础性数据。

（2）公共机构可再生能源利用示范单位建设

“十三五”期间，在全市各级机关、学校、医院等公共机构中选择可再生能源利用基础好、能耗总量较大、具备一定代表性的单位，开展可再生能源示范单位建设，树立一批节约型公共机构可再生能源利用典范。根据不同建筑类型及不同用能需求，重点推进太阳能光伏一体化、太阳能集热技术、土壤源热泵、地表水源热泵、污水源热泵，以及太阳能和地源热泵复合等技术，到“十三五”末，使得示范单位的单位建筑面积能耗明显低于所在地区公共机构平均能耗水平，碳排放量也比较低。同时，建立可再生能源示范项目跟踪管理机制。

（3）制定本市公共机构可再生能源中长期发展规划和激励机制

依据《上海市公共机构节能“十二五”规划》和《上海市可再生能源建筑应用专项规划》的制定，研究制定本市公共机构可再生能源中长期发展规划，从战略高度开展公共机构可再生能源利用的推进工作，形成长期发展目标及方向，围绕低碳、绿色学校、绿色医院等建设，有计划地开展公共机构区域性可再生能源开发应用。同时，依据上海市有关配套政策，研究制定公共机构可再生能源利用资金扶持实施细则等配套政策，有效推进公共机构可再生能源利用的进一步发展。