城市能源供应生态化的策略研究

2021-04-04江苏城乡建设职业学院王建玉

内江科技 2021年3期

◇江苏城乡建设职业学院王建玉

本文根据城市能源供应生态化的目标和约束条件，从能源结构优化和能源的高效利用两个方面说明了城市能源供应生态化之路，并从做好能源发展规划、建设一批适度超前的能源设施、推进综合能源系统和能源互联网系统建设、完善能源供给生态化治理体系建设四个方面提出了城市能源供应生态化的策略。

城市是经济活动和能源消费主要场所，随着城市经济发展，人口数量不断增多，资源消耗不断加大，环境负荷的压力也不断加重。2018年全球国民生产总值达到84.72万亿美元，同年世界能源消费总量达到143.01亿吨油当量，相当于电力需求总量的1662358太瓦时，其中80%的能源消费集中在城市[1]。为确保城市能源供应安全、营造良好的生态环境，必须要寻求到一条对环境影响最小的可持续发展的能源供应与消费之路。城市能源供应生态化就是以能源供应链管理技术为基础，以循环经济和工业生态理论为支撑，通过对能源信息流、物流和资金流的控制，对能源的生产、供应、分配和消费进行优化，最大限度地减少对环境的影响，提高能源的利用效率，确保能源供应安全[2]。

1 城市能源供应生态化的实施路径

城市能源类型主要包括煤、石油和天然气等一次能源，太阳能、风能、地热能和生物质能等对环境无污染或者污染很小的清洁能源，以及来自电网的电力能源等。对这些能源进行生态化供应的实施路径如图1所示。

图1 城市能源供应生态化实现路径

1.1 能源供应生态化的目标

城市能源供应生态化的目标主要包括经济目标、需求目标和环境目标。

（1）经济目标：提升能源系统能效，延长能源供应中的价值链，提升城市能源供应中经济效益。

（2）需求目标：城市能源供应必须满足生产和生活需求，并留有一定的余量，确保能源使用安全。

（3）环境目标：最大限度地利用清洁能源和可再生能源，减少环境污染，改善城市居民的生活环境质量，构建城市的生态环境，加快生态城市的建设。

1.2 城市能源生态化供应的约束条件

由于受经济、社会、科技、环境、政治和自然条件等约束，城市能源生态化供应也面临着许多限制。

经济约束主要考虑节能产品更新换代的费用以及高效节能产品的能效比和投资回报期，太阳能、风能、地热能、生物质能系统建设的费用以及系统的能效比和投资回报期。能源互联网系统的建设成本以及系统对节能产生的作用等。

社会约束主要考虑人们对传统能源的使用习惯，对新能源的接受程度，考虑在能源结构改造、节能改造、能源梯级利用和循环利用对人们生产和生活带来的冲击。

科技约束主要考虑在目前技术条件下各能源系统的最大能效比，新能源系统的建设水平，系统设计和施工中需要解决的技术问题等。

环境约束主要考虑能源系统的建设、供应和消费过程中对环境产生的影响，城市碳排放量、城市空气质量等具体要求。

根据相关资料显示，我国旅游业在进行发展的过程中存在显著的低就业率和高失业率情况，导致大部分旅游人才趋于向其他领域发展，也就在一定程度上减少了旅游业中的专业人才数量；从另一方面来看，有部分从事旅游工作的人员自身工作能力难以满足实际的工作需求，所以需要旅游企业耗费一定的时间对其进行培训，也就能够在一定程度上对旅游业的发展产生不利影响。所以我们希望高校在双轮驱动背景下，对旅游人才进行培养的过程中应该积极对旅游业的动态和需求进行掌握，具有针对性地对旅游人才进行培养，从而提高旅游人才的素质和能力，并促使我国旅游业得到良好发展[2]。

政治约束主要考虑国家建设生态城市、生态社会、节能环保和可持续发展等事关国计民生的政策和举措，科学合理地确定能源系统的建设规划，走生态化发展之路。

自然条件约束主要是因地制宜地考虑城市气候环境、地理条件、矿产资源等对能源系统建设可能性，最大限度地发挥区域优势。

1.3 能源供应结构优化

（1）减少煤炭供应。选择更加清洁的能源来替换煤炭供应是优化能源结构主要任务。在无法替换时，可以通过对煤炭加工过程的技术革新，实现煤炭高效洁净燃烧，或者将煤炭转变为气体、液体或其它产品后再使用，做好燃煤污染控制与废弃物处理，从而来改善能源结构、减轻环境污染。

（2）加大天然气供应。天然气发电运行灵活、污染小、占地少，但成本较高[4]。随着城市电力需求的不断攀升，采用天然气为燃料的燃气轮机驱动的燃气/蒸汽联合循环发电也是一种选择。通过两次余热回收，分别用于二次发电和热水供应后，可以将系统的热效率提高到80%左右，在节约能源的同时，减少了对环境的污染。随着城市居民家庭中的电器设备越来越多，电力供应的峰谷差越来越大。采用天然气的分布式冷、热、电联供，可有效减少电网耗电，部分化解电网峰谷差，提高电网的安全性，确保综合经济效益。

天然气具有污染小、热值高、安全性能好等优点[3]，已经成为居民炊事和家用燃气锅炉的首先燃料，而且越来越多以天然气为燃料的燃气锅炉、吸收式制冷机组、热电联产机组和冷热电联供机组等用在了公共建筑空调系统中[4]。为改善汽车尾气对城市大气环境的污染，可以采用以天然气为燃料的汽车。

（3）加大可再生能源供应。采用清洁能源替代传统能源和发展可再生能源是能源供应生态化改造的主要内容。城市可以利用的可再生能源主要有生物质能、太阳能、风能和地热能。①生物质能利用主要包括秸秆、有机垃圾、有机废渣和废水、生物质液体燃料等能源的转换和使用。采用沼气工程技术和生物质气化技术可以进行集中供气和发电，可以解决副产品和废弃物的资源化利用问题，在提供更洁净和方便的终端能源的同时，改善能源结构。②太阳能主要有太阳能热水和太阳能光伏发电等应用。太阳能热水器可以为居民生活、商业和工农业生产提供热水供应，也广泛应用于空调、采暖等工程。光伏发电的市场正逐步由独立发电系统转向并网发电系统，为城市提供更加清洁、安全、广泛、长寿命、免维护性、资源充足的能源。③风力发电成本较低，是发展最快的清洁能源技术。④地热能是来自地球深处的可再生热能，在供热采暖、空调制冷、工业加工、洗浴、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖等各个方面得到广泛应用。

1.4 能源的高效利用

能源的高效利用主要体现在加工、转换、存储、输送、分配和消费等环节。对这些环节生态化改造，可以有效地节约能源，减少碳排放，这可以通过能源节约率的变化来表示。能源的高效利用主要体现在减少能源浪费、提高能源综合利用效率和建立生态化的能源利用体系等。

（1）减少能源浪费。加工、转换和存储过程中的减少能源浪费主要包括采用能效比较高的设备，提高能源转化效率等，比如改进燃煤设备和技术，提高转化效率，减少有害气体，防止环境污染。能源输送分配过程中通过保温隔热等措施减少能量损失，从而节约能源。消费过程中主要是通过节能设备的使用、提高节能意识等达到减少能源浪费的目的。

（2）提高能源的综合利用效率。能源的梯级利用就是根据能源和资源的能量品位从高到低逐渐加以利用，从而实现能量的多次利用，每次使用都会使能源的品位降低，直到不能使用为止。例如高、中温蒸汽发电后的低温热水可以用来给住宅供热。所谓能量品位的高低，是用它可转换为机械功的大小来度量。热能的品位低于机械能和电能，低温热能的品位低于高温热能。

（3）建立生态化的能源利用体系。基于能源互联网生态化的能源体系可以打造一条能源综合利用的生态链，比如电厂的余热可以用于城市居民供热或其他需要热能的场所。在工业园区建立企业间生态产品供应链，将某个企业生产过程中产生的副产品变为另一个企业的生产原材料，构成生态产业链，减少废料的排放量，优化生态环境。

建筑生态化利用体系的另一个方面就是对能源的加工、转换和消费环节会产生许多副产品进行再利用，在减少城市环境污染的同时，增加能源供应创造价值。

2 城市能源供应生态化的策略

城市要实现能源供应生态化需要认真研究国家宏观政策的基础上，根据实际条件，有针对性地制定相关政策，促进能源行业的健康发展。

2.1 做好能源发展的规划

能源规划作为专项规划，必须为城市的经济和社会发展提高能源保障。能源规划要遵循习近平总书记提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略，在服务全市经济高速发展的前提下，紧扣实际，突出能源专项特色，体现现代化、高质量、竞争力总体要求。以多元供给满足合理需求，是在强调实现高质能源供给的条件下，提升效率，优化结构，规范用能行为，保障能源安全[5]。坚持以人为本与可持续发展的思想，夯实能源生产和企业经营管理基础，不断提高能源安全发展水平，有力支撑全市的现代化建设，成为中国特色社会主义城市能源治理的典范。

2.2 建设一批适度超前的能源设施

以落实国家能源战略为契机，推动一轮“能源新基建”高潮，建设形成城乡一体、综合互联、高效智能的现代能源设施体系。规划发展一批抽水蓄电、光伏发电、风电方面和生物质发电项目，完善电网和充电设施建设，打造智能优化、柔性互补、灵活方便、安全可控的现代化电力系统。增强全市天然气主干管网互联互通和输配气能力，大力推进城市燃气城乡一体配网建设，满足日益增长的天然气消费需求。升级石油及成品油接收储备基地、交易中心，适应车辆消费升级、油品安全保供为目标。加强炼化、原油、成品油管道、码头、油库等设施和终端站点设施建设。优化煤炭储运网络、提升接卸能力，提高煤炭供给与消费的智慧化和清洁化水平。

2.3 推进综合能源系统和能源互联网系统建设

以综合能源系统和能源互联网系统的建设为抓手，构建现代能源体系，实现能源供应安全可靠、节能高效、改善环境等多个生态化目标。

在工业园区建设综合能源站，实现太阳能、风能、地热能和生物质能源的消纳和各种能源的梯级循环利用，提高能源利用的整体效率。通过政策引导，按照自发自用、余量上网、电网调节的原则建设一批天然气分布式能源项目。为提高能源系统的自我调节能力，要积极规划和建立一批蓄热、蓄冷和蓄电项目。能源互联网作为一种互联网与能源生产、传输、存储、消费相融合的产物，具有信息共享、智能调度、多能互补、供需平衡、交易开放等特点，可以极大地提升城市能源供应和消费管理的现代化水平。为确保电力安全和提高电网的调节能力，应加强电网侧、用户侧和电源侧储能站的建设，并积极开展分布式能源系统、综合能源系统和能源互联网系统的试点和推广工作，提高能源供应的生态化水平。

2.4 完善能源供给生态化治理体系建设

能源供给生态化的主要目标是节能提效，为城市可持续发展提供保证。通过目标和责任的落实，对重点领域进行节能监管。以创建绿色建筑、生态园区、生态城市为契机，推动工业、交通、建筑、商业等多领域的能效提升。完善节能市场化机制，深化用能权改革。强化节能监督检查，实现区域能评及项目能评法制化、全覆盖。

完善能源安全储备和可再生能源开发制度，建立能源开发、生产、运输、存储、消费的合作开发和市场调节机制。建立能源领域创新激励机制，力争在智能电网建设、大规模储能设备的研发、氢能的开发利用和燃料电池的生产等方面取得突破。推进能源运行与管理机制改革，拓宽投融资渠道，促进能源市场的健康发展。

推动电力市场建设，继续提升全市电力市场化交易电量在全社会用电量中所占的比重。通过市场化改革和政策引导，进一步降低终端用户的用电成本。通过完善电力行业的准入机制和市场化价格形成机制，扩大交易规模，建立公平、规范、健康的电力市场。完善电力辅助服务补偿机制，探索需求响应资源参与辅助服务市场交易。推动天然气体制改革方案落地实施，推动城镇燃气扁平化和规模化改革。