一、項目基本情況

項目名稱：昌平區中鋁科學技術研究院二期地源熱泵系統工程。

項目類型：可再生能源供暖（制冷）項目。

建設規模：項目規劃總用地面積115017㎡，總建筑面積224800㎡。建筑為高層民用公共建筑，共7棟辦公樓，主要功能為科研及配套服務工程。本次建設的二期能源站工程供能范圍為2#～7#樓，總建筑面積約為13.48萬㎡。

項目總投資：1863萬元（市政府固定資產投資558萬元

建成運行時間：于2021年9月建成投入使用，至今已正常運行4個周期（包含2021－2022年度供暖季、2022年度制冷季、2022－2023年度供暖季及2023年度制冷季）。

所在地能源供應消納條件：

從能源供應消納條件，昌平區未來科學城依托良好生態基底吸引產業和人才，建設北京國際科創中心樞紐型主平臺，主動踐行國家“雙碳”戰略，聚焦建設具有國際影響力的能源谷，加快打造北京低碳創新產業新高地，形成了產業集群和發展優勢，有一定的能源供應消納條件。

從群眾收入水平，據國家統計局昌平調查隊消息，2023年前三季度，昌平區人均可支配收入繼續保持穩步增長。人均可支配收入48944元，同比增長7.5%，收入絕對值在北京市十個郊區排名第一，增速北京市第二，高于北京市2.2個百分點。

可再生能源資源條件：北京市年累計太陽輻照量達5600～6000MJ/㎡·a，接受太陽能輻射總量約折合26億t標準煤，按照太陽能資源區劃指標屬于較豐富地區；項目所在地第四系厚度約為500m，且在項目現場125m深范圍內鉆探時未鉆穿第四系，淺層地熱能豐富，屬地源熱泵適宜區。

生態環境敏感因素：生態環境提升拉動土地增值和產業聚集，反哺生態建設，打通了綠水青山與金山銀山間的雙向轉化通道。守護綠水青山，高水平保護溫榆河綠色空間；提升綠水青山，高標準建設低碳園區；打造金山銀山，高質量發展低碳產業；反哺綠水青山，高品質培育生態產品。

二、技術路線及工藝流程

1. 負荷情況

本項目能源站滿足2#～7#科研樓制冷供暖需求，樓內用能場景即房間功能包括科研用房、會議室、餐廳、廚房等，夏季空調冷負荷10656kW，冬季空調熱負荷7221kW，地板供暖負荷581kW，內區冷負荷920kW。

2. 技術路線

技術思路：針對政策導向、項目特點、資源條件、用能需求、能源價格、運維成本等多因素綜合考慮，以充分利用可再生能源為原則，輔以其他能源形式聯合運行的方式，通過構建智慧能源管理平臺，打造安全穩定、綠色低碳、高效節能的智慧能源系統，為業主在節能增效基礎上提升項目的整體品質。

技術特點：本項目能源站采用“地源熱泵+冷水機組+市政熱力”的多能源系統，運行策略通過本地自控系統及智慧能源管理平臺實現。夏季總冷負荷10656kW，由“地源熱泵+電制冷冷水機組”承擔；冬季外區總熱負荷7802kW，由“地源熱泵+市政熱力”承擔；冬季內區總冷負荷920kW，采用冷卻塔為冷源的供冷方式，最大限度利用天然冷源；共布置964口120m地埋孔。

3. 系統配置

系統構成和配置：能源系統主要設備有變頻螺桿式地源熱泵機組3臺、變頻離心式冷水機組2臺、離心式冷水機組冷凍水一級循環泵2臺、冷卻水循環泵2臺、中央區供冷冷卻水循環泵2臺、冷卻塔供冷板式換熱機組1臺、地暖板式換熱機組1臺、地源側循環泵4臺、地源熱泵系統夏季供冷一級循環泵3臺、地源熱泵系統冬季供暖一級循環泵4臺等。

能源轉換效率及系統性能：能源系統主要設備有變頻螺桿式地源熱泵機組3臺（單臺制冷量1552kW，制熱量1538kW）、變頻離心式冷水機組2臺（單臺制冷量2989kW）。

設備壽命：主機設備使用壽命均為15～20年。

4. 運行情況

運行時間：本項目于2021年9月建成，于2021年10月15日投入使用，至今已正常運行4個周期（包含2021－2022年度供暖季、2022年度制冷季、2022－2023年度供暖季及2023年度制冷季）。

運行效果：運行周期內主機、水泵、閥門等設備運轉正常，室內溫度測定滿足設計要求，達到業主及設計預期。

綜合能耗：

（1）供暖季能效能耗。1）供暖運行。項目供暖季由地源熱泵系統承擔基礎熱負荷，由市政熱力承擔調峰熱負荷，能源消耗種類有熱力及電力。已運行完畢的兩個供暖季，能源站年均供熱量887.17萬kWh，年均電耗218.54萬kWh，供暖季綜合能效4.06，項目單位面積供熱量指標0.237GJ/㎡；2）制冷運行。項目供暖季由冷卻塔板換機組承擔全部內區冷負荷，能源消耗種類僅有電力。已運行完畢的兩個供暖季，冷卻塔年均免費供冷量134.11萬kWh，年均電耗10.59萬kWh，冷卻塔供冷系統綜合能效12.67。

（2）制冷季能效能耗。項目制冷季由地源熱泵系統承擔基礎冷負荷，由冷水機組系統承擔調峰冷負荷，能源消耗種類僅有電力。已運行完畢的兩個制冷季，能源站年均供冷量618.21萬kWh，年均電耗134.47萬kWh，制冷季綜合能效4.60，項目單位面積制冷耗電量9.98kWh/㎡。

三、經營模式

本項目投資方式為“自建自用”工程。本項目為中鋁科學技術研究院有限公司在國內公開招標昌平區中鋁科學技術研究院二期地源熱泵系統工程，北京市勘察設計研究院有限公司作為中標單位承建地源熱泵系統以及能源站內所有設備、管道、附件、電氣及自控等深化設計、采購安裝、調試檢驗、驗收培訓等工作后移交業主，屬“自建自用”工程。

能源收費：本項目電價按國網北京市電力公司公布的代理購電工商業用戶電價表，每月公布，每月變化；市政熱價依據京價（商）字〔2001〕372號、京發改〔2019〕1545號規定的本市城六區外的其他區域現行供熱銷售價格，本項目市政熱力按熱計量收費，基本熱量為18元/㎡·供暖季，計量熱價為91.6元/GJ。

四、效益分析

1. 經濟效益

運行數據顯示，本項目地源熱泵多能耦合系統運行費用約為582.15萬元，其中：夏季運行費用約為134.71萬元，冬季運行費用約為447.44萬元。相較于常規冷水機組+市政熱力系統，年均節費90.58萬元，節費率13.46%。

2. 環保效益

運行數據顯示，本項目地源熱泵多能耦合系統運行電耗約為353.00萬kWh，運行熱耗26.44萬kWh（951.93GJ）。相較于常規冷水機組+市政熱力系統，年均節約標準煤792.25tce，節能率62.95%，年均減排CO2約1956.85t，減排SO2約15.84t，減排粉塵約7.92t，并減少火電站相應的污廢水和溫排水等對水域的污染，環保效益顯著！

3. 社會效益

加快發展可再生能源是是落實碳達峰、碳中和目標任務的必然選擇，是推動城市高質量發展的新生動力。分布式的、去中心化可再生能源供能方式，將會使得能源供給更加民主化、去中心化，更多地依賴于大眾的支持和參與，有利于減少對集中能源生產和供應的依賴。

4. 政策補貼

本項目建設階段執行北京市《關于印發進一步加快熱泵系統應用推動清潔供暖的意見》（京發改規〔2019〕1號）。2020年9月9日，中鋁科學技術研究院二期地源熱泵系統工程項目資金申請報告獲北京市發展和改革委員會批復，發文為《關于昌平區中鋁科學技術研究院二期地源熱泵系統工程項目資金申請報告的批復》（京發改（審）〔2020〕512號），市級批復項目總投資1863萬元，由市政府固定資產投資安排558萬元用于項目建設，其余資金由業主單位自籌解決。

五、突出亮點

1. 多能耦合

本項目以充分利用可再生能源為原則，輔以其他能源形式聯合運行的方式，采用“地源熱泵+冷水機組+市政熱力”多能耦合系統，符合國家及地區政策導向。

該種多能耦合系統一方面充分利用地源熱泵系統運行高效、環保型好的特點，承擔大部分建筑基礎負荷，節約能源系統運行費用；另一方面，選用冷水機組、市政熱力等可靠的常規能源系統，保證建筑供能需求及供能品質，使能源系統的安全性、穩定性、可靠性。

2. 精細設計

一方面，利用BIM軟件，細化能源站及室外地埋換熱系統等暖通專業圖紙在施工圖深化設計階段的幾何實體模型，應用三維可視化技術完成項目設計圖紙范圍內的各種管線布設與建筑、結構等其他專業平面布置及豎向高程相協調的三維協同設計工作，減少碰撞交叉，規避空間沖突，避免設計錯誤傳遞到施工階段。

另一方面，通過調整地源熱泵和冷水機組運行時間，保證地源熱泵埋管區域地下巖土體排取熱量平衡，保證系統長期高效穩定運行；設置7個環境監測孔，長期監測埋管區域地溫場情況，為運行策略優化提供數據支撐。

3. 核心控制

配置能源站群控系統，以綜合能效最高為目標，對能源站運行控制策略進行定制化、精細化調適。通過最優效率優化算法、出水溫度重置技術、室外氣候補償技術實現冷熱源側智尋優；通過趨向濕球溫度技術、近最優風量比技術實現冷卻側智追隨；通過多泵臺數控制優先技術、多泵頻率控制優先技術實現輸送側智適應，打造高效能源站。

4. 管理集成

一方面，能源站內配置本地智能控制系統，嵌入智能控制算法，用戶通過標準的Web瀏覽器直接訪問數據管理服務器，在授權許可的范圍內監視、操作建筑設備監控系統，界面直觀、易用、無需專門培訓或查看操作手冊也可輕松使用。

另一方面，配置智慧能源管理平臺即可再生能源利用展示平臺，具有管理信息化、運行智能化、能源智慧化、系統安全化、監控實時化、創新多維化、數據多元化及界面多樣化等特點，滿足層級高效工作，實現智慧化展示和無人值守。

六、問題和建議

為更好地推廣指導各地做好可再生能源供暖（制冷）相關工作，為北方地區冬季清潔取暖，南方地區溫暖過冬、清涼度夏提供可復制的成熟方案，進一步推動可再生能源供熱在綜合利用、現代農業、工業減碳方面的應用，并帶動行業高質量規模化發展。為此，我司提出如下建議。

1. 制定評價標準，健全考核體系

完善、健全的統計標準和方法是準確了解掌握可再生能源建筑應用狀況和制定發展規劃的重要基礎，建議盡快研究制定可再生能源建筑應用評價體系，明確可再生能源建筑應用的種類、用途、利用方式及節能計算方法和標準。建立健全可再生能源建筑應用統計上報制度與考核體系，將可再生能源應用指標納入基層建筑節能管理部門業績考核體系。

2. 加強社會宣傳，提升社會意識

建立健全可再生能源宣傳推廣的工作機制，通過舉辦可再生能源建筑應用技術論壇、出版可再生能源建筑一體化應用指導手冊、建設“低碳社區”及“綠色建筑”示范、開辦“新能源網”、開展“綠色能源進社區”活動等多種方式，在全社會普及可再生能源利用的知識宣傳及技術培訓，培養民眾綠色生活消費理念，提高綠色能源利用意識。

3. 強化科研引領，提高技術水平

建立與科研院所、高等學校、大型能源集團總部和研發中心的聯系溝通機制，加大對資源勘查、系統設計優化等方面的資金投入，積極引進國外成熟的先進技術和經驗，從本質上解決應用發展中的瓶頸問題、污染問題和監控技術問題，建立技術含量高的示范性項目，提高技術起點。