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鄂尔多斯碳中和研究院成为鄂尔多斯市可持续发展示范点
来源：市国投集团
发布时间：2024-07-19 08:23
7月16日，2024年鄂尔多斯市建设国家可持续发展议程创新示范区“可持续发展宣传月”启动仪aca'ca'c式在鄂尔多斯国际会展中心举办。鄂尔多斯碳中和研究院获得“鄂尔多斯市可持续发展示范点”授牌，同时，研究院零碳能源站示范项目成功入选“鄂尔多斯市建设国家可持续发展议程创新示范区典型案例”。
碳中和研究院作为鄂尔多斯市在双碳领域的研发机构和科创平台，自成立以来积极践行绿色发展理念，以创新提质为目标开展各类助力我市低碳发展的有益探索，立足当地资源现状探寻转型发展之路。
下一步，鄂尔多斯碳中和研究院将发挥好示范点的带头作用，继续专注课题研究和项目中试，形成可复制可推广的可持续发展经验；发挥好“双碳”赋能应用场景展示中心的重要宣传科普窗口作用，提高公众对我市作为国家可持续发展议程创新示范区的知晓度和关注度。
可持续发展典型案例：
鄂尔多斯碳中和研究院零碳能源站示范项目
一、案例背景
习近平总书记在中央财经领导小组第14次会议上指出，推进北方地区清洁供暖，是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。
目前，我国北方采暖地区城镇已基本形成以燃煤集中供暖为主，多种供暖方式互补的格局，但还存在碳排放量较高、清洁供暖比重偏低、供暖能耗偏高等问题，不符合保障群众采暖需求和绿色低碳发展理念。
现阶段，整个北方地区总采暖建筑面积约238亿平方米（截至2022年底），采暖季二氧化碳年排放量约10亿吨，占全国碳排放总量的10%左右。鄂尔多斯市供暖总面积为1.6亿平方米，清洁供暖总面积为1.3亿平方米，清洁取暖率78%，采暖季每年碳排放量约755万吨，占全市碳排放总量的4%左右。
在“双碳”战略的引领下，目前建筑领域正着力推动绿色低碳转型发展，清洁供暖已成为建筑领域实现“双碳”目标的关键路径和重要抓手。利用清洁供暖替代散煤燃烧及纯供热燃煤/燃气锅炉，变得更加迫切和重要。
鄂尔多斯碳中和研究院作为市政府主导的科技成果中试基地和高新技术产业的孵化器，为进一步推动鄂尔多斯市清洁供暖城市建设，将温暖工程打造为幸福民生工程，积极探索不同路线、不同场景、不同用户清洁低碳供暖最佳路径，建设了我市首个零碳能源站示范项目。
项目占地面积约280㎡，供暖面积5188㎡，配置4台额定功率为40kW的空气源热泵，128块太阳能聚热板、2吨循环水箱、2台循环水泵和2台加压水泵。设备适用环境温度-30℃~45℃,循环工质为环保制冷剂R410A。
鉴于部分城市已经布局了规模以上的空气源和传统太阳能供暖示范点，而“空气源+太阳能”技术尽管充分利用了太阳能资源，但目前仍无大规模应用。因此本项目采用“空气源+太阳能”综合利用技术替代原有市政燃煤供暖，目的是验证太阳能叠加空气能技术的减碳能力、节能能力和运行稳定性。待能力验证通过后，可进行大面积推广。
二、具体做法
项目坚持节能、降碳、经济、环保的理念，结合“绿电驱动、多能供应、智慧管理”的总体规划，利用园区屋顶光伏、车棚光伏和BIPV等提供清洁电力，驱动高效热泵机组以环保工质收集太阳能、空气能等介质热量，即通过使用园区绿电实现供暖清洁化；通过使用太阳能叠加空气能热泵技术，实现能源利用高效化；通过分区分时控制技术，实现供暖管理智能化。
（一）采用聚热板，保证高效吸热。核心部件聚热板，主要原理为系统运行时聚热板表面温度始终合理低于环境温度，实现主动吸热，很好地将太阳能、空气能等多种能量聚合并高效转化，将聚热板周围的热量源源不断地聚集到板面并传给板内工质，工质在循环主机的作用下，将聚热板内的热量传递输送到水循环系统，经循环水泵输送至散热末端。
聚热板采用合金材质，厚度3mm，单块重量8kg，质量轻，可安装于墙体、建筑屋面、阳台、屋顶等位置，对建筑荷载影响较小。制造工艺应用了爆破理论、弹性理论、凝聚态理论、流体力学、热力学、纳米效应、层蒸发、混沌层和混沌效应等理论，可双面吸热。表面有30μm的吸热黑色涂层，可防腐蚀并提高热量吸收率；高效吸聚能力及微乎其微的热损，实现超低温-30℃正常运行。聚热板内为环保工质，无需辅助能源防冻、解冻。承受外界冲击能力强，50kg/cm²内压不变形，80kg/cm²内压不爆破，远超于传统集热板16kg/cm²标准极限承压力，解决了传统太阳能玻璃管易碎的问题。且不会因闷晒产生高温引发热爆、炸裂现象。
（二）采用效率高的循环主机，利用工质相态变化所具有的物理特性，提供工质循环所需要的动能。循环主机和太阳能聚热板通过管路连接，在循环主机的推动下，工质通过相态变化的高效吸热放热，实现系统需要的制热制冷需求，能效比远高于常规太阳能（含电辅助加热）、空气源、燃油、燃气和传统电热方式。
（三）系统运行阶段可实现自动化控制与管理，减少人为操作的繁琐和错误。系统控制技术可实现机组运行的高稳定性、高安全性、高节能性、高自动化。整机采用智能化集中控制，当温度低于设定温度下限，控制柜启动主机开始工作；高于设定温度上限，主机停机，处于保温状态，如此反复。制冷控制与此相反。当系统供水温度达到设定值，控制柜减载设备台数，实现最优设备启动配比，减少浪费。热水系统可通过人机界面进行查看及设置，实现智能水位控制、自动水位调节，实现无人看管自主运行。
三、主要成效
能源站自2023年供暖季投运以来，室外平均温度7℃，室外最低气温平均-4℃，室内平均温度21℃，平均每天运行12小时，系统运行平稳。整个供暖季用电量约29万度，平均每天耗电1580度，热泵机组能效比COP值2.8~3。在提高维护结构保温性能及窗户密封性后，设备节能效果将进一步提高，初步测算，可降低能耗30%-40%。
运行成本按绿电价格0.28元/kWh计算为8.1万元，相比市政供暖15万元/年（29.5元/㎡*季），每年最多可节省供暖费用6.9万元。
年节约标准煤166吨，年减排二氧化碳约448吨，碳交易价格按100元/吨计算，碳收益约4.5万元/年。
下一步，碳中和研究院将充分发挥零碳能源站示范效应，围绕煤矿、电厂、工业、建筑及农村煤改电五个领域展开研究，利用“天地空余”等热源，即天上太阳能、地下地热能、空气能、工业余热，以清洁能源多元耦合、因地制宜、灵活组合的理念，加快推进各领域节能降碳技术改造，充分利用废气、废水、废热，降低能源消耗和温室气体排放，实现节能降耗和节水减排。