黃菊文 羅 蘭 錢佳麗 李光明
同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
何 軍 顧錫新 劉育太
上海市中國工程院院士咨詢與學(xué)術(shù)活動(dòng)中心
隨著傳統(tǒng)化石能源的日益緊缺,以及人們對(duì)能源安全、氣候變化的密切關(guān)注,我國的節(jié)能任務(wù)日趨嚴(yán)峻。作為公共機(jī)構(gòu),節(jié)能工作不僅要降低能源消耗、提高能源利用效率,更應(yīng)該推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)變化,倡導(dǎo)利用可再生能源??稍偕茉醇夹g(shù)應(yīng)用作為推進(jìn)公共機(jī)構(gòu)節(jié)能、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要突破口,對(duì)全社會(huì)的節(jié)能減排和應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要的示范和推動(dòng)作用。
上海市公共機(jī)構(gòu)包括市級(jí)機(jī)關(guān)、教科文衛(wèi)體等行業(yè),具有單位數(shù)量和用能人數(shù)多、分布廣、建筑功能及類型多,節(jié)能潛力大、公益性和社會(huì)影響力強(qiáng)等特點(diǎn)。上海市機(jī)關(guān)事務(wù)管理局公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用工作在國管局和上海市節(jié)能減排工作領(lǐng)導(dǎo)小組關(guān)心下,在市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能工作聯(lián)席會(huì)議的具體指導(dǎo)下,結(jié)合上海的實(shí)際,創(chuàng)新思路,依法管理,注重實(shí)效,循序漸進(jìn),逐步形成了“分類指導(dǎo)、形成合力、齊抓共管、共同推進(jìn)”的管理格局,近年來取得了一定的成效[1]。
公共機(jī)構(gòu)可再生能源是指利用太陽能、淺層地?zé)崮艿瓤稍偕茉礊榻ㄖ锕?、供電、制冷等,可?yīng)用的技術(shù)范圍包括太陽能光熱利用系統(tǒng)、太陽能光電利用系統(tǒng)、淺層地?zé)崮芾孟到y(tǒng)及輔助熱源供熱等。
太陽能光熱是通過物理方式將太陽能直接轉(zhuǎn)化為熱能供建筑使用。其中較為典型的太陽能熱水系統(tǒng)就是利用太陽能集熱器,收集太陽輻射能,將水加熱以供生活熱水使用。該系統(tǒng)屬于低密度、低品位能的直接利用方式,其轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少,效益明顯,具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、技術(shù)較成熟等特點(diǎn)。
太陽能光電,也稱作太陽能光伏發(fā)電,是利用太陽能電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。一般由太陽能電池組件、充放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表、計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備和蓄電池等組成。有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。目前,主要以獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)為主。
地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵應(yīng)用技術(shù)就是在冬季將大地作為熱泵供暖的熱源,即把高于室外環(huán)境溫度的大地?zé)崮苋〕鰜砉┦覂?nèi)采暖;夏季將大地作為空調(diào)的冷源,即把室內(nèi)的熱能取出來釋放到低于室外環(huán)境溫度的大地中。
上海市可再生能源資源并不豐富,但仍具備一定的發(fā)展可再生能源應(yīng)用的資源基礎(chǔ)[2]。
(1)太陽能資源:上海屬我國太陽能資源第III類地區(qū),太陽能總輻射量大約為4 580 MJ/(㎡.a),年日照時(shí)間近2 000 h,屬太陽能可利用地區(qū)。
(2)淺層地?zé)崮埽ㄍ寥涝矗┵Y源:上海土壤源型地?zé)崮苜Y源比較豐富,土壤(包括粘土、砂土、巖石)中蘊(yùn)藏淺層地?zé)崮?。根?jù)相關(guān)資料分析,上海市除松江區(qū)和金山區(qū)少部分火山巖小山丘地區(qū)外,絕大部分地區(qū)具有利用淺層地?zé)幔ㄍ寥涝矗┵Y源的條件。
(3)淺層地?zé)崮埽ǖ乇硭┵Y源:上海全市現(xiàn)有河道23 870條段,總長度21 646.29 km,河面積405.54 k㎡,河面率占全市6 340 k㎡的8.4%,水面率6.4%。含沙量較少,水質(zhì)情況適宜于水源熱泵技術(shù)應(yīng)用,豐富的淺層地?zé)崮埽ǖ乇硭┵Y源為上海地區(qū)的江水源熱泵技術(shù)利用提供了良好的條件。
(4)淺層地?zé)崮埽ㄎ鬯矗┵Y源:上海作為我國的特大城市,擁有一大批規(guī)模以上的高等院校、中等職業(yè)學(xué)校、醫(yī)院,這些單位每天產(chǎn)生大量的學(xué)生洗澡廢水、醫(yī)院生活熱廢水,所含的可利用熱能(按利用前后5℃溫差計(jì)算)較大,為此,有效利用污水熱源能減少學(xué)校、醫(yī)院的能源成本。
上海市公共機(jī)構(gòu)能源利用效率不斷提高,2005年,納入能耗統(tǒng)計(jì)的83家市級(jí)國家機(jī)關(guān)能耗總量為5.80萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,26家體育系統(tǒng)公共機(jī)構(gòu)能耗總量為7.00萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,31家市級(jí)醫(yī)院能耗總量為17.61萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,教育系統(tǒng)公共機(jī)構(gòu)(含區(qū)、縣教育系統(tǒng))能耗總量為49.17萬t標(biāo)準(zhǔn)煤[3]。
2010年,納入能耗統(tǒng)計(jì)的市級(jí)國家機(jī)關(guān)能耗總量仍約為5.80萬t標(biāo)準(zhǔn)煤;體育系統(tǒng)26家公共機(jī)構(gòu)能耗總量為6.23萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,實(shí)現(xiàn)節(jié)能11.00%。31家市級(jí)醫(yī)院在實(shí)現(xiàn)“十一五”期間公共醫(yī)療服務(wù)業(yè)務(wù)量增長42%的情況下,2010年能耗總量較2005年增長21.38%,實(shí)現(xiàn)單位業(yè)務(wù)量能耗下降6.00%左右。教育系統(tǒng)在“十一五”期間校舍面積增長15.68%、在校生數(shù)增長18.22%的情況下,2009年人均單位面積能耗較2005年下降0.98%,能源利用效率進(jìn)一步提高[3]。
2013年,納入能耗統(tǒng)計(jì)范圍的122家市級(jí)機(jī)關(guān)全年用能總量約為6.41萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,同比2012年下降0.36%,單位建筑面積能耗同比2012年下降2.06%。納入市教委節(jié)能管理的74所普通高校和委屬中等學(xué)校,2013年度能耗總量約為35.10萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,其中煤炭消耗下降了89.76%。納入市衛(wèi)生計(jì)生委節(jié)能管理的31家市級(jí)醫(yī)院,面對(duì)醫(yī)療業(yè)務(wù)量持續(xù)上升、醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)不斷擴(kuò)展的實(shí)際情況,實(shí)現(xiàn)單位建筑面積能耗下降0.4%??萍?、文化、體育系統(tǒng)按照《上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能管理辦法》的規(guī)定,不斷完善組織架構(gòu),強(qiáng)化職能建設(shè),夯實(shí)節(jié)能基礎(chǔ),節(jié)能管理成效逐步顯現(xiàn)[4]。
隨著社會(huì)服務(wù)事業(yè)發(fā)展,教育、醫(yī)療、文體設(shè)施建設(shè)需求的增長,公共機(jī)構(gòu)剛性用能壓力將不斷加大,公共機(jī)構(gòu)節(jié)能管理仍面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),與此同時(shí),也為可再生能源利用帶來良好的契機(jī)。
有效利用可再生能源,促進(jìn)公共機(jī)構(gòu)可再生能源應(yīng)用健康發(fā)展,對(duì)增加能源供給、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境具有重要作用。2014年,上海30家公共機(jī)構(gòu)單位成為國家第一批879家節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)示范單位,多數(shù)節(jié)約型示范單位均有可再生能源應(yīng)用案例,包括太陽能光伏發(fā)電、發(fā)熱技術(shù)、地?zé)崮?、污水源熱泵等,推?dòng)和發(fā)揮了公共機(jī)構(gòu)特別是黨政機(jī)關(guān)在降低能源資源消耗、利用可再生能源方面示范帶頭作用。近年來,在市級(jí)機(jī)關(guān)、教育系統(tǒng)、體育系統(tǒng)、文廣系統(tǒng)等單位建設(shè)了一批可再生能源項(xiàng)目,并取得了良好的效果。如復(fù)旦大學(xué)江灣校區(qū)公共浴室采用了空氣源熱泵技術(shù),同濟(jì)大學(xué)學(xué)生浴室采用太陽能集熱及污水熱源復(fù)合技術(shù),東華大學(xué)延安路校區(qū)的宿舍生活區(qū)全部采用空氣源熱泵輔助加熱的太陽能加熱技術(shù),上海東方綠舟運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中心運(yùn)動(dòng)員宿舍浴室利用太陽能發(fā)熱技術(shù),東華大學(xué)圖書館空調(diào)系統(tǒng)采用了地源熱泵技術(shù),上海市閔行區(qū)檔案保管中心空調(diào)系統(tǒng)采用了地源熱泵技術(shù),上海市當(dāng)代藝術(shù)博物館空調(diào)系統(tǒng)采用了江水源技術(shù)等等。在本市公共機(jī)構(gòu)中還建設(shè)了一批規(guī)模以上的可再生能源項(xiàng)目,如上海政法學(xué)院建設(shè)了面積達(dá)20 500㎡的土壤源熱泵技術(shù)與地表水源熱泵技術(shù)相結(jié)合的可再生能源使用系統(tǒng),上海電機(jī)學(xué)院建設(shè)了面積達(dá)65 000㎡的太陽能光熱與地源熱泵結(jié)合系統(tǒng),同濟(jì)大學(xué)對(duì)既有建筑進(jìn)行了64 522㎡的太陽能光熱建筑一體化應(yīng)用改造如表1所示。此外,在本市各高校、中等職業(yè)學(xué)校等單位開展節(jié)約型校園/綠色校園、可持續(xù)發(fā)展學(xué)校的建設(shè)中可再生能源利用發(fā)揮了獨(dú)特的作用。作為公共機(jī)構(gòu)節(jié)能的重要組成部分,可再生能源的使用不斷發(fā)展,各公共機(jī)構(gòu)不斷總結(jié)和推廣可再生能源應(yīng)用和管理經(jīng)驗(yàn),引領(lǐng)推動(dòng)全市公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用工作的深入發(fā)展,擴(kuò)大了公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用的影響力、覆蓋力、示范力。
表1 上海市公共機(jī)構(gòu)可再生能源情況
在上海市政府及各委辦的大力指導(dǎo)、推進(jìn)、協(xié)調(diào)下,市機(jī)管局以管理模式轉(zhuǎn)變和體制機(jī)制創(chuàng)新為突破,充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮黨政機(jī)關(guān)、教育、科技、文化、醫(yī)療、體育等公共機(jī)構(gòu)的工作積極性,切實(shí)推進(jìn)上海市公共機(jī)構(gòu)合理用能管理整體水平發(fā)展,進(jìn)一步提升可再生能源管理體制機(jī)制的建立。
2011年,上海市機(jī)關(guān)事務(wù)管理局會(huì)同上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,頒布施行了《上海市市級(jí)機(jī)關(guān)辦公建筑合理用能指南》(DB31/T550-2011),制訂了《上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)察辦法(試行)》的通知(滬府辦發(fā)〔2011〕24號(hào)),按照《委托意向書》規(guī)定,上海市節(jié)能監(jiān)察中心于2011年7月1日開始對(duì)所有的公共機(jī)構(gòu)開展節(jié)能監(jiān)察執(zhí)法,內(nèi)容包括可再生能源利用在內(nèi)的用能種類、用能系統(tǒng),對(duì)能源消耗狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),建立健全能源消費(fèi)分戶、分類、分項(xiàng)計(jì)量制度等,以提高本市公共機(jī)構(gòu)能源利用效率,夯實(shí)公共機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)管基礎(chǔ),提升公共機(jī)構(gòu)包括可再生能源利用的合理用能管理能力。
2012年,市政府機(jī)管局會(huì)同市發(fā)展改革委、市教科文衛(wèi)體等公共機(jī)構(gòu)編制印發(fā)《上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》(滬府機(jī)管〔2012〕5號(hào)),《規(guī)劃》體現(xiàn)了上海特色,對(duì)機(jī)關(guān)、教育、衛(wèi)生等領(lǐng)域的單位建筑面積能耗及各系統(tǒng)能耗總量進(jìn)行了控制,提出了市級(jí)機(jī)關(guān)能耗總量“零”增長,教科文衛(wèi)體等公共機(jī)構(gòu)能耗增量控制在相應(yīng)范圍的目標(biāo)要求,對(duì)市級(jí)機(jī)關(guān)新(改、擴(kuò))建項(xiàng)目提出了必須符合(市級(jí)機(jī)關(guān)辦公建筑合理用能指南)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),提出根據(jù)不同領(lǐng)域、不同性質(zhì)的公共機(jī)構(gòu)在用能環(huán)境、目的以及條件下,確定科學(xué)、合理的用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能要求,規(guī)范全市公共機(jī)構(gòu)的用能行為。如表2所示。在此基礎(chǔ)上,指出逐步完善對(duì)使用可再生能源的公共機(jī)構(gòu)給予財(cái)政補(bǔ)貼和獎(jiǎng)勵(lì)等措施。
表2 公共機(jī)構(gòu)“十二五”節(jié)能指標(biāo)體系[3]
2013年,上海市人民政府印發(fā)了《上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能管理辦法》(滬府發(fā)[2013]2號(hào)),要求市機(jī)關(guān)事務(wù)管理部門負(fù)責(zé)指導(dǎo)、協(xié)調(diào)、推進(jìn)全市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能工作,并負(fù)責(zé)市級(jí)公共機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)督管理工作,市和區(qū)(縣)教育、科技、文化、衛(wèi)生、體育等系統(tǒng)各級(jí)主管部門在同級(jí)機(jī)關(guān)事務(wù)管理部門指導(dǎo)下,組織開展本系統(tǒng)內(nèi)的公共機(jī)構(gòu)節(jié)能工作,要求公共機(jī)構(gòu)實(shí)行包括可再生能源在內(nèi)的能源消耗統(tǒng)計(jì)報(bào)送和年度能源利用狀況報(bào)告制度,公共機(jī)構(gòu)在申報(bào)包括可再生能源利用在內(nèi)的既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目時(shí),改造方案應(yīng)當(dāng)包括用能現(xiàn)狀分析、改造主要項(xiàng)目、投資收益分析、改造后的效益評(píng)估等內(nèi)容。
2014年,《上海市人民政府關(guān)于印發(fā)上海市2014年節(jié)能減排和應(yīng)對(duì)氣候變化重點(diǎn)工作安排的通知》,其中,對(duì)公共機(jī)構(gòu)節(jié)能減排降碳工作提出了具體的目標(biāo):市級(jí)機(jī)關(guān),單位建筑面積能耗下降2%,能耗和碳排放總量零增長;教育系統(tǒng),單位建筑面積能耗上升不超過1.5%,能耗增量控制在2萬t標(biāo)準(zhǔn)煤左右,碳排放增量控制在5.3萬t左右;衛(wèi)生系統(tǒng),單位建筑面積能耗下降2%,能耗增量控制在2萬t標(biāo)準(zhǔn)煤左右,碳排放增量控制在5.3萬t左右;其他公共機(jī)構(gòu),單位建筑面積能耗下降1%以上,能耗和碳排放總量得到控制。其目的是要求公共機(jī)構(gòu)更好地利用可再生能源,起到節(jié)能減排降碳的目標(biāo),并為全社會(huì)開展可再生能源利用起到示范引領(lǐng)作用。公共機(jī)構(gòu)節(jié)能減排降碳工作目標(biāo)如表3所示。
表3 公共機(jī)構(gòu)節(jié)能減排降碳工作目標(biāo)[5]
上海市新能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃明確指出,以國家實(shí)施金太陽示范工程為契機(jī),優(yōu)先支持在大型公共建筑、政府辦公大樓等開展可再生能源利用建設(shè)。以此同時(shí),上海市不斷加大工作力度,增加資金投入,支持可再生能源建筑應(yīng)用工作。市科委、市建設(shè)交通委每年安排資金支持可再生能源建筑應(yīng)用的科研、技術(shù)攻關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定工作。除國家標(biāo)準(zhǔn)外,上海市根據(jù)本區(qū)域特點(diǎn),先后完成了《太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化集成技術(shù)研究》、《太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化設(shè)計(jì)導(dǎo)則研究》等一批研究課題,并制定頒布了《上海地區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)(太陽能、地?zé)崮埽┠苄y(cè)評(píng)方法研究》、《民用建筑太陽能應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(熱水系統(tǒng)分冊(cè))》(DGJ-2004A-2006)、《民用建筑太陽能應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(光伏發(fā)電系統(tǒng)分冊(cè))》(DG/TJ08-2004B-2008)、《民用建筑太陽能系統(tǒng)應(yīng)用圖集(熱水系統(tǒng)分冊(cè))》(DBJT08-110A-2008)、《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》(DG/TJ08-2119-2013)等一批工程建設(shè)規(guī)范,為上海市公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用示范與推廣提供了技術(shù)支撐。
上海市公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用雖取得了一定的成績,但利用率仍較低,同時(shí)還存在一定的問題,有待進(jìn)一步發(fā)展。為此對(duì)上海公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用未來發(fā)展提出如下建議:
進(jìn)一步開展對(duì)2013年納入能耗統(tǒng)計(jì)范圍的122家市級(jí)機(jī)關(guān)、納入市教委節(jié)能管理的74所普通高校和委屬中等學(xué)校、納入市衛(wèi)生計(jì)生委節(jié)能管理的31家市級(jí)醫(yī)院以及科技、文化、體育系統(tǒng)的單位開展可再生能源應(yīng)用項(xiàng)目的基礎(chǔ)調(diào)研,充分了解和掌握本市公共機(jī)構(gòu)可再生能源應(yīng)用情況,逐步建立本市公共機(jī)構(gòu)可再生能源應(yīng)用信息數(shù)據(jù)庫,并定期開展分析研究和應(yīng)用,了解系統(tǒng)運(yùn)行情況,建立長效的統(tǒng)計(jì)制度,為推進(jìn)可再生能源利用提供科學(xué)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
“十三五”期間,在全市各級(jí)機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等公共機(jī)構(gòu)中選擇可再生能源利用基礎(chǔ)好、能耗總量較大、具備一定代表性的單位,開展可再生能源示范單位建設(shè),樹立一批節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用典范。根據(jù)不同建筑類型及不同用能需求,重點(diǎn)推進(jìn)太陽能光伏一體化、太陽能集熱技術(shù)、土壤源熱泵、地表水源熱泵、污水源熱泵,以及太陽能和地源熱泵復(fù)合等技術(shù),到“十三五”末,使得示范單位的單位建筑面積能耗明顯低于所在地區(qū)公共機(jī)構(gòu)平均能耗水平,碳排放量也比較低。同時(shí),建立可再生能源示范項(xiàng)目跟蹤管理機(jī)制。
依據(jù)《上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》和《上海市可再生能源建筑應(yīng)用專項(xiàng)規(guī)劃》的制定,研究制定本市公共機(jī)構(gòu)可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃,從戰(zhàn)略高度開展公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用的推進(jìn)工作,形成長期發(fā)展目標(biāo)及方向,圍繞低碳、綠色學(xué)校、綠色醫(yī)院等建設(shè),有計(jì)劃地開展公共機(jī)構(gòu)區(qū)域性可再生能源開發(fā)應(yīng)用。同時(shí),依據(jù)上海市有關(guān)配套政策,研究制定公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用資金扶持實(shí)施細(xì)則等配套政策,有效推進(jìn)公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用的進(jìn)一步發(fā)展。
建立公共機(jī)構(gòu)可再生能源消費(fèi)分戶、分類、分項(xiàng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,開展分戶、分類、分項(xiàng)計(jì)量試點(diǎn)、示范和推廣。推進(jìn)信息化和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),建立全市范圍內(nèi)公共機(jī)構(gòu)可再生能源能耗統(tǒng)計(jì)信息平臺(tái),提高統(tǒng)計(jì)工作效率。強(qiáng)化統(tǒng)計(jì)分析,定期對(duì)可再生能源使用的現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行分析,為指導(dǎo)公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用工作提供決策依據(jù)。
加大本市公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用的資金投入規(guī)模,以政府資金為引導(dǎo),帶動(dòng)社會(huì)力量廣泛參與,推動(dòng)公共機(jī)構(gòu)可再生能源利用持續(xù)深入開展。
[1]張曉卯. 齊抓共管乘勢(shì)而上,積極推進(jìn)上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能工作[J].上海節(jié)能. 2012,(6):8-10,21
[2]上海市可再生能源建筑應(yīng)用專項(xiàng)規(guī)劃. 上海市建筑業(yè)管理辦公室,2012
[3]上海市公共機(jī)構(gòu)節(jié)能“十二五”規(guī)劃. 滬府機(jī)管[2012]5號(hào),2012
[4]上海市公共機(jī)構(gòu)2013年節(jié)能工作總結(jié)和2014年節(jié)能工作計(jì)劃.上海市機(jī)關(guān)事務(wù)管理局文件.滬機(jī)管[2014]60號(hào),2014