0 引言

 

  可再生能源包括水能、生物質(zhì)能、風能、太陽能、地熱能和海洋能等，資源潛力大，環(huán)境污染低，可永續(xù)利用，是有利于人與自然和諧發(fā)展的重要能源。開發(fā)利用可再生能源，對增加能源供應(yīng)、改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、保護環(huán)境具有重要作用，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施。因此，依據(jù)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃，進行可再生能源建筑應(yīng)用規(guī)劃，預(yù)測可再生能源在建筑中的需求，對其開發(fā)、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、利用和分配等各個環(huán)節(jié)做出統(tǒng)籌安排，是非常有必要的。

 

  受濟南市政府指派，我們進行了2011—2015 年濟南市可再生能源建筑應(yīng)用規(guī)劃研究。根據(jù)濟南市自然條件、城市特點、國家鼓勵應(yīng)用可再生能源的相關(guān)政策以及各類可再生能源應(yīng)用技術(shù)的特點，著重選擇了太陽能和淺層地熱能進行研究分析。本規(guī)劃與國內(nèi)其他相關(guān)規(guī)劃比較而言，具有顯著的地域特色和針對性，探索出一條適宜于地方性特色的可再生能源建筑應(yīng)用之路，可作為濟南市可再生能源建筑發(fā)展的理論指導，也可為與濟南自然、經(jīng)濟條件相近的其他城市提供參考。

 

  1 發(fā)展現(xiàn)狀

 

  1． 1 濟南市可再生能源資源潛力

 

  1． 1． 1 太陽能資源

 

  濟南市年可照時數(shù)為4431． 6h，年日照時數(shù)為2516． 9h，年總輻射量為5120． 50MJ /m2，理論太陽能蘊藏量為1． 14 × 1011MJ，屬太陽能資源較豐富地區(qū)。

 

  由統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，濟南市平均每天日照時數(shù)為6． 9h，多于6h，太陽能具有可利用價值; 各月日照時數(shù)多于6h 的天數(shù)最大值出現(xiàn)在7 月，最小值出現(xiàn)在2月，最大值與最小值的比值為1． 278，太陽能資源全年輻射量變化較穩(wěn)定，有利于太陽能資源的利用。

 

  1． 1． 2 淺層地熱能資源

 

  濟南市淺層地熱能資源評估深度為150m，可利用溫度為8℃。將全市進行分區(qū)計算，淺層地熱能總儲量271． 46 × 1014 kJ，相當于9． 265 × 108 t 標準煤。考慮建筑布局、建筑符合要求和資源承載能力等限制因素，土地利用系數(shù)取10%，取暖耗能按標準煤耗21． 73kg / ( m2·季) 計算，則可供制冷、取暖建筑面積4263． 69km2。

 

  1． 2 濟南市可再生能源應(yīng)用現(xiàn)狀

 

  近些年來，濟南市積極開發(fā)利用新能源，鼓勵大型公建、居住區(qū)、城市廣場、道路等使用太陽能。截止2010 年底，全市太陽能光熱建筑面積1331 萬m2，其中太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化建設(shè)590 萬m2 ; 太陽能光電建筑應(yīng)用34 萬m2。

 

  基于保護地下水的原則，濟南市可利用的淺層地熱能資源包括地表水、土壤源和污水源，現(xiàn)階段的開發(fā)利用主要集中在土壤源熱泵技術(shù)。截至2010年底，全市淺層地熱能資源應(yīng)用面積已達52 萬m2。

 

  濟南市可再生能源產(chǎn)業(yè)也得到長足發(fā)展，不但形成了世界級太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，成為全球最大的太陽能毛坯管生產(chǎn)基地，而且從事以淺層地熱能為主的新能源企業(yè)也達到近百家。

 

  1． 3 濟南市建筑用能需求

 

  截止2010 年底，全市既有民用建筑總面積約1． 37億m2，其中居住建筑為1． 12 億m2，公共建筑為0． 25 億m2。經(jīng)統(tǒng)計計算，全市每年建筑總能耗為595． 76 萬t 標準煤，其中采暖能耗為319． 75 萬t 標準煤，占54%，生活用電能耗為276． 01 萬t 標準煤，占46%，居住建筑和公共建筑的建筑能耗各占50%，城鎮(zhèn)民用建筑平均能耗為36． 84kg /m2 標準煤。

 

  《濟南市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》提出，“十二五”期間濟南市城鎮(zhèn)化率將達到75%。根據(jù)近兩年建筑竣工面積增長速度，預(yù)計2011—2015 年，全市新建建筑面積5000 余萬m2，城鎮(zhèn)民用建筑總面積將達到1． 87 億m2，建筑總能耗將增加20%，每年耗能達到715． 18 萬t 標準煤。

 

  1． 4 存在的問題

 

  雖然濟南市在可再生能源應(yīng)用方面取得了一定成績，但隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，還存在諸多問題亟待解決:

 

  ( 1) 政策扶持需要進一步加強。目前，太陽能應(yīng)用得到了充分重視和政策引導，但是淺層地熱能、生物質(zhì)能等其他可再生能源的相關(guān)政策體系還需完善，經(jīng)濟激勵力度還需加強。

 

  ( 2) 市場保障機制需要進一步健全。目前可再生能源市場中太陽能一枝獨秀，需要加快建立促進多種可再生能源發(fā)展的市場機制，推動多種可再生能源產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)市場多元化。

 

  ( 3) 相關(guān)技術(shù)水平還需進一步提高。今后濟南市新建住宅將以十二層以上為主，必須加強對高層住宅建筑太陽能利用技術(shù)的研究。對于開發(fā)利用淺層地熱能方面，雖然基于保護地下水的原則，禁止利用地下水，但可以研發(fā)推廣地表淡水源、污水源等熱泵技術(shù)，合理擴大淺層地熱資源利用領(lǐng)域。

 

  2 發(fā)展規(guī)劃

 

  2． 1 規(guī)劃目標

 

  2011—2015 年，新建建筑中應(yīng)用可再生能源的建筑面積為2360 萬m2，其中太陽能光熱應(yīng)用2050萬m2，地源熱泵應(yīng)用310 萬m2 ; 既有建筑的可再生能源改造面積為140 萬m2 ; 5 年間累計推廣可再生能源建筑應(yīng)用面積2500 萬m2。

 

  建設(shè)85 個可再生能源在建筑中規(guī)模化應(yīng)用示范工程，其中建設(shè)太陽能與建筑一體化示范工程60個，城市光伏景觀照明示范項目15 個，淺層地熱能示范工程10 個。

 

  2． 2 規(guī)劃布局

 

  ( 1) 太陽能光熱建筑應(yīng)用

 

  太陽能光熱技術(shù)比較成熟，可以在全市范圍內(nèi)大多數(shù)公共建筑和居住建筑中廣泛應(yīng)用。既有建筑中優(yōu)先改造政府部門和大型公建，對于居住建筑，鼓勵民眾使用整體式和單元式太陽能熱水產(chǎn)品。新建建筑中重點在學校、醫(yī)院、酒店、工廠宿舍以及政府投資的大型公建中配置太陽能熱水系統(tǒng)，并進行一體化設(shè)計。在現(xiàn)行的“12 層以下住宅必須采用太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計和施工”的基礎(chǔ)上，逐步達到“日照滿足4h 的住宅必須安裝太陽能熱水系統(tǒng)，日照不滿足4h 的住宅酌情安裝太陽能熱水系統(tǒng); 新建建筑安裝太陽能熱水系統(tǒng)必須實現(xiàn)建筑一體化設(shè)計和施工。”

 

  ( 2) 太陽能光電建筑應(yīng)用

 

  太陽能光電的應(yīng)用以大型公建為主，建設(shè)與建筑一體化的屋頂太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電示范項目; 結(jié)合濟南市城市供電工程規(guī)劃，在具備條件的工業(yè)園區(qū)、大學園區(qū)、景觀園區(qū)建立集中式太陽能光伏發(fā)電站; 同時在道路、車站、公園等公共設(shè)施照明中推廣使用光伏電源。

 

  ( 3) 淺層地熱能建筑應(yīng)用

 

  對于淺層地熱能資源的開發(fā)利用，應(yīng)在保護環(huán)境的前提下，根據(jù)各區(qū)的資源分布和特征選擇合適的利用方式。

 

  地表水源的利用，近期應(yīng)配合當前城市建設(shè)，以小清河兩岸有代表性的新建或改造建筑為主，發(fā)展地表水水源熱泵技術(shù); 遠期應(yīng)把地表水總量較為豐富的章丘市、歷城區(qū)、長清區(qū)作為重點發(fā)展區(qū)域，優(yōu)先考慮距離水系、河道近的建筑。

 

  土壤源可利用量以商河縣、濟陽縣、歷城區(qū)、長清區(qū)較為豐富，可作為土壤源熱泵技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展區(qū)域。重點選擇有示范作用的大型公建，符合條件的居住建筑可適當采用。

 

  結(jié)合污水處理廠，應(yīng)用污水源熱泵技術(shù)。合理利用濟南鋼鐵廠等重型工業(yè)和多家熱電廠的余熱資源，完善技術(shù)，逐步推廣。

 

  2． 3 重點工作領(lǐng)域

 

  重點支持以下領(lǐng)域中的示范工程、技術(shù)集成及標準制定，攻克相應(yīng)技術(shù)難關(guān):

 

  ( 1) 研發(fā)完善與建筑一體化的太陽能生活熱水、采暖空調(diào)、光電轉(zhuǎn)換、照明等新技術(shù);( 2) 研發(fā)完善土壤源熱泵供熱制冷技術(shù)、淡水源及污水源熱泵供熱制冷技術(shù);( 3) 研發(fā)完善太陽能與淺層地熱能綜合利用供熱制冷技術(shù);( 4) 提高太陽能、淺層地熱能設(shè)備和系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率;( 5) 降低太陽能光熱、光電產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的能耗，減少環(huán)境污染;( 6) 研發(fā)推廣適合既有建筑改造的可再生能源應(yīng)用技術(shù);( 7) 完善可再生能源建筑的評估檢測方法;( 8) 促進可再生能源建筑設(shè)備及產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化;( 9) 增強可再生能源建筑應(yīng)用管理及服務(wù)體系建設(shè)。

 

  3 效益分析

 

  可再生能源建筑的應(yīng)用，對于改善能源結(jié)構(gòu)、節(jié)約能源資源能夠起到重大作用，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級、拉動內(nèi)需及增加社會就業(yè)人口等能夠起到積極作用。本規(guī)劃的實施，將在環(huán)境、社會和經(jīng)濟方面取得如下顯著效益:

 

  ( 1) 促進節(jié)能減排?？稍偕茉吹?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/開發(fā).html" >開發(fā)利用將節(jié)約和替代大量化石能源，顯著減少污染物和溫室氣體排放，加速濟南市節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。

 

  2011—2015 年全市應(yīng)用可再生能源累計替代常規(guī)能源約7． 5 × 105 t 標準煤; 減排SO26400t、NOx5550t、CO2200 萬t。

 

  ( 2) 樹立良好的城市形象?？稍偕茉吹膽?yīng)用，不但促進了經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，也促進了人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，對全面建設(shè)小康社會和社會主義新農(nóng)村起到重要作用，將有力地推進濟南市作為省會城市的生態(tài)文明建設(shè)。

 

  ( 3) 加速地方產(chǎn)業(yè)升級。建設(shè)可再生能源設(shè)備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，加速產(chǎn)業(yè)環(huán)境的升級更新。投資還將惠及其它上下游的產(chǎn)業(yè)，包括能源服務(wù)市場、建筑專項設(shè)計( 例如太陽能熱水系統(tǒng)專項設(shè)計) 、監(jiān)理及施工等。

 

  4 總結(jié)

 

  目前，以能源革命和低碳經(jīng)濟為主題的綠色浪潮席卷全球，能源戰(zhàn)略在國際競爭中具有決定性的作用。發(fā)展低碳城市是中國應(yīng)對氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟、面向“后京都時代”的必然選擇。濟南作為省會城市，應(yīng)在政策法規(guī)上引導和規(guī)范，在經(jīng)濟上激勵和促進，建設(shè)完善技術(shù)支撐體系，實施嚴格的監(jiān)督管理，加強宣傳培訓，創(chuàng)造良性發(fā)展環(huán)境，確保可再生能源建筑應(yīng)用工作的開展和順利進行，向低碳城市的目標邁進，為國家和社會做出應(yīng)有的貢獻。