中国电建山东一公司:商务楼宇碳中和及数智化技术研究与应用

中国电建山东一公司 152310 0 0 0 关键词: 综合能源服务转型 热电产业委员会   

2023
12/12
11:16
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中能热电网
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导读

项目案例简介总部办公楼按照“153”的总体思路进行规划改造,即以数智能源管理系统为依托,通过规划布置分布式光伏、分布式风电、空气源热泵、固态储能、氟泵节能5大场景,最终实现总部大楼的多能互补、源网荷储、碳中和3大目标。案例专题:2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编 选送单位:中国电建集团山东电

项目案例简介

总部办公楼按照“153”的总体思路进行规划改造,即以数智能源管理系统为依托,通过规划布置分布式光伏、分布式风电、空气源热泵、固态储能、氟泵节能5大场景,最终实现总部大楼的多能互补、源网荷储、碳中和3大目标。

案例专题:2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编

选送单位:中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司

项目案例实施

2020年9月22日,国家主席习近平明确提出中国将力争于2030年前达到二氧化碳排放排放峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

2021年10月份,国家先后下发“双碳文件”,明确提出“加快提升建筑能效水平”、“加快推进居住建筑和公共建筑节能改造”、“加快优化建筑用能结构”、“推广光伏发电与建筑一体化应用”。

我司积极响应国家号召,推动落实“双碳”目标要求,围绕绿色低碳、节能减排和新型电力系统建设,坚持智能化、数字化、绿色化、融合化方向,对公司总部大楼开展节能降耗和数智转型升级工作。简要介绍如下:

总部办公楼按照“153”的总体思路进行规划改造,即以数智能源管理系统为依托,通过规划布置分布式光伏、分布式风电、空气源热泵、固态储能、氟泵节能5大场景,最终实现总部大楼的多能互补、源网荷储、碳中和3大目标。

(1)数智能源管理系统:智慧能源管理系统基于物联网、信息化与数字化技术,从绿色、低碳、智慧、节能角度,对分布式风光储、空气源热泵、数据中心氟泵、水电设备等采集用能数据,实现用能显示、设备监视、能效分析、报警计量和能源报告等,提高能源整体利用效率,实现绿色电力稳定安全供应。

(2)分布式光伏:安装207块580Wp单晶硅单面光伏组件,安装容量120.06kWp,额定容量100kW(交流侧)。预计光伏年均利用小时1085h,年均发电13.03万度。

(3)分布式风机:本项目风机安装在总部大楼楼顶,兼顾考虑安装高度和发电,选择2台额定功率3kW小型垂直轴风机,共计安装容量6kW,年均发电量0.34万度。

(4)空气源热泵:总部办公楼采暖配置19台空气源热泵机组,取代市政热力供暖,利用空气中的热量进行供暖,节能减排、环境友好,CO2排放量可减少约240t/年。

(5)固态储能:固态电池使用固体电极和固体电解质,技术先进,使用寿命长,能实现本质安全,无火灾爆炸风险。本项目按照20kW/40kWh总容量选择设备。

(6)氟泵节能:数据机房采用氟泵(SDC)双循环节能技术,充分利用户外环境冷源,为机房提供制冷,大大降低空调运行能耗,实现理想的节能效果。

(7)多能互补:通过布置分布式光伏、分布式风电以及空气源热泵,实现风能、光能、空气能的互补和互利,打造多能互补总部大楼。

(8)源网荷储:统筹规划和整合总部大楼的能源资源、能源网格、能源负荷和能源储存等要素,实现能源的高效利用和管理,打造源网荷储总部大楼。

(9)碳中和:各项改造实施后,本商务楼宇碳排放减少约436.2t/年。另外,结合CCER机制进行碳排放抵消,打造碳中和总部大楼。

项目符合国家“碳达峰、碳中和”重大战略决策,符合《山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展》等政策导向,符合国资委、集团关于央企碳达峰行动要求,能够展现公司争先精神和社会担当,显示“绿色、低碳、智慧、节能”企业形象,具有较好的社会效益。

主要创新点概述

1.开发应用数智能源管理系统,实现综合能源高效管控

智慧能源管理系统基于物联网、信息化与数字化技术,从绿色、低碳、智慧、节能角度,对分布式风光储、空气源热泵、数据中心氟泵、水电设备等采集用能数据,实现用能显示、设备监视、能效分析、报警计量和能源报告等,提高能源整体利用效率,实现绿色电力稳定安全供应。

2.采用BIM+技术,实现全寿期数智化管理

精细化建模、全过程指导,覆盖从规划、报建、设计、施工、运维等全部阶段;仿真漫游,制作动画,真实展示方案效果,提高决策效率;精细建模结合宏大渲染,提升项目宣传力与感染力,助力通过规划审批;实现了综合能源BIM正向设计,大幅提高设计质量。

3.统筹区域整体规划,实现百米高层建筑楼顶光伏铺设

(1)通过对接政府对总部办公楼所在园区已有规划进行整体提升,消除高层建筑屋顶铺设光伏与原有规划不符的影响。

(2)周密计算各种荷载,优化支架设计,消除高层建筑屋顶光伏掉落风险。

4.强化安全底线,优选固态储能技术

总部办公楼作为人员聚集办公区,储能安全是主要考虑因素。固态电池使用固体电极和固体电解质,技术先进,使用寿命长,能实现本质安全,无火灾爆炸风险。目前,固态电池在电动汽车领域研究及应用较广泛,电力工程应用业绩较少。

5.因地制宜充分论证,创新高层建筑楼顶空气源热泵系统设计与施工技术

(1)创新空气源热泵系统设备基础设计。在大屋面以上500mm高处的框架柱上包钢板做抱箍,主钢梁与抱箍铰接连接,并架设H型钢次梁和槽钢支撑形成设备支架,在此支架上布置热泵机组。空气源热泵采用架空布置,所有设备荷载通过钢梁直接传递到附近的六根柱子上,屋面混凝土梁、板不承受和传递荷载。

(2)创新吊装方式,采用小拔杆吊装方案吊装设备至楼顶。本项目吊装起升高度约115m,起吊重量1.2吨,小拔杆底座和卷扬底座通过槽钢箍到横梁或者柱子上,现场焊接固定后与梁柱塞紧。起吊时拔杆锁定位置,吊物上设置拉溜绳,吊到楼顶将锁定解除,回转设备拉到楼面指定位置组。

6.充分利用室外自然冷源,引入氟泵技术降低数据中心能耗

压缩机作为空调制冷系统的心脏,能耗占到空调系统总能耗的50%以上,而氟泵能耗只有压缩机的10%。增加氟泵节能系统,能够根据室外温度高低,实现压缩机和氟泵并联运行、智能切换。当室外环境温度≤10℃时,氟泵运行,压缩机停止,蒸发器过来的气态制冷剂与室外空气自然换热实现制冷效果,与压缩机运行相比,可节电约90%;当室外环境温度>10℃、≤20℃时,压缩机与氟泵并联运行;当室外环境温度>20℃时,氟泵停止,压缩机单独运行。

应用情况及可推广前景简述

通过本项目的应用,在公司总部大楼引入绿色能源,同时充分考虑能源节约、能源调节、能源与数字技术相结合等要素,有力展示了“绿色、智慧”的能源行业工程公司的企业形象。目前项目运行稳定、效果良好,产生良好的经济和社会效益,得到公司内外的高度评价。

本项目成果可复制性强且具有一定的经济和社会效益,能够广泛应用于中大型商务楼宇,同时结合和目前“碳达峰、碳中和”的政治背景,具有较强的示范引领作用和广阔的推广应用前景。

经济效益及社会效益情况

积极响应党和国家号召,制定公司“碳达峰碳中和行动方案”,从自身做起,推动落实“双碳”目标,能够展现公司争先精神和社会担当,显示“绿色、低碳、智慧、节能”企业形象,具有较好的社会效益。

改造总投资约690万元,年节省费用约90万元,改造回收期约8年,具备较好的经济效益。本项目年碳排放减少约436.2t,减碳效应显著,具有一定的环保效益。

项目案例获专利及奖励情况

(1)软著《数智能源管理系统》申请过程中

(2)专利:一种风电安全用线缆固定架,公开号:CN217362421U

(3)专利:一种光伏发电站用光伏板安装支架,公开号:CN216252612U

(4)专利:一种可拆卸式电缆固定支架,公开号:CN115411652A

(5)专利:一种密闭空间的控温除湿通风装置,公开号:CN217464702U

(6)专利:一种带报警功能的主令控制器,公开号:CN214828492U。

选送单位简介


中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司始于1952年,前身为来山东援建的电力部上海基建局第二十二工程处,1956年划归山东电力管理。公司是世界500强中国电建集团骨干成员企业。公司拥有电力工程施工总承包特级、电力行业设计甲级、建筑工程施工总承包壹级、电站调试甲级,锅炉安装改造1级、起重机械设计制造安装维修A级、市政公用工程施工总承包、环保工程专业承包等30余项资质,持有ASME组织A、PP、U证及NBR资格证,是全国守合同重信用企业和国家高新技术企业,被誉为全国的“电建铁军”。

60多年的风雨砥砺,公司已发展成为集火电、核电、新能源发电、电站设计、电站调试、检修运维、输电变电、基础设施和起重机械设计制造、商贸物流、投资融资于一体的综合性、集团化、多元化国有大型电力工程公司,能够为客户提供集成式、全产业链综合服务。先后建成各类发电机组600余台(套),装机总容量(主体工程)超过114000MW,承建项目遍布南美、北美、南亚、中亚、西亚等10多个国家和国内30多个省、市、自治区,公司先后获得国家优质工程金质奖3项,鲁班奖5项,国家优质工程奖19项,全国优秀焊接工程奖23项,是我国承建项目跨地域最广、经营规模最大的电力工程公司之一。

 
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