北京新机场区域能源规划案例分析本次能源规划主要研究一期约476万m2建

能源规划背景

北京新机场位于北京大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北廊坊市广阳区之间。与天安门的直线距离46km，距首都机场67km，距天津滨海机场85km，距廊坊市中心26km，距雄安新区55km。

北京新机场功能定位为辐射全球的大型国际枢纽机场，建成后将对京冀周边区域经济发展产生重要影响。大型机场能源供给较为复杂，用能末端包括跑道、航站楼、综合换乘中心、停车楼、货运、航空配餐、场外、消防救援、生产生活辅助、航管、气象、通信、综合保障、航空和地面车辆加油站，以及综合训练（生产调度）中心等诸多建筑子项及设施。北京新机场能源供给特点如下：一是子项多且复杂，能耗总量大；二是用能种类复杂，包含多种类的工艺用能；三是能耗随时间波动大，如机场航站楼等高大空间，人流密集、流动性大，且人流呈现随季节、节假日、日间高峰低谷的变化。

本次能源规划主要研究一期约476万m2建筑的用能需求，重点研究一期航站区和配套区内建筑用冷用热解决方案，在满足用能安全可靠的前提下，尽可能提高可再生能源利用率，提高区域能源综合利用效率。

能源需求分析

新机场各区域设计冷、热、电负荷如表1所示。

表1 建筑设计负荷

能源需求解决方案

3.1 供热规划方案

新机场供热以传统能源为主，地源热泵和污水源热泵作为补充，同时因地制宜地采用燃气冷热电三联供技术，提高能源利用效率。地源热泵系统设置在各个地块内，污水源热泵系统结合污水处理厂的位置，给配餐楼供热。各个供热系统的装机容量和供热占比如表2所示。

表2 供热系统装机容量和占比

3.2 供冷规划方案

新机场航站楼以电制冷为主，结合峰谷电政策，采用部分蓄冷的策略设置冰蓄冷装置，通过蓄冰系统实现冷负荷的削峰，减少设备装机容量。同时在诸如办公楼、酒店、信息中心等冷热电负荷均匀的建筑单体设置适当规模的燃气冷热电三联供系统。各个供冷系统的装机容量和供冷占比如表3所示。

表3 供冷系统装机容量和占比

3.3 生活热水规划方案

新机场生活热水优先使用太阳能进行加热，在太阳能不足时再采用辅助热源进行加热，在供暖季采用市政热力作为辅助热源，非供暖季采用电蓄热锅炉，利用夜间低谷电作为辅助热源进行补充，太阳能集热器设置在各个建筑的屋顶。太阳能光热系统和辅助热源系统的供热量和供热占比如表4所示。

表4 生活热水系统供热量和占比

3.4 电力规划方案

新机场位于北京大兴，属于太阳能资源较为丰富的地区，因此规划在停车口和货运楼的屋顶建设两座光伏电站，设计规模分别为2.4 MW和6.0 MW，新机场剩余用电全部由市政电力提供。

可再生能源利用率分析

4.1 可再生能源利用率计算

式中 ν为可再生能源利用率，%；∑G为新机场区域内全年可再生能源替代一次能源输入量，包括浅层地热、太阳能、污水废热等，都统一折算成标准煤，t；∑M为新机场区域内全年总的一次能源消耗量，t。

经过计算，该项目全年总的可再生能源利用量折算成一次能源为11 442.1 t，具体计算见表5。根据《中国国际工程咨询公司关于北京新机场工程建设项目节能评估报告的评审报告》，新机场项目计算年综合能耗为88 800.1 t，其中机场工程计算年综合能耗为81 026.4 t，空管工程计算年综合能耗为4 790.5 t，供油工程计算年综合能耗为2 983.2 t，上述报告评估的新机场建筑面积为278.3万m2，航站区综合能耗指标为29.51 kg/m2，其他区域综合能耗指标为22.36 kg/m2。新机场在建设过程中，规划指标不断调整，截至目前，本期建设规模已经达到456万m2，根据评估报告中各个区块的能耗指标，调整后本期全年总能耗为116 444 t，具体计算见表6。经过计算，新机场全年可再生能源利用率为11 442.1 t÷116 444 t×100%=10%。

表5 可再生能源利用计算

表6 新机场全年综合能耗

4.2 可再生能源经济性分析

新机场通过充分利用浅层地热、太阳能和污水废热，实现了可再生能源利用率10%的目标。然而，对于不同的可再生能源利用方式，利用成本不尽相同，本文按照单位可再生能源利用率投资进行综合比较得出，污水废热的单位投资最低，太阳能光伏的单位投资最高，具体对比见表7。

表7 可再生能源经济性分析

可以看出，每实现1%的可再生能源利用率，太阳能光伏系统的初投资最高，其初投资是浅层地热（太阳能光热系统）初投资的3.7（3.6）倍，污水源热泵系统初投资最少。因此，从节约投资的角度考虑，应大力发展浅层地热、太阳能光热和污水源热泵等性价比相对较高的可再生能源技术，适当发展太阳能光伏。

区域能源综合利用率分析

根据《北京新机场工程建设项目节能评估报告书》，到2020年，旅客吞吐量4 500万人次时，新机场全年输入能源81 026.46 t标准煤，其中加工转换损失2 058.59 t标准煤，输送损失2 538.50 t标准煤，终端输出损失8 474.25 t标准煤，最终有效能源输出量为67 955.12 t标准煤，综合能源利用率为83.87%。新机场能量平衡图如图1所示。

图1 能量平衡图

结语

新机场作为一项国家重点工程，能源供给方案应更加务实、可靠。天然气、市政电力等常规能源依旧是解决新机场能源供给的主力军，在此基础上，充分利用浅层地热、太阳能以及污水废热等可再生能源，实现新机场可再生能源利用率10%的建设要求。

建议在后续的开发建设过程中，应规划先行，落实可再生能源建设需要的各项条件，新机场建设指挥部应统一管理，统一协调。

全文刊登于《暖通空调》杂志2017年第9期

作者：

北京新机场建设指挥部王路兵

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来源：暖通空调