第二章_城市能源管理体系.ppt
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1、1第二章 城市能源管理系统规划城市基础设施规划2物质、能量、信息,物质、能量、信息,是人类的三大资源。是人类的三大资源。现代生活离不开能源。现代生活离不开能源。能源安全事关国家安全。能源安全事关国家安全。3一一 、能源类型、能源类型 人类的一切活动,包括人类的生存,都离不开能量。人类历史上对科学的探索,在很大程度上是对新的能源形式和新能源的探索。(一)按能源产生的内在机制,能源主要有以下4种形式:1、辐射能:以电磁波形式传递的能量。太阳辐射就是辐射能的一种形式。地球上的所有能量,除了核能外,都是来源于太阳辐射。2-12-1、能源类型及用途、能源类型及用途42、化学能:物质在化学反应过程中以热能
2、形式释放出的能量。现代人类利用能量最普遍的方式是燃料的燃烧。燃料中的碳元素和氢元素在燃烧过程中释放出化学能。由于氢在燃烧过程中与空气中的氧反应产生水,因此氢能源是一种无污染的清洁能源。人类目前对氢燃料的开发利用还处于初级阶段。氢燃料在新世纪里将有很广阔的应用前景。3、电能:以电子的流动传递的能量。电能是一种高品位能量,可以很方便地转换成其他形式的能量。4、核能:是原子核内部粒子相互作用所释放的能量。核能要通过核反应释放能量。核反应有三种形式:1)放射性衰变;2)核裂变;3)核聚变。裂变和聚变所释放的能量是由裂变或聚变物质的一部分质量转化而来的。5(二)按能源的获取途径,能源分为一次能源和二次能
3、源一次能源和二次能源一次能源二次能源煤炭、石油、核能、水能、天然气、太阳能、地热能、生物质能、风能、海洋能电力、城市燃气、各种石油制品、热能、氢能、可以直接获取能量或经过加工转换获取能量的自然资源称为能源。在自然界天然存在的、可以直接获得而不改变其基本形态的能源是一次能源。将一次能源经加工改变其形态的能源产品是二次能源。6国际公认的可再生能源有六大类:即太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能、水能。而不可再生能源由于在地球上的蕴藏量有限,再生需要几十万年甚至上亿年,如果无节制地使用,终有枯竭的一天。如煤炭、石油和天然气,按人类目前的消耗速度,已探明的储量最多仅够使用几百年。(三)(三)按能源的
4、再生特性,能源分为可再生能源和不可再生能源可再生能源和不可再生能源7关注关注:当前世界能源消耗的突出问题:1、消耗的能源主要来自不可再生的矿物燃料,特别是石油。按照现有已探明的能源储量和现在的开采强度,全球矿物能源将在几十年至数百年间消耗殆尽。2、能源消费不平等。占世界人口14的工业化发达国家,消耗世界能源的34。其中美国的人口占世界总人口的4.1,消耗的能源占世界能源消费总量的14,创造的产值占世界GDP总和的29%。而发展中国家能源消耗普遍较低,创造的财富和享受的生活质量也远低于发达国家。8 二二 、能源用途能源用途 能源主要用于:工业能源主要用于:工业 、农业农业、交通交通、生活生活工业
5、以煤炭工业以煤炭、电能为主,电能为主,农业以煤炭农业以煤炭、石油石油、电能为主,电能为主,交通以石油交通以石油、电能为主,电能为主,生活以电能生活以电能、燃气燃气、热能为主。热能为主。与城市规划关系密切的能源规划主要有电力规与城市规划关系密切的能源规划主要有电力规划和燃气规划、供热规划等划和燃气规划、供热规划等9 三、城市能源体系的确定三、城市能源体系的确定1.1.根据地区特点和环保政策确定能源类型根据地区特点和环保政策确定能源类型2.2.根据能源类型建立相适应的能源体系根据能源类型建立相适应的能源体系3.3.能源体系不同会影响其它工程规划工作能源体系不同会影响其它工程规划工作102-2、我国
6、能源状况 改革开放以来,我国能源建设有了长足的改革开放以来,我国能源建设有了长足的发展。发展。20032003年,我国一次能源总产量年,我国一次能源总产量16.0316.03亿吨亿吨标准煤,约占全球能源生产总量的标准煤,约占全球能源生产总量的1111。我国。我国的煤炭生产量自的煤炭生产量自2020世纪世纪9090年代以来一直稳居世年代以来一直稳居世界第一位,界第一位,20032003年为年为10.3410.34亿吨。亿吨。20032003年原油年原油产量产量1.71.7亿吨,是世界第五大石油生产国。亿吨,是世界第五大石油生产国。20032003年天然气产量是年天然气产量是341.28341.2
7、8亿立方米,居世界第亿立方米,居世界第1818位。位。1987198719951995年,中国发电装机容量和发电量年,中国发电装机容量和发电量先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本,跃居世界第二位和日本,跃居世界第二位(仅次于美国仅次于美国)。截至。截至20042004年底,我国发电设备容量达到年底,我国发电设备容量达到4407044070万千瓦,万千瓦,发电量突破发电量突破2187021870亿千瓦时。亿千瓦时。11我国可再生能源也十分丰富,水能的可开发我国可再生能源也十分丰富,水能的可开发装机容量为装机容量为3.783.78亿千瓦,可提供年发
8、电量亿千瓦,可提供年发电量1.921.92万万亿千瓦时,居世界首位;亿千瓦时,居世界首位;20032003年,全国水电装机年,全国水电装机已经突破已经突破1 1亿千瓦,跃居世界第一位。亿千瓦,跃居世界第一位。全国陆地每年接受的太阳辐射能相当于全国陆地每年接受的太阳辐射能相当于2400024000亿吨标准煤。如果按陆地面积的亿吨标准煤。如果按陆地面积的1 1,转换效率,转换效率平均按平均按2020计,一年可提供的能量达计,一年可提供的能量达4848亿吨标准亿吨标准煤,远高于全国商品能源的消费量。煤,远高于全国商品能源的消费量。我国我国1010米高度层的风能总储量为米高度层的风能总储量为3232亿
9、千瓦,实亿千瓦,实际可开发的风能为际可开发的风能为2.532.53亿千瓦,加上近海亿千瓦,加上近海(1(11515米水深米水深)风力资源,装机容量总共可达风力资源,装机容量总共可达1010亿千瓦。亿千瓦。20022002年我国风力发电装机量已达到年我国风力发电装机量已达到5757万千瓦,正万千瓦,正在开发的风能发电装机量超过在开发的风能发电装机量超过180180万千瓦,还有万千瓦,还有很大的发展潜力。很大的发展潜力。12我国地热资源的远景储量为我国地热资源的远景储量为1371113711亿吨标亿吨标准煤,探明储量为准煤,探明储量为32833283万吨标准煤,可供高万吨标准煤,可供高温发电的约温
10、发电的约58005800兆瓦以上,可供中低温直接兆瓦以上,可供中低温直接利用的约利用的约20002000亿吨标准煤以上。现已开发利亿吨标准煤以上。现已开发利用地热只折合用地热只折合200200万吨标准煤。万吨标准煤。我国生物质能资源也十分丰富,秸秆等农我国生物质能资源也十分丰富,秸秆等农业废弃物资源量每年约有业废弃物资源量每年约有3 3亿吨标准煤,薪柴亿吨标准煤,薪柴资源为资源为1.31.3亿吨标准煤,加上城市有机垃圾等,亿吨标准煤,加上城市有机垃圾等,资源总量近资源总量近7 7亿吨标准煤。亿吨标准煤。我国可供开发的海洋能约有我国可供开发的海洋能约有4.44.4亿千瓦。亿千瓦。13中国能源特点
11、:1 1、尽管我国的能源消费总量在世界各国中已占第二位,、尽管我国的能源消费总量在世界各国中已占第二位,但巨大的人口基数,使得我国的人均能源消费量低于但巨大的人口基数,使得我国的人均能源消费量低于世界平均水平。世界平均水平。2 2、我国能源资源的地域分布不均,、我国能源资源的地域分布不均,8080的能源资源分的能源资源分布在西部和北部地区,而布在西部和北部地区,而6060的能源消费在经济比较的能源消费在经济比较发达的东部和南部地区。因此,形成了西煤东运、北发达的东部和南部地区。因此,形成了西煤东运、北煤南运的巨大运输压力。煤炭运量占铁路运量的煤南运的巨大运输压力。煤炭运量占铁路运量的4040。
12、3 3、我国的能源资源有限。中国主要能源的证实储量占、我国的能源资源有限。中国主要能源的证实储量占世界总量的比例很少,但中国的能源消费量占世界总世界总量的比例很少,但中国的能源消费量占世界总量的比例,都高于储量所占比例。尤其是石油资源匮量的比例,都高于储量所占比例。尤其是石油资源匮乏,如果维持现在的原油产量,到本世纪的二三十年乏,如果维持现在的原油产量,到本世纪的二三十年代就将开采殆尽。从代就将开采殆尽。从19931993年起,我国已从石油出口国年起,我国已从石油出口国变为石油进口国。给我国经济发展,甚至国家安全,变为石油进口国。给我国经济发展,甚至国家安全,都带来极为不利的影响。都带来极为不
13、利的影响。144 4、我国能源利用率不高,能源平均利用率只有我国能源利用率不高,能源平均利用率只有3030左左右。每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的右。每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.310.3、欧盟的欧盟的16.816.8、美国的、美国的28.628.6,每一美元,每一美元GDPGDP的耗能的耗能量是世界平均水平的量是世界平均水平的3 3倍,是所有发展中国家平均水倍,是所有发展中国家平均水平的平的2 2倍,节能潜力很大。倍,节能潜力很大。20032003年,中国的年,中国的GDPGDP不到世不到世界总量的界总量的4 4,却消耗了世界总量中近,却消耗了世界总量中近1010的能源,的能源
14、,以及相当于全球总产量以及相当于全球总产量3030的主要资源和原材料。的主要资源和原材料。5 5、我国能源结构不合理,长期以来能源消费以煤为主,我国能源结构不合理,长期以来能源消费以煤为主,是世界上少数几个主要依赖煤炭资源的国家之一。煤是世界上少数几个主要依赖煤炭资源的国家之一。煤炭占炭占67.167.1,比世界平均水平高,比世界平均水平高41.541.5个百分点,比经个百分点,比经合组织合组织(OECD)(OECD)国家高国家高46.546.5个百分点。个百分点。15一、概述1、组成 电源 电力网 用电户2-3、城市电力系统规划162 2、电压等级电压等级1 1 高压(输电电压)高压(输电电
15、压)35,110,220,330,500kv35,110,220,330,500kv,750KV 750KV 2 2 中压(配电电压)中压(配电电压)10kv10kv3 3 低压低压 380,220v380,220v4 4 安全电压安全电压 小于小于100v 12,24,36v100v 12,24,36v等等5 5 弱电信息传输弱电信息传输173 3 变电站变电站(1 1)变电站供电半径)变电站供电半径电压等级电压等级(kvkv)5005003303302202201101103535面积(平方米)面积(平方米)1010万万5 5万万3 3万万5000500030003000(2 2)变电站用
16、地面积)变电站用地面积电压等级电压等级(kvkv)35/1035/10110/10110/10220/10220/10供电半径供电半径(KmKm)5 5101015153030505010010018二、电源(一)、电源类型(一)、电源类型1 1 煤电煤电 煤炭发电占总发电量的煤炭发电占总发电量的80%80%,煤炭用于发电的,煤炭用于发电的 占煤炭总量的占煤炭总量的50%50%60%60%。2 2 水电水电 水力发电大约占总发电量的水力发电大约占总发电量的20%20%,现阶段水力,现阶段水力 发电大约只占总水能的发电大约只占总水能的50%50%,还有,还有50%50%的水能的水能 被白白浪费掉
17、。被白白浪费掉。3 3 核电核电 原子核发电大约占总电量的原子核发电大约占总电量的2%2%,主要分布在,主要分布在 东南方沿海地区。东南方沿海地区。4 4 地热发电地热发电 西藏羊八井西藏羊八井5 5 潮汐发电潮汐发电 浙江江厦浙江江厦 6 6 风能风能 新疆达坂城新疆达坂城太阳能太阳能191 1大型火电厂(热电厂)占地大、用水大型火电厂(热电厂)占地大、用水量大、对交通条件要求高,会对城市布量大、对交通条件要求高,会对城市布局和生态环境产生较大影响。局和生态环境产生较大影响。2 2绝大部分电源厂不在城市内(只有热绝大部分电源厂不在城市内(只有热电厂)。电厂)。3 3大型电源厂会形成一个城镇大
18、型电源厂会形成一个城镇,并会引发并会引发一些问题。一些问题。4 4 特殊条件下,可以选用小型电源。特殊条件下,可以选用小型电源。(二)、与城市规划的关系(二)、与城市规划的关系20三、用电负荷预测 负荷预测是从已知的用电需求出发,考虑负荷预测是从已知的用电需求出发,考虑政治、经济、气候等相关因素,对未来的用政治、经济、气候等相关因素,对未来的用电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的含义:对未来需求量含义:对未来需求量(功率功率)的预测和未来用的预测和未来用电量电量(能量能量)的预测。电力需求量的预测决定的预测。电力需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增容
19、量的大小;电发电、输电、配电系统新增容量的大小;电能预测决定发电设备的类型能预测决定发电设备的类型(如调峰机组等如调峰机组等)。负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平,同时确定各供电区、各规划年供用电量、平,同时确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平,确定各规划年用电负荷构成。平,确定各规划年用电负荷构成。21 预测方法1.1.产量单耗法产量单耗法2.2.产值单耗法产值单耗法3.3.用电水平法用电水平法4.4.分析叠加法分析叠加法5.5.大用户调查法大用户调查法6.6.年平均增长率法
20、年平均增长率法7.7.回归分析法回归分析法8.8.时间序列建模法时间序列建模法9.9.经济指标相关分析法经济指标相关分析法10.10.电力弹性系数法电力弹性系数法1111国际比较法国际比较法22四、城市电力网1.1.供配电方式供配电方式 放射式放射式 多回路式多回路式 联络线式联络线式 环式环式 格网格网式式2.2.用户变配电室用户变配电室 (1 1)形式:户外或半户外式)形式:户外或半户外式 户内式户内式 (2 2)面积:)面积:100100150150 (3 3)变压器)变压器3.3.开闭所开闭所 面积:面积:300300500500234.4.网络布置网络布置 (1 1)高压网络)高压网
21、络 大于大于35KV 35KV 电源电源 (2 2)中压网络)中压网络 10KV10KV (3 3)低压网络)低压网络 380V380V,220V 220V 用户用户 (4 4)路灯网络)路灯网络 独立设置独立设置5.5.电力线电力线 (1 1)类型)类型:导线、电缆导线、电缆 (2 2)导线截面确定)导线截面确定 (3 3)敷设方式)敷设方式 a a 架空架空 b b 埋地:直接埋地、电缆沟(管道)、隧道埋地:直接埋地、电缆沟(管道)、隧道246.6.高压线走廊高压线走廊 高压走廊就是高压线与其他物体之间应当高压走廊就是高压线与其他物体之间应当保持的距离,走廊的宽度应以人或物体不受保持的距离
22、,走廊的宽度应以人或物体不受电力线影响为原则。电力线影响为原则。电压等级(千伏)电压等级(千伏)5005003303302202201101103535走廊宽度(米)走廊宽度(米)6060757535354545303040401515303012122020根据不同的电压等级给出高压走廊的宽度根据不同的电压等级给出高压走廊的宽度257.7.值得关注的新兴电源值得关注的新兴电源(1 1)风电(2 2)太阳能发电)太阳能发电(3 3)垃圾(沼气)发电)垃圾(沼气)发电(4 4)秸秆发电)秸秆发电262-4、城市供热系统规划一、供热概述 包括供暖、生活用热水、工业用热用汽1.组成:热源 热力网 热
23、用户27 2.分类:(1 1)按热媒分:热水)按热媒分:热水 蒸汽蒸汽 (2 2)按用途分:)按用途分:工业工业 全年均匀,全天不均匀。全年均匀,全天不均匀。民用民用 全年不均匀,全天均匀全年不均匀,全天均匀.(3 3)按供热范围热源设置分:)按供热范围热源设置分:分散分散 集中集中 区域式区域式3.特点有温度,封闭回路有温度,封闭回路靠近负荷中心,管道横断面大靠近负荷中心,管道横断面大4.分散供暖设施(1 1)家用燃气壁挂锅炉家用燃气壁挂锅炉(2 2)电热膜电热膜(3 3)冷暖两制式空调机组冷暖两制式空调机组(4 4)电加热器等电加热器等28二、热负荷估算1 1供暖(单位面积热指标法)供暖(
24、单位面积热指标法)Q=qQ=qF(w)F(w)住宅:住宅:q=47q=4770w/70w/2 2工业负荷:(调查)工业负荷:(调查)3 3未预见量:未预见量:1010左右左右4 4热化率热化率29三、热源三、热源(一)热源类型(一)热源类型1 1 锅炉房锅炉房2 2 热电厂热电厂 3 3 工业余热废热工业余热废热 4 4 地热地热 5 5 原子能供热原子能供热 6 6 城市垃圾燃烧城市垃圾燃烧主动式:太阳能热水器等被动式:被动式太阳房7太阳能利用太阳能利用30(二)锅炉房(二)锅炉房.锅炉类型锅炉类型 a a 按燃料分:燃煤、燃气、燃油、电按燃料分:燃煤、燃气、燃油、电 b b 按性质分:工业
25、、民用按性质分:工业、民用 c c 按压力分:高压、常压按压力分:高压、常压 d d 按热媒分:热水、蒸汽按热媒分:热水、蒸汽 e e 按安装方式分:散装、快装按安装方式分:散装、快装 f f 按燃烧方式分:层燃、链条、沸腾炉按燃烧方式分:层燃、链条、沸腾炉.锅炉的主要性能参数锅炉的主要性能参数a a 产热量、蒸汽量产热量、蒸汽量b b 压力、温度压力、温度c c 热效率热效率313 3 燃煤锅炉房位置确定燃煤锅炉房位置确定a a靠近热负荷中心;靠近热负荷中心;b b主导风下风侧;主导风下风侧;c c水电供应,运输;水电供应,运输;d d煤场、灰场;煤场、灰场;e e压力容器(安全防护);压力
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