青岛市低品位能源综合利用发展战略研究报告

青岛市低品位能源综合利用发展战略研究报告

一、低品位能源概述

能源品位，是指对能源的一种分级。高品位的能源是指电力、机械功、燃气和液体燃料等，是相对那些不易利用的、易造成浪费的低品位能源而言的，所谓低品位能源包括热能、太阳能等。高品位能源与低品位能源之间是可以互相转化的。

在土壤、太阳能、水、空气、工业废热中蕴藏着无穷无尽的低品位能源，由于这些能源的温度与环境温度相近，很难直接利用。但是随着科技的进步，通过热泵技术、太阳能光－电技术、光－热技术等手段可以对其开发利用，把难以直接利用的低品位能源（如空气、土壤、水中所含的热能，太阳能，工业废热等）转化为可利用的高品位能源，从而达到节约部分高品位能源（如煤、石油、天然气、电能等）的目的。作为新能源产业，太阳能光-电转换、光-热转换、热泵等产业技术具有能源消耗少、成长潜力大、综合效益好等特点，对相关产业的辐射拉动作用强、技术扩散和带动作用大，因此，推广应用热泵技术、太阳能光－电技术、光－热技术来开发利用低品位能源成为提高能源利用率的有效手段，对减少温室气体排放、改善生态环境具有积极意义。作为一条节能与环保并重的途径，热泵技术、太阳能光－电技术、光－热技术在矿物能源日益紧张的当今世界，已引起人们的兴趣和重视。

（一）太阳能

作为可再生能源，太阳能主要有三大应用技术领域，即光热转换、光电转换和光化学转换。将太阳能光-热技术、光-电技术、热泵技术等与建筑物有机结合，建成一个综合利用新能源的建筑，采用太阳能光伏与热泵的联用技术实现夏季制冷、冬季采暖，从而降低建筑的能耗指标，是太阳能、热泵技术与产品的发展趋势。20世纪80年代，国际能源机构（IEA）组织15个国家的专家对太阳能建筑技术进行联合攻关，欧美发达国家纷纷建造综合利用太阳能的示范建筑。试验结果表明，太阳能建筑节能率大约在75%左右，已成为最有发展前景的领域之一。

据欧洲光伏工业协会EPIA 预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

（二）热泵系统

热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术。“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。也就是说，热泵是一种利用高品位能源使热量从低品位热源流向高品位热源的节能装置，虽然需要消耗一定量的高品位能源，但所供给用户的热量却是消耗的高位能源与吸取的低位热能的总和。

热泵是一种高效节能装置，如果把热泵机组应用于室外低品位热源和建筑环境之间，就可以实现常规空调的功能。因此，热泵技术也是空调领域内实施建筑节能的重要途径之一，对于节约常规能源、缓解大气污染和温室效应起到积极的作用。

二、青岛市低品位能源发展概况

（一）青岛市太阳能产业技术发展现状

青岛市位于东经120°33′，北纬36°07′，处于北回归线稍北，全年日照时数为2200～3000小时，年太阳辐射总量大于每平方米5000兆焦，太阳能年总辐射值相当于50亿吨标准煤，属于太阳能比较丰富的地区，具有利用太阳能的良好天然条件。很多公司已经开始着手利用太阳能中所含的低品位热能，例如:青岛昌盛日电太阳能科技有限公司集成光伏产业经验，以国家大力扶持分布式能源、三农发展、节能环保为契机，先后开发并实施光电建筑一体化、光伏农业科技大棚业务；加拿大（青岛）康旭工程科技有限公司利用太阳能加热空气对建筑物进行光热转换，并开发了太阳能热电联产系统。2012年上半年，经财政部、科技部、国家能源局、住建部专家评审，青岛市5个项目被列为国家“金太阳示范工程”（表1），总规模达67669千瓦，占全省的61%。

表1　2012年青岛市五个国家“金太阳示范工程”项目

（二）青岛市热泵产业技术发展现状

1.区位优势

青岛市地处黄海之滨，三面环海，海岸线总长度为862千米，海湾49处，拥有近海海域1.38万平方千米，拥有取之不尽、用之不竭的海水资源，为海水源热泵应用与发展提供了广阔的发展空间，具备在我国率先发展应用海水源热泵的优势条件。

青岛地区的地质以花岗岩、变质岩结构为主，储水性能差，受地质结构影响，土壤钻孔造价较贵，但传热性能较好，青岛市区浅层地热能储存总量为2.34×10¹⁸J，适合地埋管式或单井抽灌式取热。

另外，青岛市目前共有12座污水处理厂，实际处理能力为80.63万立方米/天。污水处理厂的夏季平均出水温度在22℃～25℃，冬季平均水温度在10℃～13℃。在将污水中的热量进行最大利用的前提下，根据青岛市污水处理后温度及冬季室外平均温度和现有热泵机组供热能力平均水平计算，可以为900万平方米的建筑解决供暖供冷问题。

2.学科基础

在热泵技术领域，青岛理工大学于1989年同瑞典皇家工学院合作建立了国内第一个水平埋管热泵实验室，随后在此基础上进行了土壤源热泵供冷供热的相关研究及太阳能辅助供冷供热的研究，1996年暖通与热泵实验室被批准为省级重点学科与重点实验室；中国石油大学的热能与动力工程专业于2010年被列为国家特色专业建设。这对土壤源热泵和水源热泵在周边地区的实际应用起到了重要的推动作用。

3.产业概况

（1）主要企业:随着可再生能源利用技术的日益成熟，可再生能源利用产业也逐步发展起来。青岛的大型设计院如腾远、北洋设计院等都从事地源热泵的设计工作，并积累了许多经验；海尔、海信等国内知名企业迅速进军相关设备制造业，来支撑可再生能源的规模化应用；青岛河海、科创、阿尔普尔等公司致力于热泵系统集成、安装施工及项目的运营维护等。据不完全统计，青岛市热泵机组制造企业、研发机构、系统集成、施工安装公司近200家，具有强大的可再生能源产业基础。

（2）主要热泵工程项目:在财政部、建设部的指导下，青岛市积极参与再生能源建筑应用示范项目的开展。截止2009年6月，青岛市有13个项目被列国家可再生能源建筑应用示范工程（表2），共争取国家资金1.19亿元。

表2　青岛市可再生能源国家级示范项目统计（截止2009年6月）

通过国家示范工程的带动，青岛市加大了相关技术研究，切实降低了可再生能源建筑应用的技术及价格门槛，加快普及步伐，带动相关材料、产品的技术进步及产业化，形成了具有自主知识产权的技术、产业体系，建立了长效的机制，降低了建筑对常规能源的消耗。通过大力促进可再生能源建筑应用技术的发展，青岛为大规模的可再生能源建筑应用积累了宝贵的经验。

三、青岛市低品位能源产业技术综合利用发展思路

（一）发展目标

进一步加快低品位能源利用技术（污水处理、水源热泵、空气源热泵、太阳能热利用、太阳能发电）的集成与推广应用，促进一、二、三产业的融合发展，建立起以企业为主体、产学研结合、市场多元化投融资、促进成果转化、优势互补和共同开拓市场等有效机制，积极探索合同能源管理等现代商业新模式，打造低品位能源技术应用示范区，为青岛市生态环境和区域经济发展做出重要贡献。

到2015年末，使用热泵技术的建筑面积达1500万平方米，每年节约标准煤36000吨，减排二氧化碳约89748吨，减排碳24120吨，减排二氧化硫594吨，减排氮氧化物561.6吨。

到2015年末，太阳能照明灯每年节约767吨标准煤，减排二氧化碳1896吨，减排二氧化硫15.34吨，减排烟尘7.67吨；实现太阳能并网发电每年5855kWh，每年节约标准煤21100吨，减排二氧化碳52100吨，减排二氧化硫422吨，减排烟尘211吨。

（二）“1＋N”创新行动

依托太阳能光伏发电技术、太阳能集热技术、水源热泵技术、空气源热泵技术、污水处理技术等清洁能源高新技术，充分利用太阳能、空气、土壤、水中所含的低品位热能，根据区域具体的地理特征和布局，实施以新能源综合利用技术为主体的产业协同创新、合同能源管理商业模式创新、产业集成推广应用示范创新等“1＋N”行动，开展低品位能源技术创新研发、产业化和推广应用示范，使我市成为国内重要的低品位能源装备研发制造基地和推广应用示范区。

1.“1＋N”产业协同创新行动

以低品位能源协同创新中心为纽带，通过建立低品位能源技术重点实验室、工程技术研究中心、公共研发平台、信息服务平台、产业技术创新战略联盟等创新组织机构，汇集官、产、学、研等创新资源，开展以低品位能源产业技术协同创新中心为主体的“1＋N”产业协同创新行动（图1）。

2.“1＋N”合同能源管理商业运作模式创新行动

通过推广合同能源管理商业模式，汇集企业、政府、国外节能机构等多种渠道的资金，协同各方资源，调动新能源企业推广使用节能新技术的积极性，开展以合同能源管理为主体的“1＋N”合同能源管理商业运作模式创新行动（图2）。

图1　“1＋N ”产业协同创新行动

图2　“1＋N ”合同能源管理商业运作模式创新行动

3.“1＋N”产业集成推广应用示范创新行动

通过实施低品位能源技术推广应用示范集成项目，以某一低品位能源利用技术（如热泵技术或太阳能光伏发电技术）为主集成其他低品位能源利用技术打造的应用示范，带动热泵、太阳能光伏发电、太阳能热利用等相关低品位能源产业链的融合集聚，推动低品位能源的综合利用，同时探索合同能源管理、碳交易等新型商业模式，打造新能源应用示范区。新能源综合利用技术为主体的“1＋N”产业集成推广应用示范创新行动框图，详见图3。

（三）主要任务

1.制定低品位能源科技创新发展规划

根据青岛市的地理特征和产业布局，制定青岛市低品位能源科技创新发展规划，出台扶持政策措施，聚集产业链和创新链，因地制宜地开发利用低品位能源，推进新能源产业科技创新，搭建联合攻关研发平台，促进低品位能源特色产业园区建设，推动低品位能源产业技术创新、产业发展和综合利用。

2.构建低品位能源产业技术创新战略联盟

依托青岛银河水务股份有限公司、青岛昌盛日电太阳能科技有限公司、青岛河海新能源有限公司、青岛阿尔普尔新能源科技股份有限公司、加拿大（青岛）康旭工程科技有限公司、青岛科创新能源科技有限公司、青岛理工大学等机构，构建青岛市低品位能源产业技术创新战略联盟。联盟以资源共享、优势互补、风险共担、共同受益为基础，以合作开发、推动新能源产业技术创新能力为目标，内部建立知识产权及成果的保护、许可使用和转化收益分配的机制，实现知识产权共享，进一步发挥技术示范和辐射作用，培育低品位能源产业集群主体，以达到推动新能源利用普及、促进新能源产业技术进步和产业化的目的。

3.组织开展低品位能源产业关键共性技术攻关

设立青岛市低品位能源产业发展重大专项，加大对核心关键技术研发的投入，推动产学研联合科技攻关，搭建以企业为主体的新能源共性关键技术和核心技术创新平台；鼓励青岛市研究机构积极申报国家、地方和行业组织的新能源产业技术攻关项目；组织低品位能源产业技术创新战略联盟成员围绕产业技术创新的关键问题，集成和共享技术创新资源，开展技术创新合作，搭建联合攻关研发平台，取得新能源系统共性和关键技术问题的重大突破，形成重要的产业技术标准，提升产业自主创新能力；依靠一批具有自主知识产权的核心专利技术，形成技术研发中心，促进新能源产业的发展。

4.建设完善低品位能源产业技术创新链

产业技术创新能力根植于产业技术创新链，而产业技术创新链的完善关键在于技术创新资源的聚集与各种资源的良好协同。

（1）引进产业创新资源:引进低品位能源相关领域的科研和产业化领军人物及相关机构，建立创新型人才的联合培养机制，为新能源技术创新提供人才支撑；积极争取财政、金融等不同层面的资金支持，通过专项、补助和奖励等形式为新能源产业技术创新提供资金保障。

（2）建设协同创新体系:支持青岛理工大学建设青岛市新能源开发利用重点实验室；支持以青岛河海新能源有限公司为主体，联合青岛科创新能源科技有限公司、青岛阿尔普尔新能源科技股份有限公司、青岛理工大学，建设水源热泵开发设计工程技术研究中心；支持青岛昌盛日电太阳能科技有限公司，联合加拿大（青岛）康旭工程科技有限公司等企业，建设太阳能高效开发利用工程技术研究中心；依托青岛理工大学规划建设低品位能源科技企业孵化器；支持青岛理工大学与清华大学联合组建建筑新能源协同创新平台；支持青岛理工大学利用相关学科优势，联合其他高校、研究院所和工程中心等，组建低品位能源产业技术协同创新中心（运行机制见图4）和公共研发服务平台。

5.优化部署低品位能源产业链

加强与相关企业的沟通交流，及时向新能源行业内企业和周边潜在企业传递政府最新的战略谋划和政策动向，积极引导有实力的周边企业和潜在企业投资新能源产业；规划建设新能源特色产业园区，鼓励开发利用低品位能源的技术和设备，吸引更多的新能源公司入驻产业园区，打造低品位能源全产业链产业基地，延伸新能源产业链，促进多条产业链的融合、产业链上下游企业的对接，推动新能源产业集聚发展；依托青岛河海新能源有限公司、青岛昌盛日电太阳能科技有限公司等企业，与相关海外企业和研究机构开展战略合作，建立海外技术开发合作平台，打通低品位能源开发利用核心技术的引进渠道。

6.开展低品位能源综合利用技术推广应用示范试点

（1）环胶州湾区域低品位能源技术推广应用示范试点:胶州湾湾内海岸线长度240千米，水域面积362平方千米，具有推广应用热泵得天独厚的自然地理条件。规划新能源集中供能范围沿胶州湾沿岸从南到北依次包括团岛－大港区、四方李沧至城阳环湾区域、临空经济区、红岛－高新区、胶州少海新城区域、黄岛开发区东部区域及胶南－黄岛的南部沿海区域，总面积约为500多平方千米。根据青岛市的城市规划，将在李村河、白沙河及高新区等区域改造或兴建大型的污水处理厂，利用清洁能源污水以及丰富的海水资源等低品位能源，在胶州湾区域内高起点建设清洁型的新能源集中供能中心，提高低品位能源的使用率，加强环湾地区的生态资源管制，打造包括热泵冬季集中供暖、夏季空调集中供冷、供生活热水于一体的低品位能源综合利用示范试点。

据初步估算，胶州湾区域实现低品位热源集中供能后，预计每年将会节电约3.0×10⁹KWH，节煤约110万吨，减排二氧化碳约300万吨，减排二氧化硫约9350吨，减排氮氧化物约8140吨。

开展百万平方米级的环胶州湾水源热泵规模化运营，以胶州湾生态保护为核心，积极提升中心城区的辐射带动能力，促进胶州湾区域各城区间的联系协作，科学引导城市空间拓展，推动区域基础设施网络化与城市空间一体化发展，将环胶州湾区域规划建设成以轴向发展、圈层放射、生态相间为空间结构的国际化、生态型、花园式的环湾城区组群，通过示范工程使热泵供暖供冷技术在青岛市得到推广应用。

（2）即墨太阳能小镇低品位能源技术推广应用示范试点:新型城镇化道路应摆脱单纯的房地产模式，探索一种新的模式来促进整个社会组织结构、产业结构的变化以及生产方式、消费方式的升级。配合我市城镇化建设的发展进程，将多个自然村的土地集中起来，推行新能源综合利用技术和新农村建设相结合的集成创新模式（推广应用模式见图5）。

图 5　太阳能小镇新能源推广应用模式

以即墨太阳能小镇为低品位能源技术推广应用示范试点，把普东镇48个行政村，规划建设为10个新型农村社区，在每个社区建设500～1000亩太阳能光伏大棚，总规划面积2万亩，全部建成后，可形成1300兆瓦的棚顶光伏发电能力。同时，积极普及农村户用沼气、太阳能热水系统、热泵供暖供冷系统，引进太阳能、污水处理、沼气、生物质、地热、节水工程等新技术，解决供暖、供冷、供气等分布式新农村配套问题，以打造完整光伏产业链、热泵产业链为工业集聚模式，以推广光伏科技大棚、热泵供暖供冷系统为发展新农村社区的载体，以培训研发观光旅游等为开发现代服务业的手段，融入节能环保理念，将新能源、现代农业和新型城镇社区有机结合，开辟出一条一二三产协调发展、小城镇与新社区同步推进的路径，同时为青岛市乃至全国的节能减排工作提供“低碳生活+和谐生产”的新农村社区建设样板。

7.推广合同能源管理新模式

在新能源项目运作和建设方面，鼓励新能源企业通过能源合作协议与政府、开发商达成能源托管协议，并在此协议基础上与住户及能源使用单位签订运行管理协议，调动新能源企业尝试节能新技术的积极性，更快地降低能源成本，取得能源服务专营权、收费权，从而回收投资。

（四）政策保障

1.建立领导小组

为有序推进低品位能源的推广应用，由政府牵头组织成立低品位能源开发利用技术推广应用工作领导小组，统一负责低品位能源产业发展的指导、协调和监督，协调解决推广过程中的重大问题，建立健全工作协调机制，为新能源产业的快速发展营造良好的发展环境。

2.加快资源统筹

整合青岛市新能源产业力量，从整体上发挥资源优势。要开发利用太阳能、空气、土壤、水中所含的低品位热能，运用新型环保节能建材、热泵、光伏发电等技术建设节能建筑，推动农村生物质能应用，发展循环经济。通过组建低品位能源产业技术创新战略联盟，联合各方力量，共享技术创新资源，掌握标准制定，拉长产业链条，促进技术攻关，解决实现产业化的重大关键技术问题。

3.加大经费投入

发挥政府资金的引导和放大作用，综合运用奖励补助、贷款贴息、引导基金、政策性担保等方式，加大对新能源示范工程、重大研发项目的资金支持力度，带动更多国内外资源特别是社会和市场资源的投入，扶持和引导社会资本参与科技投入，努力在高端人才引进、新能源技术推广应用等环节上有新的突破。研究基于新能源节能减排水平的奖惩政策，完善相关的法律法规。加强信贷政策和新能源产业政策的衔接配合，搭建新能源企业金融服务平台，拓宽新能源企业投融资渠道，提高新能源企业直接融资比重。

4.制定优惠政策

充分发挥财政、税收、金融、土地等促进创新创业的作用，形成资源向企业集聚、政策向企业集成、服务向企业集中的体制机制。认真落实国家扶持新能源发展的税收、补贴等各项政策，积极争取国家新能源产业发展基金。加快推进能源资源税改革、电价改革，出台优惠的税收政策和电价政策，吸引新能源企业投资落户青岛，鼓励新能源企业在我市建设企业总部和研发中心。同时，鼓励企业运用合同能源管理机制，根据税收法律法规有关合同能源管理税收优惠政策来确定增值税、营业税、企业所得税等多项税收优惠和财政补助的额度。

5.健全评价机制

逐步建立完善低品位能源利用及产业发展定期调查和统计分析制度，科学编制新能源产业评价体系，把节能减排工作目标和低品位能源的推广应用任务分解到各区市的具体工作环节，纳入到各区市的年度考核指标，层层抓落实，量化新能源产业技术发展状况，监测青岛市低品位能源开发利用的状态和趋势，为新能源产业未来的可持续发展指明方向。

参考文献

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编写:厉　娜　王淑玲

编审:谭思明　管　泉