提高大城市電力使用效率的政策分析：日本的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

提高大城市電力使用效率的政策分析：日本的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作者: Hiroshi Asano(日本中央電力工業(yè)研究所)
【摘要】 這篇論文結(jié)合、公寓等建筑中。但是，由于回收水及地表下陷的等問題，地下水源型熱泵系統(tǒng)還沒有被完全推廣。
   現(xiàn)在有兩種用于建筑的地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)。在美國(guó)，大型獨(dú)立式的房子采用的都是水平型系統(tǒng)。美國(guó)每年地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)的產(chǎn)量大約是4萬(wàn)臺(tái)。而在日本，出于房屋空間的限制，垂直型系統(tǒng)將更有發(fā)展前途。但是由于目前鉆探費(fèi)用是地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)得到采用的巨大障礙，所以除特殊項(xiàng)目之外政府不對(duì)終端用戶提供直接補(bǔ)助來(lái)改進(jìn)地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)。
   在廣島郊區(qū)的保健中心，有一個(gè)地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)（深100米），這個(gè)熱泵系統(tǒng)為游泳池提供空調(diào)和熱水。另外一個(gè)用土層儲(chǔ)熱的例子是北海道Kitahiroshima的一種洗衣店內(nèi)的設(shè)施，它已經(jīng)正常運(yùn)行20年了。 Chubu公司于2001年6月為在長(zhǎng)野地區(qū)銷售部（最低溫度為-14到-17C）安裝運(yùn)行一個(gè)地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)，并已開始測(cè)試性能。
   新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織（NEDO）已針對(duì)地?zé)嵩礋岜迷谧≌�中的使用，�?shí)施了一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)可行性研究。如果這個(gè)系統(tǒng)的成本是470萬(wàn)日元（熱泵70萬(wàn)日元，加地?zé)徂D(zhuǎn)換每單位400萬(wàn)日元），那么在北海道的投資收回時(shí)間是29年。如果地?zé)徂D(zhuǎn)換每單位的最初成本能夠降低到200萬(wàn)日元，那么資金收回時(shí)間就能縮短至13年。而最關(guān)鍵的一點(diǎn)是降低鉆探費(fèi)用。 NEDO在中國(guó)和日本都贊助了幾項(xiàng)地?zé)釤岜孟到y(tǒng)的示范項(xiàng)目（地?zé)崮埽?Vol.24，No4，2001）。 2000至2001年間在長(zhǎng)春市地?zé)衢_發(fā)有限公司還投資了一項(xiàng)實(shí)地試驗(yàn)項(xiàng)日，結(jié)果非常好（性能系數(shù)為3.12，二氧化碳排放量降低了62％，Sox排放量降低了99％）。
5、2自然制冷二氧化碳熱泵熱水器（Eco Cute ）
   在與Tohoku電力公司和Dnso公司的一個(gè)合作項(xiàng)目中， CRIEPI為住宅使用開發(fā)了世界上第一個(gè)自然制冷的二氧化碳熱泵熱水器。這種熱水器在2001年6月時(shí)投入了市場(chǎng)。它能夠產(chǎn)生相當(dāng)于電能消耗3倍的熱量，所以與傳統(tǒng)的熱水器相比，可以節(jié)約30％的能量。因?yàn)橹匦吕�用了在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳， Eco Cute還有助于保護(hù)臭氧層和減緩全球變暖。
5、3蓄熱系統(tǒng)：節(jié)約能源及減少二氧化碳的作用
   采用高效熱泵作為熱源單元的蓄熱系統(tǒng)，能夠得到相當(dāng)于輸入能量3至5倍的熱量，也就是說，性能系數(shù)（COP）是3到5。而且，因?yàn)橐雇硇顭岚滋煊脽�，即使考慮到蓄熱損失。蓄熱系統(tǒng)每年還是比空調(diào)系統(tǒng)少用10％的能量，這是因?yàn)闊嵩磫卧�定額運(yùn)行的結(jié)果提高了蓄熱系統(tǒng)冷卻效率，晚上使用戶外的冷空氣（TEPCO，2001）。
   蓄熱系統(tǒng)與非蓄熱系統(tǒng)相比較，還能減少26％的二氧化碳排放量，這是由于非高峰期能量的充足供應(yīng)和晚間礦物燃料比重較小。隨著消費(fèi)者充分認(rèn)識(shí)到蓄熱系統(tǒng)的環(huán)保和高能，蓄熱系統(tǒng)將會(huì)逐漸得到廣泛應(yīng)用（尤其是公眾使用者），2000年的東京地區(qū)（TEPCO服務(wù)區(qū)域），通過使用蓄冰蓄水系統(tǒng)，474兆瓦由高峰期轉(zhuǎn)換到了非高峰期（TEPCO，2001）。
5、4采用城市廢棄能量的區(qū)域供暖供冷（DHC）系統(tǒng)
   作為提高建筑供暖供冷能量效率的主要技術(shù)之一，利用建筑、工廠、變電所、海洋、河流及污水廢棄熱量中沒有利用的能量，將會(huì)減少礦物燃料的使用量和SOx、 NOx、GHG的排放量（圖6）。

來(lái)源：TEPCO（2000）
   第一個(gè)采用未利用能源的區(qū)域供暖供冷系統(tǒng)是，1986年?yáng)|京的污水處理設(shè)施。電力公司正強(qiáng)烈主張和促進(jìn)引進(jìn)這種類型的熱能回收�，F(xiàn)在有許多采用廢棄能源的區(qū)域供暖供冷系統(tǒng)，尤其是在大城市。比如東京地區(qū)，到200l年3月底，就已有42處。Tohoku電力公司的區(qū)域供暖供冷系統(tǒng)具有很高的能量效率，他們采用的蓄熱系統(tǒng)具有高效的熱泵，能夠有效利用河水等未利用能源中的熱能（圖7）。
   與上述非蓄熱系統(tǒng)相比較，蓄熱系統(tǒng)能夠節(jié)約大概l0％的能源，而有效利用廢棄能量則又可節(jié)約20％的能源。如圖8所示，利用河水能源的DHC的一般能源效率是1.3。具有大型蓄熱箱的DHC的另一個(gè)特征是“社區(qū)箱”，它可用于預(yù)防地區(qū)災(zāi)害，提供救火用水以及在發(fā)生緊急情況時(shí)維持人們的日常生活。圖 7對(duì)DHC能源系統(tǒng)的比較

來(lái)源：TEPCO（2000）

6、總結(jié)評(píng)論
   在能源總供應(yīng)中，電能的比例增大將提高能源效率。隨著熱泵系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步，供暖與制冷的能源使用效率將得到提高。由于電腦等設(shè)備對(duì)電能特殊需求的增長(zhǎng)，電力需求也將增加。
   有效利用電能是中國(guó)、日本及其它國(guó)家的普遍目標(biāo)，我們應(yīng)該共同總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，來(lái)提高大城市中的能源效率。日本的電力公共機(jī)構(gòu)提供不同的電費(fèi)選擇，以此來(lái)促進(jìn)高效裝置設(shè)備的普及和能源的更有效利用。
   這篇論文集中討論了住宅和商業(yè)方面電能的有效利用，除這些方面以外，在大城市，交通運(yùn)輸中的能源利用和排放問題對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都是十分重要的。東京市政府和其它的一些政府正計(jì)劃引進(jìn)一種新型燃料公共運(yùn)輸系統(tǒng)，例如氫燃料車站。問題是，該如何從天然氣、閑置能量及可再生能源中提取氫燃料呢？
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