高校，作為城市文明的高地，承擔(dān)著科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、社會服務(wù)的職能，在我國“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)中責(zé)任重大；同時，高校也是能源文明的高地，其用能形式豐富、創(chuàng)新要素集中，是社會用能形態(tài)示范展示的高地，也是能源創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)培育示范的高地。
據(jù)統(tǒng)計，高校能源消費(fèi)總量約占全國生活消費(fèi)總能耗的8%，人均能耗達(dá)到全國人均生活用能的3倍之多。因此，構(gòu)建綠色低碳、安全高效的高校綜合能源系統(tǒng)，是加快城市能源轉(zhuǎn)型、助力國家“雙碳”目標(biāo)的重要抓手之一。
高校綜合能源系統(tǒng)重在校“園”，而非單體建筑。從用能需求講，高校以電負(fù)荷、冷熱負(fù)荷（含生活熱水）為主，學(xué)校食堂存在部分燃?xì)庳?fù)荷；從用能特性講，部分建筑負(fù)荷（如公共教學(xué)樓、文體中心等）存在明顯的寒暑假特性，宿舍區(qū)與教學(xué)區(qū)負(fù)荷存在明顯的時空互補(bǔ)特性。因此，規(guī)劃階段需要系統(tǒng)考慮校園整體的資源稟賦與用能特征，不僅要注重校園內(nèi)部能源資源的跨時間循環(huán)利用，同時還要充分挖掘其與周邊區(qū)域能源系統(tǒng)之間的跨空間資源統(tǒng)籌，實現(xiàn)校園“內(nèi)循環(huán)”與區(qū)域“大循環(huán)”的協(xié)調(diào)發(fā)展。綜上，本文將從四個維度闡述“雙碳”背景下高校綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的思路。
一、在新能源利用方面，充分開發(fā)校園內(nèi)部及周邊風(fēng)、光、地?zé)岬荣Y源，著力提升可再生能源利用比例。
目前，在政策方面，可再生能源利用比例作為加分項計入《綠色校園評價標(biāo)準(zhǔn)》，例如，由可再生能源提供的電量比例不低于2%，得3分；每提高1%，加1分，總分最高12分。
國家能源局近期也下發(fā)了《關(guān)于報送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》，明確提出項目申報試點縣（市、區(qū)）的學(xué)校建筑屋頂總面積可安裝光伏發(fā)電比例不低于40%。因此，提高校園可再生能源利用比例是國家“雙碳”目標(biāo)下的發(fā)展趨勢。
當(dāng)然，在實際工程中，高?？稍偕茉吹睦眠€需要考慮與校園整體的建筑空間布局相結(jié)合。以太陽能利用為例，屋頂光伏的鋪設(shè)建議以公共教學(xué)類建筑為主，太陽能光熱的利用以宿舍區(qū)屋頂為主；對于高校標(biāo)志性建筑，建議考慮將玻璃幕墻升級為光伏幕墻，成本增加在600—800元/m2，每年產(chǎn)能量在80—110kWh/m2（按照輻照強(qiáng)度三類地區(qū)建筑東南西立面計算，且不計遮擋）；此外，若有地面停車場，可以考慮建成光儲充一體式停車場，利用周邊臨近建筑的屋頂或車棚，建設(shè)分布式光伏，配套鋰電池、全釩液流電池等儲能，盡可能將光伏、光熱等可再生能源元素充分融入到校園建筑中。
二、在能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，優(yōu)先采用公共配電網(wǎng)供電，保證高校供電可靠性以及電能質(zhì)量，根據(jù)校園供冷供熱形式以及燃?xì)饫们闆r確定是否需要配套冷熱網(wǎng)絡(luò)和燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)。
目前，我國北方高校以能源站集中供冷供熱為主，常見的冷熱源是燃?xì)忮仩t搭配冷水機(jī)組，該方式穩(wěn)定可靠，能效比高，但從“雙碳”角度講，天然氣供暖的模式不具備持久生命力；南方高校則是多聯(lián)機(jī)、分體空調(diào)這類以電為主的分散式供冷供熱模式應(yīng)用得更多，隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的建設(shè)推進(jìn)，碳排放有進(jìn)一步減少的可能，但該方式的綜合能效比不高，制冷制熱效果欠佳。在當(dāng)前“雙碳”背景下，創(chuàng)新高校乃至高校所在片區(qū)的供冷供熱模式是一個值得深入探討的課題。
本文調(diào)研了國際上幾所知名高校創(chuàng)新供冷供熱網(wǎng)絡(luò)的案例：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院充分利用地?zé)崮?、建筑余熱，通過“能源總線+分布式熱泵”為校園建筑供熱供冷，年供熱量15GWh，年供冷量13GWh，年均減少碳排放約10000噸，計劃于2025年之前實現(xiàn)洪格堡校園零碳排；美國斯坦福大學(xué)，投資4.85億美元改造校園能源網(wǎng)絡(luò)，將原先蒸汽供熱管道改造成熱水系統(tǒng)，并實現(xiàn)區(qū)域?qū)用婀I(yè)熱回收，能源系統(tǒng)整體能效提升50%，未來35年內(nèi)可節(jié)約3億美元（約20%的費(fèi)用）；美國俄亥俄州歐柏林學(xué)院，對校園附近（直線距離約3公里）的垃圾填埋氣體熱電聯(lián)產(chǎn)電廠進(jìn)行熱回收，并通過閉環(huán)管道將余熱以熱水形式送至校園，承諾到2025年實現(xiàn)校園碳中和。
從國際經(jīng)驗看，去天然氣化、可再生能源利用、余熱廢熱回收、雙向冷熱網(wǎng)絡(luò)、高效熱泵應(yīng)用等將成為高校乃至區(qū)域供暖的發(fā)展趨勢。
有研究對比了歐洲與中國的供暖成本，結(jié)論表明：在發(fā)展以電為主的熱泵供暖方式上，中國相比歐洲具有更加天然的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。因此，綜合考慮國際發(fā)展趨勢、國內(nèi)能源價格以及設(shè)備效率，建議有條件的高校優(yōu)先考慮以高效熱泵為主的多棟建筑群集中供冷供熱方式，并合理配套冷熱網(wǎng)絡(luò)。
三、在用能需求優(yōu)化方面，主要涉及建筑、交通兩個方面。
在建筑方面，盡可能提升校園高星級綠色建筑比例，可以選擇1—2棟建筑打造近零能耗建筑示范，并申請LEED、BREEM等國際綠色建筑認(rèn)證。
據(jù)了解，獲得上述認(rèn)證不僅可以提升建筑價值、降低運(yùn)營成本，同時有助于高校后續(xù)爭取更多優(yōu)惠政策或補(bǔ)貼項目；
在交通方面，優(yōu)化布局校園電動汽車充電樁。根據(jù)國務(wù)院指導(dǎo)性政策文件以及實際工程調(diào)研，建議按車樁比至少達(dá)到10:1、快充慢充比1:4建設(shè)電動汽車充電設(shè)施或預(yù)留電動汽車充電樁安裝條件。
四、在智慧能源管控方面，校園內(nèi)冷熱電負(fù)荷多樣，風(fēng)光儲充元素豐富，從高校運(yùn)營需求以及“雙碳”目標(biāo)出發(fā)，高校智慧能源管控系統(tǒng)主要具備兩個維度功能。
在基礎(chǔ)功能上，一是保障校園里教學(xué)、辦公、生活等各類活動用能安全可靠；二是實現(xiàn)對能源系統(tǒng)的精細(xì)化計量、監(jiān)測、控制，提升校園能源系統(tǒng)運(yùn)行效率；三是電能質(zhì)量監(jiān)測與提升，保障重點實驗室供電可靠性與電能質(zhì)量；四是實時掌握各能源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)助高校后勤部門完成運(yùn)維管理；五是與校園信息化平臺其他子模塊進(jìn)行友好互動；
在增值功能上，包括但不限于參與需求響應(yīng)、參與分布式能源交易、實現(xiàn)碳排放監(jiān)測與碳交易等。此外，基于智慧能源管控系統(tǒng)，還可以打造校園能源數(shù)據(jù)創(chuàng)新基地，利用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等信息化技術(shù)，挖掘能源專業(yè)數(shù)據(jù)與校園運(yùn)行管理數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，開展能源數(shù)據(jù)的高階應(yīng)用。
個人認(rèn)為，從實際工程經(jīng)驗角度講，目前，高校的能源系統(tǒng)規(guī)劃仍然是“經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向”大于“生態(tài)導(dǎo)向”。未來，考慮“雙碳”目標(biāo)的高校綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃，要實現(xiàn)從理念方案到實際工程的落地，還需要各參與方進(jìn)一步處理好技術(shù)先進(jìn)性與應(yīng)用可行性的關(guān)系、綜合能源數(shù)字化管理與運(yùn)營管理的關(guān)系、以及技術(shù)方案與商業(yè)模式的關(guān)系。
（作者供職于國網(wǎng)（蘇州）城市能源研究院規(guī)劃咨詢中心）
