引言大型综合办公园区作为一个多功能综合体，对能源的需求量、供应稳定性、结构合理性、利用效率等方面都有比较高的要求。多能互补的能源系统，能够将多种互补能源形式集中在同一网络中，充分利用各种清洁能源，提高整个区域能源系统的能源利用质量。土壤源热泵是较为稳定的供热热源和供冷冷源，采用闭式循环运行效率高。蓄能空调系统可实现联合供冷供热、减少装机、减少前期项目冷源投资并降低运营成本，利用分时供电政策的电价差“移峰填谷”，实现节约运行电费30%~70%。同时响应国家能源战略规划，平衡电网负荷，提高电网的运行安全，并有利于减少新建电厂投资，提高夜间发电效率，减少二氧化碳排放。龙惟定[1]等对上海世博园区能源规划进行回顾与总结，研究表明，采用江水源热泵、地源热泵和冰蓄冷技术后，世博期间预计节约电力约390万kWh，减少二氧化碳排放3 360 t。罗艳玲[2]基于多周期动态规划模型，建立区域综合能源规划模型，动态反应负荷波动和能源价格变化。刘其[3]采用R数据分析软件，对专家反馈评价进行敏感性分析研究，指导能源规划中低碳节能指标的确定，为低碳城区综合能源规划提供依据。章晓航[4]等基于杭州市青山湖科技城现有能源结构，进一步进行综合能源优化规划。研究结果表明，结合蓄能空调技术的区域能源系统，系统运维可靠性更高，系统低温供水时，室内空气品质更高，进一步降低初投资。廖志凌[5]提炼区域综合能源系统规划总体框架，采用MILP规划方案表示投建设备和设备间连接关系，实现分布式可再生能源的合理投资。本研究以保定某综合办公园区为例，基于多能互补对园区综合能源规划的资源情况、能源规划情况、运行策略、投资分析等多方面进行介绍，有助于推动多能互补的能源规划方式的实施，并进一步提高可再生能源利用率，最终实现降低碳排放量的目的。1产业园区概况本园区由多栋建筑组成，建筑面积共10万m2，其中办公面积约8.5万m2，酒店面积约1.5万m2，布局较为分散。1.1当地气候分析（1）保定市处于寒冷气候区，全年气候四季分明，夏季极端干球温度较高，冬季极端气温较低，属于需要夏季供冷和冬季供暖的地区。（2）当地全年干球温度低于5 ℃的时长为2 698 h，占全年30.8%，较不适合风冷热泵供暖技术。（3）全年湿球温度低于24 ℃的时长为8 661 h，占全年98.9%，夏季、冬季气候均较干燥，夏季适合利用水冷蒸发降温技术，过渡季节适合使用自然冷源技术。过渡季节昼夜温差较大，适合夜间蓄冷技术。保定市逐月气候变化情况如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.02.017.F001图1保定市逐月气候变化1.2电力资源情况河北省南部电网分时电价如表1所示。该地区峰谷电价差最低为0.508 6 元/kWh，具有较高的峰谷电价优势和双蓄电价优势，适合蓄冷蓄热技术的应用。结合可再生能源技术，降低对市政电网的依赖。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.02.017.T001表1河北省南部电网分时电价表时段电价尖峰时段18：00—21：00（7月—9月）1.044 5高峰时段8：00—11：00；16：00—21：000.917 4平峰时段6：00—8：00；11：00—16：00；21：00—22：000.663 1低谷时段22：00—6：000.408 8元/kWh1.3石油天然气资源保定地区天然气资源、石油资源都较为丰富，非居民天然气用气单价为3.25元/[(N·m3)/h]。1.4地热资源调查显示，保定市地下热水资源分布广、埋藏浅、温度高、储量大、水质优、易回灌。经评估，在采灌平衡条件下，地下热水资源年可开采量折合标准煤400万t，可满足约1亿m2建筑物供暖、制冷需要。1.5太阳能资源保定市太阳能年总辐射量在1 450~1 500 kWh/m2，属于太阳能资源丰富地区。2区域能源系统设计2.1区域负荷预测根据园区布局和功能类型，将园区划分为两个区域，区域一为办公区，区域二为酒店区。制冷系统开机时间为8：00—22：00（酒店部分区域24小时供暖），每年从5月15日至9月30日开启制冷系统。供暖系统开机时间为早8：00—22：00（酒店部分24小时供暖），每年从11月1日至次年3月31日开启供暖系统（除春节休息10日外，节假日无休）。对两个区域的逐月冷热负荷进行预测，如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.02.017.T002表2冷热负荷预测统计区域参数建筑面积/m2冷负荷指标/（W/m2）热负荷指标/（W/m2）冷负荷/kW热负荷/kW全年冷负荷/kW全年热负荷/万kW办公区域85 0001228810 4007 455990580酒店区域15 000110721 6501 0802301502.2冷热源方案分析结合以上分析，项目具有良好的地热资源、蓄冷蓄热条件，综合考虑工期、运维、投资和冷热负荷平衡等因素，按照办公区域、酒店区域分别进行冷热源方案设计。（1）办公区域：电制冷+电锅炉+蓄冷蓄热节能技术。办公区域采用电制冷+电锅炉+蓄冷蓄热节能技术，办公区域电制冷+电锅炉+蓄冷蓄热系统如图2所示。冷源系统设计两台900 RT的水冷离心式冷水机组和一台450 RT的水冷螺杆式冷水机组，总装机容量为2 250 RT。高峰负荷出现时，采用水蓄冷和电制冷联合供冷模式，装机负荷比设计冷负荷削减600 RT（占设计负荷21.0%）。冷水系统为大温差供水，供回水温度为7/14 ℃，冷却水系统采用低冷却水进水温设计，供回水温度为36/31 ℃。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.02.017.F002图2办公区域电制冷+电锅炉+蓄冷蓄热系统设计两个直径为12.5 m，壁高为10.0 m的钢制蓄冷/蓄热水罐，设计实际容积为1 309 m3。其中一个罐为蓄冷、蓄热罐，另外一个罐为消防水池和蓄冷共用罐，蓄放冷温度为4/12 ℃，直接蓄冷、间接放冷、蓄冷量为6 165 RTh。热源系统设计6台1 400 kW的电锅炉，一个蓄冷、蓄热罐，夜间蓄热8 h，蓄热量为67 761 kWh，蓄/放热温度为95/45 ℃，热水供回水温度为60/40 ℃。（2）酒店区域。酒店区域采用冷热源系统采用浅层地热源热泵节能技术，酒店区域地源热泵系统如图3所示。设计采用两台设计制冷量为835 kW（237 RT），制热量为858 kW的螺杆式地源热泵冷水机组，总装机容量为475 RT。设计冷水供回水温度为7/12 ℃，冷却水供回水温度为37/32 ℃，冬季供暖热水为45/40 ℃，蒸发器进出水温度为10/5 ℃。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.02.017.F003图3酒店区域地源热泵系统3节能运行策略3.1蓄冷蓄热系统夏季供冷期，采用直接蓄热、间接放热的方式，夜间采用1台450 RT的水冷离心式冷水机组将两个水罐蓄满，白天使用蓄冷水罐进行放冷。蓄冷温度4 ℃，蓄冷回水温度12 ℃，蓄放冷温差8 ℃。冬季供暖期，夜间采用3台1 400 kW的电锅炉将一个水罐蓄满，白天使用蓄热罐放热。蓄热温度95 ℃，放热回水温度45 ℃，蓄放冷温差50 ℃。采用直接蓄热间接放热的方式进行蓄放热。3.2蒸发降温技术根据当地气候利用水冷蒸发降温技术，过渡季节使用自然冷源技术，过渡季节昼夜温差较大，适合夜间蓄冷技术。冬季或过渡季节冷水系统设置两台板式换热器与冷却水进行换热，供冷水温度为13.5/17.5 ℃，冷却端供回水温度为12/15 ℃。过渡季节昼夜干球温度长期处于10 ℃及以上，利用当地过渡季节昼夜温差较大的特性，蓄冷空调系统利用过渡季节使用自然冷源蓄冷，充分利用自然冷源。3.3冷水大温差低冷却水温供水合理匹配管网阻力，根据经济性最优设计，冷水供回水温度为7/14 ℃，7 ℃温差造成冷水供水降低冷水泵供水扬程，提高供冷输送效率，降低节能控制难度，降低管路及泵体初投资。冷却水系统采用31/36 ℃，低冷却水进水温度造成系统冷却塔换热面积增加，但利用当地全年室外空气具有较低湿球温度的特性，使冷水机组在低冷却水温下大幅提升部分负荷COP。而冷水机组又具有低冷却水温下的部分负荷高能效比的运行特性，从投资回收期考虑，一年的时间即可收回投资。3.4中央空调节能控制系统通过模拟控制系统，按系统最优的原则，经负荷预测和智能模糊运算，得出相应的控制参数，对中央空调实施变频调速控制，这些控制参数被送到各个子系统，从而优化调整空调系统运行状态，保证整个系统实际运行IPLV最高，实现综合节能的目的[6]。3.5基于BIM的能源监测管理系统应用智能建筑管理系统能够集中管理不同功能的智能化子系统及相关设备，并结合BIM模型实现低碳化运行管理[7]。结合建筑能源监测管理功能，可实时采集设备的运行状态、故障报警、能耗情况、数据分析等功能，实现采集、统计、分析挖掘、专家诊断、优化反馈的一体化闭环管理系统。经过对该项目技术方案进行投资分析，投资概算约为2 021万元，年运行费用约为390万元，具有良好的经济效益。4结语本研究以保定市某综合办公园区为例，通过对园区内资源禀赋情况进行分析，结合园区内建筑功能布局、负荷预测等数据，合理进行多能互补的能源规划，并提出合理的运行策略，园区内充分利用以可再生能源为主的多能互补能源供应方式，有利于减少整个园区的碳排放。