高校，作為城市文明的高地，承擔著科學研究、人才培養(yǎng)、社會服務的職能，在我國“雙碳”目標實現(xiàn)中責任重大；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，高校能源消費總量約占全國生活消費總能耗的8%，人均能耗達到全國人均生活用能的3倍之多。因此，構建綠色低碳、安全高效的高校綜合能源系統(tǒng)，是加快城市能源轉型、助力國家“雙碳”目標的重要抓手之一。
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，高校以電負荷、冷熱負荷（含生活熱水）為主，學校食堂存在部分燃氣負荷；從用能特性講，部分建筑負荷（如公共教學樓、文體中心等）存在明顯的寒暑假特性，宿舍區(qū)與教學區(qū)負荷存在明顯的時空互補特性。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“內循環(huán)”與區(qū)域“大循環(huán)”的協(xié)調發(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)校園內部及周邊風、光、地熱等資源，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《綠色校園評價標準》，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”目標下的發(fā)展趨勢。
當然，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合。以太陽能利用為例，屋頂光伏的鋪設建議以公共教學類建筑為主，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)絡建設方面，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量，根據(jù)校園供冷供熱形式以及燃氣利用情況確定是否需要配套冷熱網(wǎng)絡和燃氣網(wǎng)絡。
目前，我國北方高校以能源站集中供冷供熱為主，常見的冷熱源是燃氣鍋爐搭配冷水機組，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、分體空調這類以電為主的分散式供冷供熱模式應用得更多，隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的建設推進，碳排放有進一步減少的可能，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。
本文調研了國際上幾所知名高校創(chuàng)新供冷供熱網(wǎng)絡的案例：蘇黎世聯(lián)邦理工學院充分利用地熱能、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，投資4.85億美元改造校園能源網(wǎng)絡，將原先蒸汽供熱管道改造成熱水系統(tǒng)，并實現(xiàn)區(qū)域層面工業(yè)熱回收，能源系統(tǒng)整體能效提升50%，未來35年內可節(jié)約3億美元（約20%的費用）；美國俄亥俄州歐柏林學院，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、高效熱泵應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)濟性優(yōu)勢。因此，綜合考慮國際發(fā)展趨勢、國內能源價格以及設備效率，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。
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等國際綠色建筑認證。
據(jù)了解，獲得上述認證不僅可以提升建筑價值、降低運營成本，同時有助于高校后續(xù)爭取更多優(yōu)惠政策或補貼項目；
在交通方面，優(yōu)化布局校園電動汽車充電樁。根據(jù)國務院指導性政策文件以及實際工程調研，建議按車樁比至少達到10:1、快充慢充比1:4建設電動汽車充電設施或預留電動汽車充電樁安裝條件。
四、在智慧能源管控方面，校園內冷熱電負荷多樣，風光儲充元素豐富，從高校運營需求以及“雙碳”目標出發(fā)，高校智慧能源管控系統(tǒng)主要具備兩個維度功能。
在基礎功能上，一是保障校園里教學、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)的精細化計量、監(jiān)測、控制，提升校園能源系統(tǒng)運行效率；三是電能質量監(jiān)測與提升，保障重點實驗室供電可靠性與電能質量；四是實時掌握各能源設備的運行狀態(tài)，協(xié)助高校后勤部門完成運維管理；五是與校園信息化平臺其他子模塊進行友好互動；
在增值功能上，包括但不限于參與需求響應、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，挖掘能源專業(yè)數(shù)據(jù)與校園運行管理數(shù)據(jù)的內在聯(lián)系，開展能源數(shù)據(jù)的高階應用。
個人認為，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)濟導向”大于“生態(tài)導向”。未來，考慮“雙碳”目標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，還需要各參與方進一步處理好技術先進性與應用可行性的關系、綜合能源數(shù)字化管理與運營管理的關系、以及技術方案與商業(yè)模式的關系。
（作者供職于國網(wǎng)（蘇州）城市能源研究院規(guī)劃咨詢中心）
