烈日炎炎，涼爽的冷氣涌入千家萬戶。鮮為人知的是，其中一部分“冷”源竟然來自城市污水。北京排水集團潛心深研二十余年，創(chuàng)新污水源熱泵技術，將城市生活污水中的潛熱變?yōu)榫G色能源。目前，北排自研的污水源熱泵系統(tǒng)正在為中關村東升科技園等160萬平方米區(qū)域提供夏制冷、冬取暖的清潔能源服務。每年替代天然氣約2370萬立方米，減少二氧化碳排放約5萬噸。
當清河再生水廠的再生水，流經中關村東升科技園，一場由創(chuàng)新技術與紅色動能共同驅動的綠色革命，成為首都國企落實“雙碳”目標下的生動注腳。
自主深研二十余年 歷經多次迭代 污水源熱泵技術是一種新型的能源提取模式，通過利用污水或再生水中蘊含的熱量，實現了廢熱的有效回收與再利用，用物理方式將熱能進行轉移，具備供暖、供冷、供熱水等綜合功能，污水和再生水溫度一年四季相對穩(wěn)定，可應對極寒酷暑天氣，尤其適用于醫(yī)院、學校、大型公建、科技和工業(yè)園區(qū)等冷暖同供建筑。“早在1999年，北京排水集團就開始借鑒國內外開發(fā)利用污水、再生水潛能的經驗，在高碑店污水處理廠利用二級出水為廠內供暖、制冷。”北京北排能源科技有限公司技術總監(jiān)楊勝東介紹“這是國內應用污水源熱泵供暖制冷的首個項目。”
水廠內部的成功應用提升了北排發(fā)展這種新型綠色能源的信心。雖然當時國內的知曉率不高，但北京排水集團愿意當綠色技術的“探索者”。1999年，污水源熱泵技術的研究緊鑼密鼓地展開，第一代污水源熱泵系統(tǒng)采用了“污水防阻機+污水換熱器+熱泵”的系統(tǒng)構成，初步解決了污水中污染物堵塞系統(tǒng)的問題。
此后二十年，北京排水集團對第一代系統(tǒng)進行階梯性優(yōu)化，經過技術改進，逐步提升了換熱效率、降低了故障率。如今普遍使用的第四代污水熱泵系統(tǒng)已經實現了污水直接進入，大大增加了熱泵系統(tǒng)的裝備集成率，減少了占地面積，提高了熱泵效率。
經科學測算，如果把北京市現有的152座污水處理、再生水設施的水量充分利用，且滿足排水設施和供熱設施供求完全匹配的條件，污水源熱泵技術(取5攝氏度溫差)可為4600萬平方米建筑物提供供暖制冷服務，污水潛熱大概能占到市政熱力網管供熱的10%~15%。
這意味著，每年北京市可節(jié)約天然氣3.5億立方米，年碳減排量達75萬噸。“如果污水、再生水梯級利用，或與其他能源耦合開發(fā)，服務面積還將進一步增加。這項技術的應用前景非常廣闊，大有可為。”楊勝東表示。
四十余個示范項目落地 正在引入人工智能技術 技術逐步完備的同時，一個又一個示范項目在京落地。北京排水集團旗下已有15座再生水廠實現水源熱泵替換傳統(tǒng)供暖方式，在此基礎上，市場化應用一步步鋪開。
北京南站污水源熱泵空調系統(tǒng)項目和奧運村再生水源熱泵項目都在2008年投運，分別利用了北排東莊基點污水泵站和清河再生水廠的水源。小范圍的市場化應用為后來技術革新奠定了基礎。
作為北京市發(fā)展改革委推薦的五個典型代表項目之一，海淀區(qū)中關村科學城-東升科技園再生水源熱泵項目成功入選全國可再生能源供暖（制冷）典型案例匯編（2024）。該項目分兩期落地，一期項目已穩(wěn)定使用10余年，二期項目是《北京市可再生能源替代行動方案（2023—2025年）》重點推進及試點工程，也是北京排水集團開發(fā)水源熱泵清潔能源技術的典型示范項目。
據介紹，二期項目使用北排清河再生水廠的再生水余熱供暖，降低化石能源消耗，并通過蓄能池進行調節(jié)，可以節(jié)約電費20%。在環(huán)保效益方面，項目只取熱能不影響水質，退水退回清河再生水廠作為再生水使用，相當于每年節(jié)約天然氣1127.82萬立方米，年碳減排量約2.5萬噸。“除了供暖，科技園還有制冷需求，如果使用純電制冷，一年大概消耗600多萬度電，而采用水源熱泵方式一年能節(jié)省30%。”中關村東升科技園8號院項目物業(yè)經理梅聰說。
目前，北京的再生水水源熱泵項目已經達到40多個，服務面積接近252萬平方米。北排能源公司還在不斷進行技術迭代，正計劃引入人工智能技術，打造智能預測維護系統(tǒng)。“具體來講，就是通過物聯網傳感器實時采集水質參數、設備運行數據等，結合預測模型，分析能耗系統(tǒng)能耗。同時，通過動態(tài)能效優(yōu)化算法采用強化學習框架，根據進水溫度、流量等參數動態(tài)調整熱泵運行策略。”北排能源公司技術總監(jiān)楊勝東表示，這樣的智能系統(tǒng)能夠進一步平衡能效、設備壽命以及出水穩(wěn)定性。
黨建引領驅動創(chuàng)新 夯實低碳發(fā)展“技術底座” 污水源熱泵的研發(fā)與落地漫長而艱辛，堅持下來的為什么是北京排水集團？黨建引領發(fā)揮著至關重要的作用。北排堅持推行“黨建+N”模式，通過積極開展“技術創(chuàng)新攻關”“黨員突擊隊”“成立工作專班”等活動，將黨組織優(yōu)勢轉化為創(chuàng)新動能，用“黨建紅”驅動創(chuàng)新路。
“黨建+技術創(chuàng)新”鍛造綠色科技硬實力。集團以黨員突擊隊為先鋒，針對水源熱泵技術開展專項攻關，僅2024年就完成4項核心專利申報，技術攻堅能力顯著提升。
“黨建+協(xié)同共建”拓展能源革命“朋友圈”。以北京排水集團作為北京市黨建引領新能源領域高質量發(fā)展輪值單位為契機，與行業(yè)協(xié)會、優(yōu)質企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關系，持續(xù)深化減污降碳協(xié)同增效，推動新能源產業(yè)由“鏈”向“圈”發(fā)展。通過深化合作交流，簽署華能大網增綠熱泵項目開發(fā)協(xié)議，拓展南中軸博物館群、連云港、宜興概念廠項目，推動業(yè)務協(xié)同發(fā)展落地落實，融通發(fā)展格局更加開闊。
“黨建+數字轉型”提升精細運維管理能力。2024年，集團積極開展水源熱泵供暖季自行維護保養(yǎng)，完成能源智慧管理平臺框架搭建，促進生產、安全、運營管理一體化。
“黨建+綠色低碳”走好“雙碳”行動“路線圖”。集團黨委牽頭制定碳中和規(guī)劃和實施方案，并穩(wěn)妥有序運維集團沼氣綜合利用、餐廚漿液處理等能源項目。2024年，新增觀澳園、芳清園、方莊等熱泵運維項目，擴大集團外水源熱泵服務面積44.7萬平方米，進一步增強了集團核心功能，綠色低碳發(fā)展底蘊越來越渾厚。
下一步，北京排水集團將堅定不移貫徹新發(fā)展理念，以科技創(chuàng)新為引領，充分發(fā)揮綠色技術示范效應，加速推進能源結構優(yōu)化升級，并通過重點項目實施落地，打造綠色發(fā)展標桿工程，為北京綠色低碳轉型注入強勁動力。
在“雙碳”目標引領下，北京排水集團正以實干擔當書寫著首都國企綠色低碳發(fā)展新答卷。
來源：北京日報
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