4. 能源效率和供热转型——德国与欧洲案例.pdf 
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Energy efficiency and the heat transition examples from Germany and Europe 能源效率和供热转型——德国与欧洲案例 Dr. Jan Steinbach IREES - Institute for Resource Efficiency and Energy Strategies Steinbach博士， IREES——资源效率与能源战略研究所 National Energy Conservation Center, 11/12/2018 国家节能中心，2018年12月11日 Content 内容 Challenge 挑战 Energy efficiency in buildings and industry 建筑和工业能效 Sustainable heating solutions 可持续供热解决方案 © IREES GmbH 1 Energy efficiency is the key for the energy transition 能效是能源转型的核心 Hypothetical primary energy demand without efficiency gains 假设没有效率增益的一次能源需求 Actual development of primary energy demand in Germany 德国一次能源需求的实际发展 © IREES GmbH 2 Final energy demand by end-uses and sector 终端用户及各行业的最终能源需求 Services 服务业 16 % Industry 工业 26 % Space heating 空间供热 75 % Households 家庭 30 % Transport 交通 26 % Hot water 热水 12 % Final Energy demand Germany 德国最终能源需求 © IREES GmbH 3 Appliances and lighting 家电及照明 13 % Transition of the heating and cooling sector 供热制冷领域的转型 Heating and cooling transition 供热制冷转型 Almost complete decarbonisation of H/C supply 80-95 % reduction of CO2 emissions by 2050 compared to 1990 供热制冷供给基本完全脱碳 到2050年二氧化碳排放相较1990的水平将减少80-95%的排放 Deploy RES supply technologies 可再生能源供给技术的应用 Direct use of renewable energies 直接利用可再生能源 © IREES GmbH 4 Energy efficiency Sector coupling 能源效率 方式的耦合 „Energy Efficiency First“ “能效优先” Use of power-to-heat and district heat 发展电制热和区域供热 Energy efficiency policy: What delivers? 能效政策：传递了什么？ Energy efficiency in buildings 建筑能效 © IREES GmbH 5 Two third of building stock has been built before first building code regulation / 三分之二的存量建筑建于第一部建筑规范出台前 空间供热及热水的最终能源需求（太瓦时） © IREES GmbH 6 非住宅类公共建筑 非住宅类私人建筑 1948年之前 独户住宅 多户住宅 办公用房 零售业 教育用途 医院 其他非住 宅类建筑 KfW Energy Efficient Refurbishment programme 德国复兴信贷银行（KfW）节能改造项目 住宅数量 • • • • • • • • © IREES GmbH 7 每年最终能源需求节约量 Budget: 1.2 to 2 billion €/year Measures in 2.6 million dwellings since 2005 ~ 6 % of residential building stock Final energy demand savings of 18.7 TWh ~ 3.5 % of residential heating demand Establish a brand / building standard 预算：12-20亿欧元/年 自2005年至今共有260万套住宅实施了节能改造： ~ 6%存量住宅 节约最终能源需求18.7TWh： ~ 3.5%住宅供热需求 建立品牌/建筑标准 最终能源需求节约量（ GWh ） 千套住宅 18.7 TWh IREES Project: Energy efficient refurbishment of residential buildings block Taking into account technical innovations, economic and social aspects IREES项目：住宅建筑节能改造（综合考虑技术创新、经济性和社会效应） Interviews of relevant stakeholders 采访相关利益方 Written surveys 书面调查 Objective measurements in the apartments 对公寓的客观测量 Testing of modular methods 模块化方法测试 • e.g. exterior walls as a thermally activated facade and as an energy store 例如把外墙用作热激活立面和能源存储室 © IREES GmbH 8 Socioscientific accompaniment 辅以社会科学 § participative approach 参与式方法 § mixed-method: subjective + objective data混 合式方法：主观+客观数据 Energy efficiency policy: What delivers? 能效政策：传递了什么？ Energy efficiency in industry 工业能效 © IREES GmbH 9 Main energy efficiency policy industrial sector in the National Energy Efficiency Action Plan /《国家能效行动计划》中工业领域的主要节能政策 Energy Management / Energy audits 能源管理 / 能源审计 § obligatory energy audit or introduction of a management system § 50 000 companies § 强制性能源审计或引入能源管理系统 § 50 000家企业 500 Energy Efficiency Company Networks 500个企业能效网络 • • • • • • © IREES GmbH 10 Funding schemes for energy efficiency measures Support of excess heat utilization Funding schemes for energy audits (SME) • 30 000 energy audits since 2008 节能措施资助计划 支持余热利用 能源审计资助计划（中小企业） • 自2008年至今共资助3万次能源审计 Evaluation and implementation of Energy Efficiency Company networks by IREES / IREES实施评估企业能效网络 Total: 3600 energy efficiency measures in 共实施3600项节能措施 § Average measures per production site 每个生产现场平均的措施： § 19 Measures, of which 10 profitable (internal rate of return ≥ 12%) § 19项措施，其中10项措施实现盈利（内部回报率≥ 12%） § § § § § § 2.700 MWh/a Energy savings / 节能：2700 兆瓦时每年 940 t/a CO2 reduction / 二氧化碳减排： 940 吨每年 580.000 € Investment / 投资： 58万欧元 180.000 € yearly energy cost savings / 能源成本年均节省：18万欧元 rate of internal return of all profitable measures 31% / 所有实现盈利的 措施内部回报率：31% CO2reduction with substantial profits not with losses 二氧化碳减排并不意味着增加成本，反而可以带来可观的利润 © IREES GmbH 11 Implementation examples / 实施案例 Measures identified and implemented within energy efficiency company networks 企业能效网络内部确定并实施的措施 Efficiency Measures: 节能措施： Heat recovery of compressed air generation 空压机热回收 Investment / 投资： Energy savings: 节能效果： 20.000 € （2万欧元） 63 MWh/a 30 % of fossil fuels for heating 63 MWh/a 节约 30 %用于供热的化石燃料 Profitability: Internal rate of return: 21 % Payback time ~ 4 years © IREES GmbH 12 效益： 内部收益率：21 % 投资回收期：~ 4年 Foto : nold.de Plastic processing - Energy consumption ca. 2.120 MWh/a 塑料加工——能耗约为2120 兆瓦时每年 Implementation examples / 实施案例 Measures identified and implemented within energy efficiency company networks 企业能效网络小组内部确定并实施的措施 Data Center 数据中心 Efficiency measure: 节能措施： Investment / 投资： Energy savings / 节能效果： Profitability: IRR: 63 % Payback time: 1.6 years 效益： 内部收益率：63% 投资回收期：1.6年 © IREES GmbH 13 Modernisation of cooling systems 配备现代化制冷系统 157,000 €（15.7万欧元） Energy / 节能： 820 MWh CO2 Emissions / 二氧化碳减排： 379 t Energy costs / 节省能源成本：98 400 € （9.84万欧元） Ongoing project Interflex4Climate 正在实施的项目：Interflex4Climate Energy efficiency and demand side management of industrial parks / 工业园能效与需求侧管理 Energy efficiency 能效 Increase energy efficiency § Optimization of efficiency measures, heating grids within industrial zones § Utilisation of excess heat 提高能效 § 优化节能措施，工业园内供热管 网 § 余热利用 © IREES GmbH 14 Demand Side Management 需求侧管理 Business areas for DSM § Balancing energy market § Management of network congestion § Load shifting considering volatile RES generation 需求侧管理业务领域 § 平衡能源市场 § 管理网络阻塞 § 由于可再生能源发电的不稳定实行移 峰填谷 Business models 商业模式 New business models § Ensuring security of supply § Minimize administrative efforts for companies § Establish new business models 新型商业模式 § 保证供给安全 § 尽量减少企业行政工作 § 建立新型商业模式 Green Industrial park and climate-neutral soccer stadium in the city of Freiburg 【本页原版】 • • Industrial park • 300 ha area , 500 companies • 20 % of electricity consumption of the city • 10 % of Greenhouse gas emissions of the city Pilot projects and research activities § § § Innovation and efficiency cluster: cooperation of companies investing in digitalisation, e-mobility and Infrastruktur-Trägergesellschaft ITG innovative energy efficiency solutions Ø Investitionen in eigene, gemeinsame Infrastruktur und Joint infrastructure company for investing in heating networks and cross company smart communication elements Kommunikationselemente Ø Risikoreduzierung -> Investition, Betrieb, Rückbau durch ITG Excess heat supply for city quarter and new stadium of Ø Mitgliedschaft an ITG und „Installationsorte“ Bundesliga club SC Freiburg § 80 GWh excess heat supply at 48° C • Networking of committed companies as well as individual company solutions • Establishing Green Industry Park as brand with high degree of identification © IREES GmbH 15 Green Industrial park and climate-neutral soccer stadium in the city of Freiburg / 弗莱堡绿色工业园和气候零负荷足球场 Industrial park • • 300 ha area , 500 companies • 20 % of electricity consumption of the city • 10 % of Greenhouse gas emissions of the city Pilot projects and research activities • § § § Innovation and efficiency cluster: cooperation of companies investing in digitalisation, e-mobility and innovative energy efficiency solutions § Joint infrastructure company for investing in heating networks and cross company smart communication elements 工业园 § 300公顷， 500家企业 § 电力消费占全市20% § 温室气体排放占全市10% 试点项目及研究活动 § 创新和能效集群：企业合作，对数字化、电动汽车和创新性能效解决方案进行投资 § 联合基础设施公司对供热管网和跨企业智能通信进行投资 © IREES GmbH 16 Green Industrial park and climate-neutral soccer stadium in the city of Freiburg / 弗莱堡绿色工业园和气候零负荷足球场 § Excess heat supply for city quarter and new stadium of Bundesliga club SC Freiburg § § 80 GWh excess heat supply at 48° C 城区和德甲弗莱堡足球俱乐部新建球场废热利用 § Infrastruktur-Trägergesellschaft ITG 最大80吉瓦时每年 Ø Investitionen in eigene, gemeinsame Infrastruktur und 地下水抽取 Kommunikationselemente 2 Ø Risikoreduzierung -> Investition, Betrieb,索尔维Solvay Rückbau durch ITG Ø Mitgliedschaft -4000-6000m2an /h ITG und „Installationsorte“ 换热站 废热热量80吉瓦时，温度为48℃ 最大400m /h 最高温度25℃ 热传导 展会 管理处新楼 新球场 • Networking of committed companies as well as individual company solutions • Establishing Green Industry Park as brand with high degree of identification • 企业网络及个性化企业解决方案 • 建立绿色工业园，打造高认同度品牌 © IREES GmbH 17 地下水 10-12℃ Sustainable heating 可持续供热 © IREES GmbH 18 Helsinki, Finland: Combined heating and cooling plant 芬兰赫尔辛基：冷热联产设备 § § § Largest combined heating and cooling plant 90 % connection rate Integration of large heat pumps § § § 最大的冷热联产设备 连接率90 % 接入大型热泵 太阳能 多种燃料 生物质能 热电联产 免费能量源 © IREES GmbH 19 污水处理厂 生物质能 储热 冷热联产CHC 蓄 冷 数据中心 Helsinki, Finnland: Combined heating and cooling plant 芬兰赫尔辛基：冷热联产 § § Integration of 5 x 16,8 MW heat pumps in existing heating and cooling network 在现有冷热联产网中集成5个功率为16.8兆瓦的热泵 冬季运行模式 区域集中 供热网络 区域 制冷 网络 Heat pumps for preheating of return flow: Heat source: cooling network, waste and sea water COP: 3,51 热泵用于回流的预热 热源：制冷网、废水和海水 能效比COP: 3.51 5个UNITOP®50FY 型热泵 Sömainen港口 污水管道 典型流程图 © IREES GmbH 20 Sömainen港口 Helsinki, Finnland: Combined heating and cooling plant 芬兰赫尔辛基：冷热联产 § § Integration of 5 x 16,8 MW heat pumps in existing heating and cooling network 在现有冷热联产网中集成5个功率为16.8兆瓦的热泵 夏季运行模式 区域集中 供热网络 区域 制冷 网络 Heat pumps cover cooling demand and feed-in heat with 88°C in heating network COP: 2,96 热泵满足制冷需求，供热管 网进水温度达88℃ 能效比COP：2.96 5个UNITOP®50FY 型热泵 Sömainen港口 污水管道 典型流程图 © IREES GmbH 21 Sömainen港口 „Smart district heating“ Denmark 丹麦“智能区域供热” § § § § § § Optimal integration of different renewable options with district heating and local electricity generation Components § Solar collector field § Biomass ORC plant § Bio-oil Heating plant § Large heat pump Economic feasible 100 % heating supply § Heat generation costs 50–60 €/MWh 选择不同的可再生能源与区域供热、地方 发电的最优组合 包括太阳能集热板、生物质有机朗肯循环 （ORC）电站、生物燃油热力站、大型热 泵 经济可行性：100%满足供热需求 § 供热成本： 50 – 60欧元/兆瓦时 © IREES GmbH 22 开放自由的 电力市场 5% 55 % 二氧化碳 压缩热泵 33°C / 40°C 45 % 1.5兆瓦热能（热） 33365m2(234兆瓦热能) 太阳能集热站 （采光面积） 消费者 生物质热电联产 3个生物燃油锅炉 76°C / 3.3兆瓦热能 118.3兆瓦热能 75000m3 蓄热池 0.8兆瓦热能 72°C IREES as enabler of energy efficiency and sustainable energy supply IREES助力节能与可持续能源供给 Make it happen / 创造可能 Development of sound policy strategies and framework conditions / 制定健全政策和框架条件 IREES clients: European Commission, Federal Ministries Germany, Europe and South America IREES客户：欧盟委员会，德国联邦各部委，欧洲和南美 Energy scenarios and smart energy models 能源情景和智慧能源模型 Human-technology interaction 人类技术的交互 Energy management and strategies 能源管理及战略 资金 信息 管理 偏好 法规 技术 Make it work / 保证效果 Implementation and accompanying pilot projects – Technology and social acceptance 试点项目实施与跟踪：技术和社会接受度 IREES clients / partners: industrial companies, housing companies, municipalities, associations IREES客户/合作伙伴：工业企业，建筑企业，市镇政府及协会 © IREES GmbH 23 Recent international publications 近期国际刊物 http://www.irees.de/ireesen/inhalte/projekte/abgeschlossen/GFuebergreifend/Review-SDG7.php © IREES GmbH 24 http://www.progressheat.eu Thank you for your attention 感谢您的聆听 Beijing, 11 December 2018, 北京，2018年12月11日 Dr. Jan Steinbach Managing Director IREES GmbH - Institute for Resource Efficiency and Energy Strategies Steinbach博士 资源效率与能源战略研究所（IREES） 总经理 j.Steinbach@irees.de http://www.irees.de/ireesen/inhalte/mitarbeiter/steinbach-j.php