城市远距离供热正入佳境
来源:【人民日报中央厨房-能言善道工作室】
在内蒙古自治区,世界最大火力发电厂——大唐托克托发电公司“引热入呼”长输供热项目11月16日投运。项目通过68.4公里的长输供热管网,将热源由托克托县送入呼和浩特市城区,满足呼和浩特市居民冬季用暖需求。
在山东省,我国首个跨地级市核能供热工程——国家电投“暖核一号”三期核能供热项目11月25日投运。位于山东烟台的海阳核电在为海阳市供暖的同时,供暖区域延伸到威海乳山市,跨区零碳热源互享成为现实。
通过长距离供热管道将热电厂的热能输送到城市供暖,是近年来多地探索的新路径。多地实践证明,远距离供热在为城市提供多元化热源的同时,可大幅提升能源利用效率、降低碳排放,正成为一种经济、可靠的绿色低碳供暖新模式。
多个项目陆续落地
公开信息显示,大唐托克托发电公司对4台60万千瓦空冷机组实施供热改造,通过加装高背压凝汽器、切缸改造,实现乏汽余热+抽汽多模式供热,并通过长输管网将热源送入呼和浩特市城区,目前已完成7、8号机供热改造。4台机组供热改造完成后,供热能力将增至5300万平方米。
作为内蒙古自治区、呼和浩特市两级政府的重点工程,该项目总投资70.45亿元,包括建设68.4公里长输管网、36.5公里市区配套管网、2座中继泵站和1座隔压换热站。项目投运后,先行并入富泰热力光明分公司热网,替代由燃煤锅炉房供热的500万平方米供热面积。随后,将陆续并入巴彦、山水等燃煤锅炉房以及红山口等燃气锅炉房热网,当年可提供2000万平方米以上供热能力。
大唐集团表示,作为呼和浩特市新增热源点,此次供热改造将有效解决呼和浩特市城区热源结构单一、热电联产比例较低等诸多顽疾,进一步缓解城市空气质量问题,加快推动呼和浩特市以及内蒙古自治区绿色低碳发展。
国家电投“暖核一号”三期跨区核能供热项目的亮点之一。就是开创“核电厂+政府平台+长输管网公司+供热公司”供热商业新模式。据《中国能源报》记者了解,此次供热可覆盖乳山市主城区630万平方米,预计可替代原煤消耗23万吨,减排二氧化碳42万吨。今冬明春供暖季,“暖核一号”合计供暖面积将达1250万平方米,满足约40万人口的清洁取暖需求。
上述两个项目之外,山东省“石热入济”长距离供热项目一期也已于近日正式运行。来自国家能源集团山东石横热电厂的余热,通过80多公里的长距离输热管道,为济南提供清洁热源。下一步,项目将配合即将开工的“聊热入济”南线工程,于2025年采暖季形成供热能力7000万平方米。
供暖新模式经济性需关注
在山东省热电设计院院长刘博看来,长输供暖模式的兴起,有两个基础支撑条件:一是我国长输供暖技术不断提升和成熟,二是我国北方地区采暖面积不断增加催生出新的用能需求。
“小型热电的定位为分布式热电,靠近用户侧比较近,但是30万千瓦以上的大型热电机组一般距离用能侧负荷中心相对较远,这由它的特性决定。当前,随着大温差长输供热技术推广,可以实现100公里内的供热、供暖需求。另外,市场用暖需求增加也为长距离供热创造了条件。”刘博告诉《中国能源报》记者。
与小型燃煤锅炉供暖相比,大型热电供暖在环保性和能源利用效率方面更具优势。据国家能源集团山东石横热电有限公司“石热入济”项目主管郭峰介绍,大机组燃烧比较充分,锅炉效率也较高。例如,30万千瓦热电机组与燃煤小锅炉都给一个100平方米的房屋供暖,一个供暖季,30万千瓦机组大约可节约标煤1吨。”
“热电联供对电厂的热能利用更加充分,节能环保效益明显。”刘博解释,“如果一座电厂平时的综合热效率在50%左右,采暖季时,通过长输供热充分利用热能,电厂综合热效率能提高到70%—75%,综合利用效率大约提高1/4左右。”
据了解,由于需建设大管径、长距离供热管道,长距离供暖技术在管道保温措施和施工技术方面要求较高,管道单位距离的一次投资较大、运行成本也相对较高。另外,一般当供暖距离超过20公里,中间需建设中继泵站,中继泵站的投资和运行成本也较高。那么,在发挥环保优势的同时,如何保证长距离供热的经济性?
刘博告诉《中国能源报》记者:“一条长输供热管道,不管是30公里还是60公里,投资造价都很高。因此用能侧的采暖面积一般不能低于1000万平方米,如果末端采暖面积只有几百万平方米,就没有经济性,长输供暖就没有必要。在中心城市或地级市,有一两千万平方米以上供热面积的城市,长输供热一般具备经济性。”
平衡灵活调峰和可靠供热
要推广应用远距离供热,需要具备什么条件?
刘博指出:“一个城市是否适合采用长输供暖模式,需要考虑几个因素。首先是用能侧的用热需求,也就是供暖面积是否能够支撑起经济性;其次是有没有其他更适合的替代方案。暖是一种低品位能源,解决的途径比较多,如果城市周边有非电的工业余热,比如钢厂或者化工厂产生的大量余热相当于废热,比电厂余热成本低得多。如果城市周边有大型工业余热产能,就不利于电厂远距离供热的推广,当然这还得看具体应用场景。”
当前,为提高能源利用效率,发电企业都在积极推进煤电机组节能降碳、供热、灵活性调峰“三改联动”。在刘博看来,节能、供热、灵活性调峰三者是一个“不可能三角”。
“长输供暖大部分涉及的是30万千瓦以上的煤电机组,但这部分机组现在还面临着对电网调峰的问题。如果煤电机组在采暖季承担了供暖任务,那么其调峰能力就会很弱甚至丧失。也就是说,如果要保障供热可靠性,对电网贡献灵活性的可靠度就会降低。如果要保障对电网消纳新能源的可靠性,对供暖可靠性又会有影响。”刘博坦言。
刘博指出,单从技术上看,大机组远距离供热的可靠性没有任何问题,主要在于政策影响,因为它还需要配合电网调度调峰。“政策上如果能给远距离供热开个口子或者能打通堵点,其供热可靠性是很有保障的。
本文来自【人民日报中央厨房-能言善道工作室】,仅代表作者观点。全国党媒信息公共平台提供信息发布传播服务。
ID:jrtt
每日一诗:正入万山围子里,一山放出一山拦
松源、漆公店:地名,在今
皖南山区。
赚得:骗得。
插画作者:徐钰祺
宋代诗人创造了一种诗的风格,就是通过诗歌来表达一种哲理,这就是后人说的哲理诗。杨万里的这首诗是一首典型的哲理诗,描写的是通过登山、下山之间体会到的道理。
诗人开头便说“莫言下岭便无难”,像是一个久经沧桑的老者给年轻人的谆谆教诲。这句诗也间接地告诉我们,之前的登山是很艰辛的。但正因为上山艰难,人们便往往把下山看得容易和轻松。所以诗人首句便是对这种普遍心理的警示和提醒。“赚得行人错喜欢”,“赚”是“骗”的意思。不仅把山峰拟人化而且非常幽默风趣。下山的行人是被自己的想当然给骗了,以为下山很容易便沾沾自喜。大山本来是没有情感智慧的,但诗人偏说“正入万山围子里,一山放出一山拦”。把山变成了有生命有灵性的东西。重重叠叠的山峰仿佛给行人布置了一个接一个的圈套。过了这个困难还有那个困难,让人体会到上山不易、下山也不易。
确实,这首诗通过一个常见的现象,告诉人们,人生就如登山和下山,各有各的困难。
书法:中国书法家协会会员 张春晓
来源:1号线上 (鸣谢:上海江东书院)
光学镀膜简介
光学镀膜用于增强光学组件的透射、反射或偏振特性。例如,每个未镀膜玻璃器件表面将会有大约4%的入射光被反射。采用增透膜可将各表面的反射率降低到 0.1% 以下,采用高反射介电膜可将反射率提高到 99.99% 以上。光学镀膜由氧化物、金属或稀土材料等薄层材料组成。光学镀膜的性能取决于层数、厚度和不同层之间的折射率差异。
为了最大程度地提高或降低干涉,它们的光学厚度通常为应用中所使用的光的波长的 λ/4 光学厚度 (QWOT) 或 λ/2 光学厚度 (HWOT)。这些薄膜由高折射率和低折射率交替而成,从而诱发需要的干涉效应(图 1)。
图 1:在三层宽带增透膜 (BBAR) 中,正确选择 λ/4 和 λ/2 厚度的镀膜可带来高透射和低反射损失
光学镀膜的设计是为了提高光学组件在特定入射和偏振角度(如 s 偏振,p 偏振或随机偏振)下的性能。如果镀膜的入射角度或偏振角度与设计时不同,将导致性能显著下降。足够大的入射角和偏振偏差可能导致镀膜功能完全丧失。
光学镀膜理论要理解光学镀膜,就必须理解折射和反射的菲涅耳方程。折射是波从一种光学介质传播到另一种介质时传播方向的变化,它受斯涅尔折射定律决定:
(1)n1sinθ1=n2sinθ2n1sinθ1=n2sinθ2
其中,n1 是入射媒介的折射率,θ1 是入射光线的角度,n2 是折射/反 射介质的指数,θ2 是折射/反射光线的角度(图 2)。
图 2:光线从低折射率介质向高折射率介质移动,导致光线向界面法线方向折射
利用斯涅尔定律,可以找到由不同折射率的平面平行表面组成的多层薄膜镀膜任何位置的光线角度。由于斯涅尔定律适用于每个界面,因此薄膜内光线的内角与薄膜顺序或薄膜在堆栈中的位置无关(图 3):
(2)n1sinθ1=n2sinθ2=n3sinθ3=n4sinθ4n1sinθ1=n2sinθ2=n3sinθ3=n4sinθ4
图 3:利用斯涅尔定律,可以找到由与层顺序无关的平面平行表面组成的多层薄膜镀膜任何层的光线折射角度
图 3 中的出射光线将与入射光线平行,因为 n1 = n4。由于光学元件的曲率,曲面上的光学镀膜并不是真正的平面平行结构。不过,由于镀膜较薄,这种近似仍然有效。1
反射定律表明,反射光线相对于表面法线的角度与入射角大小相等,但相对于表面法线的角度方向相反。
(3)θ1=−θ2θ1=−θ2
如果从一个介质传递到另一个介质且折射率较低的光线的入射角大于由两种折射率的比值定义的材料临界角 (θC),则会发生全反射,光线将完全反射(图 4)。入射角等于临界角时,折射角等于 90°。2
(4)θC=n2n1θC=n2n1
图 4:显示入射角大于 θc的全反射 (TIR)
两种光介质界面的透射和反射的振幅系数由菲涅耳透射和反射方程决定: 3
(5)ts=2n1cosθ1n1cosθ1+n2cosθ2ts=2n1cosθ1n1cosθ1+n2cosθ2
(6)rs=n1cosθ1−n2cosθ2n1cosθ1+n2cosθ2rs=n1cosθ1−n2cosθ2n1cosθ1+n2cosθ2
(7)tp=2n1cosθ1n1cosθ2+n2cosθ1tp=2n1cosθ1n1cosθ2+n2cosθ1
(8)rp=n1cosθ2−n2cosθ1n1cosθ2+n2cosθ1rp=n1cosθ2−n2cosθ1n1cosθ2+n2cosθ1
在正入射时,θ1 和 θ2 为 0,使两种偏振状态的所有余弦项 1 和振幅系数都相同。这很直观,因为在正入射下,s 和 p 偏振状态没有区别。
当光线照射到它进入的材料表面上的电子时,就会发生反射。电子吸收并重新发射出损失了一些能量的光。明亮且具有高反射率的镜面材料具有更多自由移动的电子,可以实现最大的反射和最小的透射。
镀膜技术有几种应用光学镀膜的技术,包括蒸发沉积、等离子溅射、离子束溅射和原子层沉积(表 1)。
Evaporative | Evaporative with IAD | Plasma Sputtering | IBS | ALD | |
Spectral Performance | Low | Medium | High | High-Very High | Very High |
Coating Stress | Low | Medium | High | Very High | High |
Repeatability | Medium | Medium | High | Very High | Very High |
Process Time | Slow | Slow | Intermediate | Very Slow | Very Slow |
Non-Flat Geometry Capabilities | Better | Better | Good | Bad | Best |
Relative Price | $ | $ | $$ | $$$ | $$$ |
在蒸发沉积过程中,真空室中的源材料通过加热或电子束轰击进行蒸发。在蒸发过程中,蒸汽冷凝到光学表面并精确控制加热、真空压力、基片定位和旋转,使特定设计厚度的光学镀膜保持均匀。与本部分所述的其他技术相比,蒸发沉积可以容纳更大的镀膜机尺寸,而且通常更经济有效。汽化相对温和的性质会生成松散或多孔的镀膜。这些松散的镀膜存在吸水问题,这会改变层的有效折射率并导致性能下降。蒸发沉积过程中不能精确控制蒸发,因此不能像使用离子束溅射等其他技术那样精确控制层厚度。不过,这些松散的镀膜的优点是它们相对来说没有压力。使用离子束辅助沉积(IBAD 或 IAD)可以增强蒸发镀膜,离子束直接作用于基片表面,增加源材料与表面的粘附能量,并生成更致密、更坚固的镀膜。
等离子溅射等离子溅射包括一系列已知技术,包括先进等离子溅射和磁控溅射。一般概念来源于等离子体的产生。等离子体中的离子随后加速进入源材料,撞击出松散的高能源离子,然后溅射到目标光学元件上。尽管每种等离子溅射都有其独特的特性、优点和缺点,但由于它们有共同的操作概念,因此这些技术被组合在一起。与本部分讨论的其他镀膜技术相比,这一组中的差异要小得多。等离子溅射在蒸发沉积和离子束溅射之间实现了价格和性能的折中。
离子束溅射 (IBS)在离子束溅射 (IBS) 过程中,利用高能电场加速离子束(图 5)。这一加速度会给离子提供显著的动能 (~10-100 eV)。当源材料受到冲击时,源材料离子从目标“溅射”,并在与光学表面接触后形成致密膜。5 使用 IBS 镀膜而不是蒸发沉积的一个主要优点是能够更精确地监测和控制单个镀膜的生长速度、能量输入和氧化水平。这种级别的控制能实现高重现性的镀膜批次和最小的层厚度误差,从而确保镀膜性能与设计的光谱和相位参数一致。5 IBS镀膜比使用其他镀膜技术的镀膜要光滑得多,这使得 IBS 成为唯一一种能够制造出反射率超过99.99% 的“超级镜面”的镀膜技术,而且镀膜的粗糙度也比最初的基片低。IBS 镀膜的高密度使其坚固耐用,提高了其耐化学性,延长了镀膜的使用寿命,使其能够承受更恶劣的环境。在 IBS 过程中,各层的折射率也可以变化,这进一步提高了工艺控制水平。5 IBS 以其精度和可重复性著称,是高性能激光光学镀膜的首选镀膜沉积技术。IBS的缺点是,成本比其他技术更高,因为在光元件中产生了更长的周期时间和应力,这可能导致变形和光学畸变。
图 5:在离子束溅射 (IBS) 过程中,强电场使离子束上的离子加速到目标上,从而释放出更多的离子溅射至镜片表面
原子层沉积 (ALD)与蒸发沉积不同,原子层沉积 (ALD) 的源材料不需要从固体中蒸发,而是直接以气体的形式提供。尽管使用了气体,但在真空室中仍然经常使用高温。在 ALD 过程中,前体以非重叠脉冲的形式传递,每个脉冲都具有自限性。该过程的化学设计使得只有一个单一的层可以依附每个脉冲,表面的几何形状不是限制因素。由此可对层厚度和设计实现非凡的控制。这会导致沉积速度缓慢,每次进行镀膜的成本较高。然而,用于 ALD 的腔室通常相当大,可以在一次运行中覆盖许多光学元件。ALD 也与视线无关,这意味着它可以用来给光学元件涂上不寻常的几何图形,而这些几何图形很难通过其他方法涂上。
图6:在原子层沉积 (ALD) 过程中,通过将光学材料暴露于不同的气体前体来沉积单个薄膜层,从而在不依赖于光学表面几何形状的情况下对膜层厚度进行高水平的控制每日一诗:正入万山围子里,一山放出一山拦
松源、漆公店:地名,在今
皖南山区。
赚得:骗得。
插画作者:徐钰祺
宋代诗人创造了一种诗的风格,就是通过诗歌来表达一种哲理,这就是后人说的哲理诗。杨万里的这首诗是一首典型的哲理诗,描写的是通过登山、下山之间体会到的道理。
诗人开头便说“莫言下岭便无难”,像是一个久经沧桑的老者给年轻人的谆谆教诲。这句诗也间接地告诉我们,之前的登山是很艰辛的。但正因为上山艰难,人们便往往把下山看得容易和轻松。所以诗人首句便是对这种普遍心理的警示和提醒。“赚得行人错喜欢”,“赚”是“骗”的意思。不仅把山峰拟人化而且非常幽默风趣。下山的行人是被自己的想当然给骗了,以为下山很容易便沾沾自喜。大山本来是没有情感智慧的,但诗人偏说“正入万山围子里,一山放出一山拦”。把山变成了有生命有灵性的东西。重重叠叠的山峰仿佛给行人布置了一个接一个的圈套。过了这个困难还有那个困难,让人体会到上山不易、下山也不易。
确实,这首诗通过一个常见的现象,告诉人们,人生就如登山和下山,各有各的困难。
书法:中国书法家协会会员 张春晓
来源:1号线上 (鸣谢:上海江东书院)
习近平引语:正入万山圈子里,一山放出一山拦
【出处】
出自杨万里(宋)《过松源晨炊漆公店》。
【原文】
莫言下岭便无难,赚得行人错喜欢。正入万山圈子里,一山放出一山拦。
【释义】
不要说从山岭上下来就没有困难,骗得前来爬山的人白白地欢喜一场。好比行走在群山的环抱之中,你刚攀过一座山,另一座山立刻出现阻拦去路。
【启悟】
以史为鉴,开创未来;笃志前行,虽远必达。“过去我们为什么能够成功、未来我们怎样才能继续成功”,《中共中央关于党的百年奋斗重大成就和历史经验的决议》总结的“十个坚持”,深刻回答了这一历史命题。奋进新征程,面对前进道路上“一山放出一山拦”的各种风险考验,只要我们坚定信仰信念信心,就一定能过了一山再登一峰、跨过一沟再越一壑,抵达新的发展境界。
登山不以艰险而止,则必臻乎峻岭。回望百年,中国共产党这个“中国近代以来最伟大的创业团队”,经历了南湖烟雨、井冈烽火、娄山雄关、延安宝塔、钟山风雨、南国春潮,带领中国人民迎来了从站起来、富起来到强起来的伟大飞跃。新征程上,风险和挑战就像拦在我们面前的一座座险峰、一道道沟壑,在我们的前方虽有无限风光,脚下亦有激流暗礁,身上更是肩负重担。在这个梦想与挑战同在的时代,只有艰苦奋斗的创业者,才能成为新时代的胜利者。安于现状、消极怠惰,失去“无限风光在险峰”的追求,必将不进则退、错失机遇;孜孜以求、一鼓作气,坚定“不破楼兰终不还”的决心,才会乘风破浪、势如破竹。“决不能因为胜利而骄傲,决不能因为成就而懈怠,决不能因为困难而退缩”,习近平总书记提出的“三个决不能”,是警示,是告诫,是期望,振聋发聩、发人深省、催人奋进。
革命先驱李大钊曾说:“黄金时代,不在我们背后,乃在我们面前;不在过去,乃在将来。”一切伟大成就都是接续奋斗的结果,一切伟大事业都需要在继往开来中推进。从实现中华民族伟大复兴的未来视角来看,今天的成就只是未来历史的序幕。一百年抚今追昔,面对成绩我们不敢有丝毫自满,面向未来我们有无比自信。“救国一代”“建国一代”已经被书写在历史中,今天“复兴一代”又站在了新时代的起跑线上,风雷激荡、满目雄壮——你我努力一分,祖国就美好一分。从伟大成就中激发奋进力量,保持越是艰险越向前的英雄气概,逢山开路、遇水架桥,埋头苦干、勇毅前行,历史的雄心、驰骋的梦想必将在我们的接力奋斗中实现!