波士顿利用水域热泵推进区域供热脱碳

发布时间:2026-05-16 03:24  点击:1次
波士顿利用水域热泵推进区域供热脱碳

美国东北部城市波士顿正在探索一条颇具雄心的区域供热脱碳路径——利用热泵技术,从波士顿港、福特角海峡、查尔斯河与米斯蒂克河等本地水域及河床岩层中提取热能,为全市区域供热制冷系统提供清洁能源。

推动这一计划落地的核心资金,来自麻萨诸塞州清洁能源中心(Massachusetts Clean Energy Center,简称MassCEC)与波士顿市政府的合作。双方已向波士顿绿丝带委员会(Boston Green Ribbon Commission,简称GRC)提供50万美元(约合42.6万欧元)的可行性研究经费。绿丝带委员会是由40名公私部门组成的自愿性协作网络,目前正在遴选具备地源或水源热泵专业背景的工程公司或技术顾问,负责开展"波士顿区域热能网络"(Boston-Area Thermal Energy Network,简称BosTEN)评估。该研究将从技术、经济与监管三个维度,系统论证利用上述水域为城市区域供热制冷系统服务的可行性。

MassCEC建筑脱碳总监彼得·麦克菲(Peter McPhee)在接受行业媒体《美东工程新闻》(ENR East)采访时坦言:"这项技术在校园和郊区已经得到验证,但我们尚未针对波士顿这样的高密度城区深入研究其适用性,也尚未评估利用波士顿港等水资源作为建筑供暖制冷热源的可行性。"

据绿丝带委员会披露的研究框架,BosTEN项目的核心目标包括:证明热能网络能够削减污染、平抑燃气和电力的峰值需求,并实现长期成本节约。在技术方案上,该系统采用封闭式循环设计,通过埋设于水下或地下的管道壁进行热交换,而非直接抽取本地水域的水体,从而避免对水生环境造成影响。

项目还将广泛引入各类"锚点机构"参与——医院、高校、大型企业和政府机构将提供当前及未来的热能需求数据,评估现有建筑系统并入区域能源网络的可行路径,并识别潜在障碍。供电与燃气基础设施运营商国家电网(National Grid)和埃弗尔索斯(Eversource),以及负责运营城市区域蒸汽网络的韦辛尼能源公司(Vicinity Energy),均被纳入可行性研究的合作范围。

波士顿现有的区域供热系统,高度依赖以天然气为燃料的蒸汽锅炉,连接着约46公里的地下管网,历史积累深厚,但碳排放压力同样不小。按照波士顿的气候目标,全市须在2050年实现碳中和,并以2005年为基准,在2030年前将全社区温室气体排放削减50%

值得关注的是,绿丝带委员会发布的BosTEN可行性研究征询文件目前尚未涉及制冷剂选型问题。但今年早些时候,委员会成员已赴丹麦艾斯比约(Esbjerg)考察了由丁福瑟能源公司(DIN Forsyning)运营的区域供热系统——该系统的核心设备是一台由艾弗伦斯公司(Everllence,前身为曼恩能源方案公司,MAN Energy Solutions)制造的30兆瓦(8530冷吨)二氧化碳(R744)海水源热泵。韦辛尼能源公司正在剑桥市肯德尔广场(Kendall Square)基地安装一台艾弗伦斯生产的35兆瓦(9952冷吨)氨(R717)蒸汽热泵,该设备以查尔斯河为热源,每小时可产生约50公吨蒸汽。

来自欧洲的实践案例,为波士顿的探索提供了有力参考。艾斯比约的北海海水源30兆瓦二氧化碳热泵,可为约2.5万户家庭提供等量的区域供热,满负荷运行时还将并入第二台同规格设备,使总供热能力达到60兆瓦(17060冷吨)。该项目替换了原有的燃煤热电联产机组,预计每年减少12万吨二氧化碳当量排放。

2024年12月,艾弗伦斯又宣布在德国科隆莱茵河畔启动一座新的区域供热项目,配置三台氨基热泵,总供热能力达150兆瓦(42651冷吨),可将莱茵河水从10℃加热至110℃,为约5万户家庭供暖,系统预期性能系数(COP)为3,经济性颇为可观。

对于热泵系统依然需要消耗一定电力这一问题,麦克菲以简洁的逻辑给出了回应:"热泵运行和水泵抽水都要用电,其中部分电力仍来自化石燃料。但当我们算清楚这笔账,就会发现:即便如此,它依然远比直接燃烧化石燃料供热要清洁得多。"这一判断,也正是全球众多城市加速推进热泵区域供热项目的底层逻辑所在。

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