0 引言

2021年，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《關于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》，明確除了能源供應側(cè)加強節(jié)能、大幅度提高能效以外，還需要在能源需求側(cè)“多用綠能”、探索“供需互動”的新方向，因此應積極完善能源產(chǎn)、供、銷、存體系，精準匹配新能源特點和區(qū)域的供能目標，實現(xiàn)能源的高效利用。

大力推動美國學學科建設有何理論與現(xiàn)實意義？中國的美國學學者應有怎樣的學術情懷、時代責任、價值標準和研究視角？如何確定研究內(nèi)容、研究目標、理論與方法？目前，美國學概念尚未得到普遍認可，國內(nèi)美國學相關研究，分散在外語、歷史、文學、政治等各學科，相互之間缺乏融合與交叉，沒有形成嚴密的學科體系。因此，借助國別與區(qū)域研究熱潮，外語學科應倡導美國學學科建設。利用外語優(yōu)勢，運用跨學科理論與方法，加強對美國文化的深層次分析，把握美國文明的歷史脈絡，成為美國學教研團隊的生力軍。同時，加強與其他學科的交流合作，共同承擔中國美國學學科建設的職責。

上海等南方城市隨著人民對生活水平提高的迫切需求，已開始探索供暖、供熱新方式。南方城市與北方不同，基本沒有集中供暖管網(wǎng)系統(tǒng)，且時間上寒潮期較短、空間上居住范圍較分散，給南方集中供暖和供熱經(jīng)濟性問題提出了挑戰(zhàn)，尋找高效低碳供熱方式有非常迫切的需求。風電是近年來增長最快的清潔能源利用方式之一。2021年，陸上風電已全面進入“平價時代”，降本增效也成為風電企業(yè)生存的關鍵。由于風力機數(shù)量激增，風能波動性特征和大規(guī)模風電并網(wǎng)，易造成電網(wǎng)沖擊，從而產(chǎn)生新的棄風限電問題，因此風能應用轉(zhuǎn)型發(fā)展，應更靠近終端使用。

《水土保持定額》中的工程措施人工工資為1.50～1.90元/h，按8 h/d計算，水土保持工程人工日工資在9.60～15.20元/d之間。按（429號文件）樞紐工程部分二類區(qū)（柳林縣）中級工9.15元/h，按每天8 h計算，水利樞紐工程人工日工資73.20元/d。按正常市場經(jīng)濟發(fā)展，生活水平及人工工資正常提升，“2017年山西省最低工資標準與規(guī)定”二類地區(qū)（柳林縣）16.60元/h，按每天8 h計算，人工日工資132.80元/d。《水土保持定額》中人工工資遠遠低于當?shù)兀挚h）市場人工價格。

綜上所述，風能利用的能源清潔化發(fā)展模式符合政策要求和企業(yè)需求。上海等南方地區(qū)應多角度出發(fā)繼續(xù)發(fā)展分布式能源為主、集中式能源為輔供熱模式，實現(xiàn)區(qū)域“雙碳”目標，幫助企業(yè)降本增效和提升居民生活水平。

1 風能熱利用技術介紹

風能熱利用技術已在中科院工程熱物理所、沈陽工業(yè)大學等科研院所展開研究，有間接和直接制熱兩條技術路徑。間接制熱技術是先將風能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后再將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?/p>

，這種方式因為電的便利性，對于用戶端使用較為方便，例如利用風電帶動熱泵或者電鍋爐，并且配備蓄熱裝置，可以對用戶端實現(xiàn)舒適穩(wěn)定供暖（如圖1所示）。但是，這種轉(zhuǎn)變過程路徑較長，損失大，設備投資巨大，而且用能形式不符合能源的“溫度對口、梯級利用”理念，電能消耗過多。

通過項目建設完成的79個縣防汛計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，全省實現(xiàn)了“分級負責，集中管理”的信息“集約化”管理模式，加強了山洪災害防御信息共享，提高了實時信息傳輸?shù)臅r效性。河南省雨水情自動監(jiān)測信息采取省級集中管理，各監(jiān)測站通過GSM和GPRS通信方式直接發(fā)到省中心，省中心數(shù)據(jù)通過防汛計算機網(wǎng)絡分發(fā)到各縣級山洪災害監(jiān)測平臺及各市水情分中心、各水庫管理單位等，同時上報國家防總；各縣山洪災害基礎信息和預警信息通過防汛計算機網(wǎng)絡直達市、省、中央，實現(xiàn)了信息共享。國家、省、市、縣四級互聯(lián)互通的防汛計算機網(wǎng)絡為信息“集約化”管理提供了快速的通道，時效性顯著提高。

1.1 風能熱利用種類

2022 年，《上海市公共機構綠色低碳循環(huán)發(fā)展行動方案》闡明了推廣太陽能、空氣源熱泵等可再生能源熱水系統(tǒng)。熱泵技術因其節(jié)能高效在供暖、供熱和烘干等領域有巨大潛力，如通過技術創(chuàng)新、集成熱泵和風力機形成創(chuàng)新的風熱機組，直接將風能轉(zhuǎn)化為熱能實現(xiàn)熱量倍增效應。

上海市102 個工業(yè)區(qū)塊、500 余家重點用能企業(yè)，30 個擬建和規(guī)劃數(shù)據(jù)中心，都具有大量供熱和制冷需求。目前，它們大都采用工業(yè)鍋爐供熱加電制冷系統(tǒng)為主要供能方式，且絕大部分工業(yè)區(qū)、塊和重點用能企業(yè)已分布在郊區(qū)，具備建設風熱機組潛力?！渡虾Ｊ芯G色制造體系建設實施方案（2021-2025 年）》擬建設綠色工廠、綠色園區(qū)200家，還將力爭創(chuàng)建零碳工廠40家。風熱機組在上海市工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)供熱領域必將具有重要的發(fā)展?jié)摿Α?jù)分析，未來通過一企、一園區(qū)、一方案的模式，加快風熱機組在綠色工廠、綠色園區(qū)、零碳工廠、綠色數(shù)據(jù)中心等領域推廣應用。上海市具有600 MW 風熱機組建設潛力，可帶動新能源投資超60 億元，實現(xiàn)節(jié)能潛力近 100 萬 tce/a，實現(xiàn) CO

減排能力150萬t/a。

整機測試儀通過裝置電源把座上的閉環(huán)測試連接線，實時檢測裝置閉鎖接點復位信號。當裝置上電后，裝置閉鎖信號會從閉合到斷開，表明裝置已處于正常運行狀態(tài)，可以進行整機測試。WDT將裝置正常運行信號反饋給ITCC，有其根據(jù)信號來源，觸發(fā)左側(cè)或右側(cè)測試系統(tǒng)的掃描儀。掃描儀掃描裝置側(cè)面的機箱條碼，并將條碼信息提交給大數(shù)據(jù)服務支撐模塊。大數(shù)據(jù)服務支撐模塊根據(jù)裝置條碼獲取裝置硬件板卡等多維度數(shù)據(jù)，智能測試控制中心根據(jù)該數(shù)據(jù)控制對應氣閥，完成該型號裝置測試連接線的自動連接，為整機智能測試構建閉環(huán)測試環(huán)境。

1.2 風熱機組工作原理與進展

基于風能間接制熱技術的不足，中國科學院工程熱物理研究所（下文簡稱“研究所”）率先在徐建中院士提出的“風熱機組”原創(chuàng)理念基礎上深入研究

，開發(fā)完成了國內(nèi)首臺（套）風熱機組。

近年來，政府向地方上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級單位加大了財政投入，針對三農(nóng)問題這方面的專項撥款也在進一步加大，而針對財政資金的內(nèi)部控制制度卻沒有進一步完善。一方面一部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)財政所雖然說要按內(nèi)部控制制度執(zhí)行，但是大多只是將制度內(nèi)容懸于墻上，沒有真正執(zhí)行之一制度，將制度流于形式。另一方面鄉(xiāng)鎮(zhèn)財政的內(nèi)部控制在其施行過程中沒有與之相應的措施，使得該制度的實際執(zhí)行力大打折扣，內(nèi)部控制因為不能被徹底執(zhí)行而對資金的使用以及產(chǎn)生的效用帶來了不利影響。

風熱機組的原理是將風電熱泵中的發(fā)電機、變流器與電動機等設備去除，將風力機傳動機構高速軸與壓縮機直接連接，風力機直接驅(qū)動壓縮機運行，同時帶動整個熱泵系統(tǒng)進行供熱。風熱機組的運行和風電機組類似，當來流風速大于機組的啟動風速時，風力機啟動，風輪捕獲風能，經(jīng)傳遞鏈帶動壓縮機旋轉(zhuǎn)。壓縮機通過吸排氣管與地面的蒸發(fā)器冷凝器連接。壓縮機壓縮來自蒸發(fā)器的制冷劑氣體，氣體輸入冷凝器加熱供暖回水，經(jīng)節(jié)流降壓進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)氣體流回壓縮機完成一個熱泵循環(huán)。為同時實現(xiàn)機艙流體與地面?zhèn)鬟f以及風力機的偏航對風，需要在機艙內(nèi)部添加滑環(huán)裝置，保證風力機在偏航過程中，管道內(nèi)流體不受影響（見圖3）。

從投資回收期看，風熱機組投資回收期僅為1.55年，而三聯(lián)供系統(tǒng)投資回收期為2.22年。從節(jié)能量和減排量看更為明顯，風熱機組可實現(xiàn)年節(jié)能量3 184 tce，實現(xiàn)年減少排放量4 980 tCO

；三聯(lián)供系統(tǒng)可實現(xiàn)年節(jié)能量1 226 tce，實現(xiàn)年減少排放量1 787 tCO

，其中風熱機組節(jié)能降碳效果比三聯(lián)供系統(tǒng)更為顯著。由此可見，風熱機組供能的經(jīng)濟性與環(huán)保性俱佳，是一項值得大力推廣的清潔能源供能技術。在有風力資源優(yōu)勢、地區(qū)空間優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)園區(qū)、五大新城區(qū)域具有更大的建設可行性，可實現(xiàn)更大的節(jié)能降碳價值。

近年來，研究所在風熱機組仿真模型構建、100 kW風熱機組示范平臺、風熱機組智能控制等方面均取得了突破性的進展?；陲L熱機組各個部件的仿真模型，將復合風速模型、變速定槳風力機模型、蒸汽壓縮式熱泵模型進行封裝和組合連接，最終在Matlab/Simulink 平臺上建立了風熱機組仿真模型（見圖4），圖5為制熱量和制冷量模擬結(jié)果。

2019 年底，研究所在河北張家口成功建成世界首臺百千瓦風熱機組。研究所根據(jù)當?shù)氐娘L資源及熱負荷情況研發(fā)了100 kW 風熱機組，采用100 kW 風力機驅(qū)動開啟式螺桿壓縮機，熱泵系統(tǒng)以氨為制冷劑。為提高系統(tǒng)的制熱效率，以土壤為低溫熱源，通過U 形地埋管吸取熱量，風熱機組制熱工況下產(chǎn)生50～60℃的熱水，制熱COP 可達3.0以上，可為4 000 m

建筑提供冷熱源，實現(xiàn)100%可再生能源供暖。

2 上海風能資源及供熱需求分析

上海屬亞熱帶季風氣候，春秋較短，夏冬較長，而在風資源分布上每年的11 月至次年4 月和每年7-8 月均是風速明顯上升期，因此上海市風能資源利用的最佳時期和人們的冷熱需求基本重合。上海市也處中國南北海岸的中部，東瀕東海，南臨杭州灣，風力資源在空間分布上較為明顯，海上風資源主要集中在東南沿海地區(qū)，從沿海到內(nèi)陸，風力資源一路遞減，城市中心地區(qū)80 m高度處的年平均風速為5 m/s，沿海地區(qū)80 m高度處的年平均風速為6.5 m/s（如圖6、圖7、圖8 所示），風速可以在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定高風速。

熱泵空調(diào)和地暖是目前上海常用供暖方式。2000-2020年間，上海市各區(qū)域的平均地表溫度均呈上升趨勢，研究結(jié)果表明，上海市地表溫度由中心城區(qū)向外圍區(qū)逐漸遞減，存在顯著的熱島效應（如表1 所示），五大新城建設中供暖和供熱需求將明顯增加。上海中心地區(qū)住宅目前廣泛采用熱泵型空調(diào)器供暖，按部分時間、部分空間的模式，供暖能耗維持在很低的水平。但是，南方濕度較大，空氣濕度大小直接影響建筑空調(diào)能耗。在冬季，室內(nèi)設計相對濕度越大，能耗越高，在冬季相對濕度每提高10%，能耗約增加6%。外圍偏內(nèi)陸這一地區(qū)，高檔住房的比例較高，獨棟樓房往往會選用不占用空間且舒適的地暖，外圍偏沿海地區(qū)近幾年人口增加，供暖設備還未發(fā)展成熟。

綜上所述，上海市風能資源和供暖、供熱需求的時空匹配性很強，所以在碳達峰碳中和背景下，上海市五大新城、上海市重點工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)園區(qū)采取風熱機組實現(xiàn)供暖和供熱具有積極的推廣價值。

3 風熱機組應用場景分析

風熱機組示范性項目的建立和成功運行證明了風熱機組的應用可行性和發(fā)展前景性。上海市近海地域條件，為其提供了大量可利用的風能資源。同時，上海具有存量和增量的供熱需求，這些都為風熱機組技術的產(chǎn)業(yè)化應用提供了良好的市場機遇。

在項目水資源論證階段，對項目區(qū)實行嚴格的水資源論證審批制度，項目規(guī)模和布局以取水總量控制指標為指導，項目取水不得突破國家下達的地表水和地下水取水總量控制指標，對于已達到或超過控制指標的地區(qū)，不得新增取水，對于接近控制指標的地區(qū)，限制新增取水。地下水超采區(qū)內(nèi)不得新增取用地下水，生態(tài)脆弱區(qū)限制地下水開采，防止出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問題。

3.1 典型案例分析

本文以上海市某建筑物（4 萬m

供熱面積）為例，選用純電供能、燃氣三聯(lián)供和風熱機組供能就經(jīng)濟性、能耗和碳排放三個方面對三種供能方法進行比較分析。如圖9 所示，該建筑物空調(diào)冷負荷約3 704 kW，空調(diào)熱負荷約2 768 kW，生活熱水負荷約3 435 kW，空調(diào)冷負荷主要集中在5 月到10 月，空調(diào)熱負荷主要集中在11 月到次年的2 月，生活熱水全年均有，平均冷熱負荷按照50%，生活熱水平均負荷按照30%。為滿足上述需求，本文選用2 MW 風熱機組系統(tǒng)，從風熱機組運行特性曲線與建筑物冷熱負荷特性曲線對比分析來看，風熱機組基本上可以滿足建筑物冷熱負荷需求（如圖10所示）。

1.2.2.2 護士長每天隨時檢查,節(jié)假日臨時抽查。定期評分。嚴格執(zhí)行護士長查房制度,可作為收集信息、評價護理質(zhì)量的措施,并有助于提高各層護理人員工作的積極性。[1]

該建筑物采用三個設計方案對比：方案一采用風熱機組供熱供冷系統(tǒng)，主要包括風熱機組、蓄冷蓄熱、輔助熱泵、主控機房等；方案二采用燃氣熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)，主要包括燃氣內(nèi)燃發(fā)電機、吸收式熱泵機組、蓄熱、熱回收熱泵、離心式制冷、燃氣鍋爐等；方案三采用純電供能方式，主要包括空氣源熱泵、電鍋爐等設備。三個方案具體經(jīng)濟性分析如表2。

在我們的觀察中有3例不成功，在鼻內(nèi)鏡下吻合口可見瘢痕過度生長，考慮為創(chuàng)面的過度增殖所致，我們總結(jié)在年輕患者及術后復查吻合口過度肉芽組織生長的患者中可在吻合口填塞的海綿中使用5-FU以減輕瘢痕形成。

3.2 應用場景分析

風熱機組如匹配上儲能系統(tǒng)，與光伏發(fā)電和風力發(fā)電等系統(tǒng)比較就更具有運行時間長的特點，因此其應用可替代能耗和碳排放比重高的園區(qū)、工廠、數(shù)據(jù)中心、公共建筑老裝備，對上海市碳達峰碳中和目標實現(xiàn)具有重大推動作用。

直接制熱技術即將風能利用與高效熱力循環(huán)技術有機融合，風力機直接驅(qū)動熱泵，也應是未來風能熱利用的重點技術路線（如圖2所示）。在風能直接轉(zhuǎn)化為熱能方面形式多樣，將風力機結(jié)合攪拌制熱裝置、壓縮流體（空氣或液體）制熱技術以及渦流制熱，產(chǎn)生了多種多樣的風力直接制熱技術。國外已有研究，驗證了風能熱泵制熱系統(tǒng)的可行性與高效性，并建立了一些小型的實驗裝置。國內(nèi)的相關研究也證明了風能熱泵系統(tǒng)在清潔供熱領域?qū)档痛髿馕廴疚锱欧啪哂兄匾饬x。

上海市大型公共建筑、創(chuàng)意園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)能源消耗和碳排放的重點領域?qū)岷椭评湫枨蟠螅缭谏虾Ｊ形宕笮鲁墙ㄔO中加快能源供應的整體規(guī)劃，風熱機組等分布式新能源應用模式需加快推廣，對標桿型公共建筑優(yōu)先試點，對5 萬m

以上建筑樓宇開展可行性研究和逐步推廣，可形成風熱機組推廣應用潛力超400 MW。上海市建筑樓宇領域風熱機組建設潛力，可帶動新能源投資超40 億元，實現(xiàn)節(jié)能潛力超60 萬tce/a，實現(xiàn)CO

減排能力約100萬t/a。

隨著工業(yè)鍋爐“十二五”煤改氣和“十三五”提標改造專項行動的實施，工業(yè)鍋爐能效提升明顯，但企業(yè)用能成本也有較大提高。上海市工業(yè)鍋爐中的燃油鍋爐和實施燃氣三聯(lián)供經(jīng)濟性不合適的燃氣鍋爐可加快風熱機組推廣應用，據(jù)分析可形成100 MW 的建設潛力，可帶動新能源投資超10 億元，實現(xiàn)節(jié)能潛力超15萬tce/a，實現(xiàn)CO

減排能力約25萬t/a。

風熱機組也可在污水處理領域推廣應用。上海市污水處理系統(tǒng)及污泥處理要加大力度，在風資源較豐富地區(qū)的污水處理廠采用風能熱利用技術解決污泥干化，成本可以大幅度降低，能耗和碳排放也可大幅度減少。據(jù)了解，全國城市污水處理廠處理能力 1.77 億 m

/d，年處理污水量 532 億 m

，年干污泥處置量為1 182 萬t。污泥處理技術主要采取機械脫水和污泥熱干化，現(xiàn)采用污泥熱干化技術處理成本較高，脫除每噸水的成本約300元，能耗和碳排放量大，建議污水處理廠可加大風熱機組與污泥熱干化集成試點。據(jù)分析，上海市污水處理廠具備50 MW 風熱機組應用潛力，可形成年節(jié)能潛力8 萬tce/a，減少CO

排放近12.5萬t/a。

“古爾邦”，阿拉伯語音譯“爾德·古爾邦”“爾德·阿祖哈”，意為“犧牲”“獻身”，故亦稱“宰牲節(jié)”“獻牲節(jié)”“忠孝節(jié)”“爾德節(jié)”。寧夏南部山區(qū)等地的回族稱為“大爾德”，云南等地的回族稱為“小爾德”，是伊斯蘭教三大節(jié)日之一，一般在開齋節(jié)過后七十天舉行，回歷十二月十二日.

4 結(jié)論

本文闡述了風能熱利用技術的主要原理和進展，以及在上海市應用的前景。

1）風熱機組的關鍵技術問題包括風力機和熱泵機組的運行匹配性，風力機與熱泵的耦合動態(tài)調(diào)控策略，風熱機組高效、高可靠優(yōu)化設計方法等，目前國內(nèi)已有成熟的風熱機組示范項目，已具備推廣應用的技術可行性。

2）風熱機組作為一種可再生能源利用的新型方式，制熱技術更為簡單，技術上可行，同時也是綠色低碳的制熱方式，且相比于風電機組以及風電熱泵機組有較大的經(jīng)濟性優(yōu)勢，相比于純電供能系統(tǒng)經(jīng)濟性和節(jié)能降碳效果更為顯著，具備推廣應用的經(jīng)濟可行性。

3）上海具有風資源地域優(yōu)勢，上海市的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和城市建設的供能需求，以及碳達峰碳中和目標的推進，對風熱機組都具有較大的需求潛力，加快推進風熱機組試點示范和推廣應用符合政策要求和企業(yè)需求，對上海市發(fā)展綠色低碳的生產(chǎn)方式和生活方式都具有積極意義。

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