京津高村青树科技园数据中心余热利用及能源供应项目预计可节约标准煤633.3吨，减少二氧化碳1659吨，每年5.4吨二氧化硫和4.6吨二氧化氮，为实现“双碳”目标提供可再生和普及的综合能源解决方案。
2022年，京津高村青树科技园（以下简称青树科技园）数据中心余热利用和能源供应项目实施后，如果收集数据中心运行产生的余热，并利用冷却系统的冷水取热技术提供冬季供暖，为青树科技园提供夏季制冷和生活热水供应，数据中心的能耗效率将大大提高。2021年12月31日，国家电网（天津）综合能源服务有限公司（以下简称天津能源）客户经理杨艳春表示，该项目预计每年可节约633.3吨标准煤，减少1659吨二氧化碳、5.4吨二氧化硫和4.6吨二氧化氮，为实现“双碳”目标提供可再生和普及的综合能源解决方案。
在最近发布的《2030年前碳高峰行动计划》中，“余热”一词在不同章节中出现了五次，这表明中国在战略层面上重视余热利用的巨大价值。
低品位废热仍然具有能源和价值
废热在能源工业中发挥着重要作用。余热资源普遍存在于钢铁、化工、轻工、食品生产等工业领域。它是生产过程中释放的可用热量。据国外研究机构统计，在化石能源利用过程中，只有40%的能源被工业部门有效利用，剩下的60%最终转化为废热。
余热按品位分为高品位、中品位和低品位。大部分中高档余热通过余热发电项目回收利用。例如，天津市能源市场运营部副经理韩申超，博华永利化工厂的高温高压蒸汽需要通过使用减温减压阀降为中压和低压蒸汽，才能进一步利用。在这种情况下，在中间添加蒸汽轮机，使用高压蒸汽推动汽轮机做功，将压力转换成动能，并驱动发电机发电。同时，高压蒸汽也被转化为低压和中压蒸汽，将继续在工艺中使用。
低品位余热，包括热值低于600千卡/标准立方米的低浓度可燃物、温度低于800℃的显热物、温度低于400℃的低温尾气和烟气，被视为废热，由于温度低、浓度低、能量少，主要以冷却或直接排放的形式排放。
“尽管废热的等级很低，但它仍然有能量。”韩申超介绍，例如，低温热水或冷却水通过热泵提升到80℃后，可以在工业上重复使用。此外，低品位工业废热可与火电厂、锅炉房一起作为城市集中供热的重要热源补充，对解决北方城市冬季供热热源短缺、降低北方集中供热能耗具有重要意义，改善冬季大气环境，进一步提高工业企业能源利用效率。
可以说，低品位废热的利用是能源梯级利用和整体能效提高的一种手段。随着技术进步，充分利用低品位工业废热等低碳能源，满足低品位热需求，已成为节能减排的必由之路，也将成为我国实现碳高峰、碳中和目标的重要突破。
所有缔约方都需要有效地协调余热的利用。“中国工业领域的能耗占总能耗的60%，但工业领域的余热利用效率低，初步统计不到50%。”清华大学建筑学院副教授夏建军曾在一次关于低品位工业废热利用的研讨会上说。目前，煤炭和天然气占供热量的90%以上。由于大量低品位的工业热能长期没有得到重视，造成了能源资源的大量浪费和高碳、高污染物的排放，增加了环境治理的成本。然而，随着全社会对余热利用的重视，低品位余热也开始进入人们的视野。韩申超说,“我们之前做的渤海石化项目是利用低品位的余热，最初烟气直接通过烟囱排放，后来我们用低温余热发电机组将热量提取并转化为动能，然后推动发电机为企业发电。发展余热利用的一个主要困难是许多企业对其缺乏重视。”韩申超说，一些企业觉得余热回收节省能源少，对提高效率没有多大帮助；或者虽然余热回收总量大，但对一个企业来说非常有限，这使得企业对这项工作的重视程度较低。韩申超说，废热回收的概念热利用必须深入人心，让人们意识到过去废热是被扔掉的。如果使用得当，可以大大减少化石能源的消耗，具有巨大的经济价值。
据了解，目前一些能源企业已开始尝试利用低品位余热，为产生余热的企业提供技术支持和投资支持。在产生节能经济效益后，双方共享经济效益，可以引导产生余热的企业接受“节能效益共享”模式。例如，数据中心没有太多的供热需求，但会产生大量含有余热的冷却水。抽出的热量可以加热周围的办公楼和其他商业设施，使余热产生经济效益。
专家表示，总体而言，我国低品位余热利用规模还比较小。目前登陆项目基本上是单一的企业项目，缺乏系统的整体规划和规划。尽管全国各地都在积极实现碳峰值和碳中和的目标，余热利用也没有技术障碍，但要真正实现广泛的余热利用，需要各方的有效协调。
数据中心成为废热利用的新增长点
“数据中心是废热利用的新增长点，天津市的废热利用正在快速增长。”杨延春介绍，目前天津有三四十个数据中心，数据中心的能耗密度非常高。虽然产生的废热等级较低，不像工业废热，可以达到80-90摄氏度，数据中心的废热也需要热泵来提高温度，但由于数据中心服务器一年365天连续运行，产生的废热量非常大且稳定，属于质量相对较高的低品位余热。
据报道，数据中心一般采用中央空调散热，室内温度通过冷却水循环冷却。15°c的水进入末端风机盘管，吸收数据中心的热量后温度超过20°c。“天津能源采用先进的磁悬浮水源热泵技术，利用这些余热为数据中心附近的综合楼、办公楼、购物中心、餐厅和其他设施加热和供应热水，并在介质循环结束前将热水供应改为15摄氏度。”杨延春说。
以青树科技园数据中心余热利用及能源供应项目为例，天津能源与数据中心建立了余热利用合作关系。在后期，园区内的其他热用户将从数据中心提取余热，并为热用户提供供暖服务。根据规划，整个青树科技园将拥有近10万台机架式服务器，理论上可满足4500万平方米建筑的供暖需求。
杨延春分析：“据青树科技园项目测算，通过生活热水加冷暖，数据中心每年可减少耗电160万千瓦时，节约能源成本约100万元；天津能源对青树科技园冷暖收费较低r比传统集中供冷供热价格高；余热利用的冷暖成本减去运行电费、人工费等，天津能源仍有部分差额收入。事实上，这种模式对三方来说是一种双赢的局面。数据中心是节能的。青树科技园的建设降低了制冷和供热成本。天津能源仍然可以盈利。这种模式在中国也是第一种。
“目标，天津通过区域能源解决方案，探索城市能源革命的新途径，最终实现低品位余热资源的全面合理匹配。天津低品位余热利用的探索，不仅实现了节能减排，而且具有重大的社会意义这对改善环境很重要。