在欧洲，供暖和制冷占建筑和行业总能耗的50％。第五代区域供热和制冷（5GDHC）是高度优化的低温电网，是使建筑材料脱碳的有前途的解决方案。D2Grids项目旨在通过系统的工业化，创建可靠的业务计划以及开发5个试点来加速在欧洲推出5GDHC网格。D2Grids项目团队最近达成了一个重要的交付成果，这就是5GDHC通用技术模型的定义。为了确保灵活，有弹性的能源网络满足当前和未来的需求，根据以下五个原则建立了第五代供热和制冷系统（5GDHC）。本文将帮助您了解5GDHC网格的5个主要方面。

封闭能量循环

第五代DHC的第一个原理是防止系统内的能源浪费。实际上，第五代网络与其他DHC网络的区别在于它与其他相连的消费者/客户交换能量的能力：它是一个循环热网络。

该网络被认为是一个封闭的环路，它尽可能地重复利用能源：受热的建筑物向DHC系统提供冷能，而受冷的建筑物将向网络提供多余的热能。

5GDHC方法的关键因素是在不同的空间和时间尺度下，回流的最佳重用。能量存储用于管理系统内每日和季节性的供需之间的时间不平衡。

例如，我们经常看到热泵被应用于绿色建筑概念中，以产生所需的供应温度。这些热泵将从外界空气，地表水或土壤中获取其输入。一方面，这需要在源设施上进行投资，源设施也需要空间，并且可能会产生障碍。另一方面，输出的能量损失到周围的环境中。在5GDHC概念中，这些热泵的背面连接到电网，因此，系统中保存的能量回流。

5GDHC的这一第一原则是通过自下而上的方法来实现的，方法是首先在建筑物/综合大楼内交换能量，其次在集群/社区级别上交换能量，最后在城市/地区级别上交换能量。通过有效的空间规划，进一步优化也是可能的。

使用低品位资源满足低品位需求

能源可根据其应用机会进行分类。5GDHC的基础是考虑网络的必要加热和冷却需求，并且仅将能量以所需的质量水平引入系统中。5GDHC系统不需要许多高级（高火用）源即可满足其大部分供热和制冷需求。这意味着优先考虑低等级能源的可用流（例如浅层地热，工业废物流，转化废物，冷却过程产生的废物，污水等），以使系统内交换无法满足的任何其他加热或冷却需求。

为了优化5GDHC目标，建议对5GDHC加热和冷却网络中使用的输入能量类型进行优先排序。用户之间交换的热能具有最高的优先级。紧随位置2的是环境热源，还有温度高于电网典型“温暖”温度的可再生热源。能源排名中的最后一个能源来自化石燃料产生的灰电。

因此，第五代区域供热的第二个原则是将那些可用的低品位能源与低品位需求进行匹配。然后，可以使用深层地热，风能，太阳能，水力发电和生物质能等可再生资源来满足100％减少的高等级能源需求。

分散和需求驱动的能源供应

传统的能源系统是集​​中式的，可以循环很多实际上从未使用过的能源。

相反，5GDHC系统是“需求驱动”的，这意味着它们仅在出现需求时才开始发电和循环能源。不会浪费能量：仅在需要的时间和地点产生能量。这意味着温度升高仅在所需的时间和位置进行。

该系统可以完全按照要求同时向不同的客户提供不同温度的加热和冷却服务。

实际上，5GHDC的运营方式是从大型集中式（通常是独占式）工厂向小型最终用户设备云过渡，这些设备在智能智能网络中进行协作。在热采暖和制冷世界中，这是一项技术变革，可与IT部门的发展相提并论。 

能量流的综合方法

许多能源系统包含分散的激励机制，这意味着它们无法针对系统和部门之间的整体需求进行优化。例如，由电力驱动的建筑物所有者在区域电网上引发高峰值，可能希望在夜间挫折后的早晨升温。利用热质量和缓冲器可能需要对建筑物进行额外的投资，但可以节省大量的电网成本。5GDHC的目标是最大程度地提高能量输送和使用的效率。通过集成方法可以处理给定区域中的所有其他能源流，例如电网，运输，工业，农业等。

确实，某些部门内部的巨大损失可以用于服务其他部门。 浪费大量低等级冷却能量的大型发电厂可以满足建筑物的供暖需求。运输部门的 车辆效率也很低，会损失大量热量，而新技术（例如氢转化）会产生很高的热损失。整合这些不同的部门可以为整体能源平衡节省大量资金。

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除了节省能源外，与5GDHC网络的电网集成还将有助于平衡电网并提高其灵活性。这将导致更小，更高效的能源基础设施，同时减少材料和运营中的嵌入式能源。通过以较小的峰值容量运行，该系统还将需要在基础设施（管道，泵，热泵等）上降低总体投资，并减少所需的电力连接容量。

优先考虑本地资源

通常，能源计划是大规模制定的，并且考虑使用遥远能源的大型计划。第五代区域供热和制冷的最终原理是常识之一：优先考虑可在较远的源头上方本地提供的内容。

当地资源限制了运输损失并防止了能源浪费。但是好处也与成本有关。实际上，大型计划通常是在遥远的能源下大规模制定的，而没有考虑社会成本，而这最终是最终用户的成本。本地资源是指本地化的能源和投资，以使网络的本地区域受益。

用太阳能发电场填满撒哈拉沙漠和用风车填满海洋的观点可能是一种不可避免的策略。但是，在备选方案的排名中，5GDHC是关于优先考虑本地废物源的，然后再考虑对遥远的（通常是外国的）源进行投资，以应对所需的基础设施，运输，依赖，空间覆盖等挑战。

编译 陈讲运