昂揚新力量，厚積新勢能。第六屆Hi-Club暖通空調系統創新設計大賽已圓滿落下帷幕。作為“海信日立新產品新技術設計大賽”升級后的行業標桿賽事，本屆大賽以專業底色凝聚創新動能。 

賽事自啟動便點燃行業熱情，300余家設計單位踴躍參與，550余幅作品承載巧思而來。經60余位行業專家從城市評審、大區評審、約克VRF專項評審、全國終審的層層淬煉，最終評選出評審委員會大獎1個、金獎3個、銀獎14個、銅獎37個及優秀獎104個。獲獎成果覆蓋商業綜合體、醫療、教育等多元領域，盡顯暖通設計的創新活力。

在“雙碳”目標推動能源結構深刻變革的今天，工業園區作為能源消耗的重要載體，其零碳化路徑已成為行業關注的焦點。本期聚焦金獎：伊旗圣圓能源集團——零碳氫能產業園，探秘全球首個氫能離網零碳產業園。該項目不僅實現了園區能源的完全自給與零碳運行，更構建了一套多元耦合的智能熱管理系統，為高寒地區離網型工業園區的能源設計與暖通系統集成提供了全新參考。

設計院：鄂爾多斯市新能源研究應用有限公司

設計團隊：胡文宇、劉旭、袁新淵、李少峰

配套暖通產品：海信超低溫變頻系列風冷模塊及海信螺桿式水源高溫熱泵機組

項目概況與系統定位

伊旗圣圓能源集團--零碳氫能產業園位于內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗空港物流園區,占地87780.91㎡,建筑面積35241.96㎡,總投資2.5億元。項目以“零碳能源微網系統”為核心載體，整合了風電、光伏、氫能、儲能與熱力回收等多種技術路徑，構建起“電-熱-氫”三網協同的離網運行架構。

破解四大痛點

傳統工業園區在能源供給上高度依賴外部電網與化石燃料，尤其在離網場景下，能源穩定性和經濟性難以兼顧。伊旗圣圓項目系統性地解決了四大現實痛點：

第一，通過氫能實現“周天級”長時儲能，將可再生能源消納率從傳統模式的60%–70%提升至95%以上，徹底破解“棄風棄光”難題。氫儲能具備跨日、跨周調節能力，彌補了鋰電池等短時儲能的不足，使園區在無光照、無風條件下仍能持續供能。

第二，構建離網狀態下自給自足的零碳能源體系。針對礦區、偏遠工業區等無電網覆蓋區域，系統以本地風光資源為基礎，通過氫能實現能源跨季節、跨時段調度，擺脫對柴油發電機等化石能源應急設備的依賴。

第三，通過“就地制氫、就地用能”的一體化設計，省去傳統電網的過網費與容量費，將綠氫制取成本降低約40%，使氫能從“昂貴選項”轉變為“經濟可行選項”。

第四，創新性地回收利用電解水制氫與氫燃料電池發電過程中產生的80℃–90℃低品位余熱。在傳統模式下，這類工業余熱利用率普遍低于10%。本項目通過集成高溫熱泵等智能熱力設備，實現對中高溫余熱的高效提取與梯級利用，將系統余熱回收效率提升至85%以上，用于園區采暖、生活熱水及工藝用熱，真正實現能源的物盡其用。

“氫-電-熱協同”不是加法

在被問及項目最大創新點時，設計團隊明確指出：“關鍵詞是‘氫電熱協同’。這并不是簡單的技術疊加，而是以氫能為紐帶，聯動構網型儲能、氫醇轉化儲能，并實現余熱的梯級與高效利用，最終形成‘源-網-荷-儲-氫-熱’六維協同的系統解決方案?！?/p>

該系統將原本相互獨立的能源子系統整合為有機整體：光伏與風電作為“源”，氫能作為“儲”，熱力系統作為“聯”，負荷端則涵蓋電、熱、氫多元用能場景。通過智慧能源管理平臺，實現多能流協同調度與動態優化，使零碳離網運行從技術可行走向經濟可行。

極寒環境下的熱力平衡挑戰

系統設計過程并非一帆風順。團隊面臨的最大難點，是“離網狀態下熱力供需的動態匹配與低損耗保障”。鄂爾多斯冬季極端氣溫可達零下30℃，制氫余熱產出與夜間供熱需求存在明顯時間差。此外，氫氣管網防凍保溫、燃料電池低溫啟動等環節均需持續穩定的熱力支持，任何環節的熱能中斷都可能影響系統整體能效與安全。

為攻克這一難題，設計團隊依托自研的零碳能源設計軟件，通過多輪激烈討論與多目標優化求解，最終提出“嵌套式熱泵+梯級余熱利用”技術方案。該方案將不同溫度區間的余熱進行分類、提升與調度，實現熱能在時空維度上的精準匹配。在應對極低溫環境時，項目選用了海信超低溫變頻系列風冷模塊及海信螺桿式水源高溫熱泵機組，以適應當地的嚴寒氣候及耦合協同運轉，保障系統在零下30℃仍能穩定高效運行。海信超低溫變頻風冷模塊機組采用噴氣增焓變頻技術，顯著增強極寒環境下的制熱能力與穩定性，配合全直流變頻控制實現精準調節與高效節能。其智能除霜系統可減少熱量損失，保障連續供熱。海信螺桿式水源高溫熱泵機組最高可輸出85℃熱水，寬域水溫適應性強，高效回收工業余熱。二者通過智能控制系統協同運行，形成“低溫強熱+高效換熱”的耦合供能模式，兼顧供熱可靠性與系統能效。

 在系統調試階段，團隊甚至駐扎現場，實時監測熱力管網溫度與設備運行狀態，不斷優化控制策略，最終在極寒條件下實現系統熱效率的突破。

用戶價值與行業意義

從用戶視角看，園區企業可獲得穩定且低成本的綠電與綠熱。數據顯示，企業綜合用能成本降低20%–25%，熱力成本下降40%以上。同時，“電力零碳+熱力零碳”的雙重認證，顯著增強了其在出口歐盟及參與國際綠色供應鏈時的競爭力。

對地方政府與產業而言，該項目并非孤立工程，而是一個可復制的“零碳產業生態模板”。它推動區域從傳統的“能源外輸”模式轉向“高價值產業內消”，吸引氫能裝備制造、核心零部件生產等綠色產業集聚，形成閉環產業鏈。此外，該系統也為北方嚴寒地區的清潔供熱難題提供了技術可靠、經濟可行的解決方案，實現“能源零碳+民生保障”的雙重目標。

團隊感悟與未來展望

團隊通過本次大賽，推動了“氫電熱協同”方案從技術驗證走向行業認同。項目證明，離網零碳園區在技術與經濟上均具可行性，也使零碳熱力系統成為關注焦點。此外，與行業專家的交流啟發了團隊新的研究方向，例如將碳捕集與熱力回收結合，以及深化中高溫熱泵應用，相關合作已陸續展開。主設計師指出，項目的核心在于“因地制宜”的系統思維。鄂爾多斯選擇“風光氫儲熱”路徑，正是基于本地實際的整體考量。熱力作為連接電與氫的關鍵，其高效協同是實現離網零碳運行的根本?！皻?電-熱”協同模式，有望成為未來能源系統變革的重要參考。

評審委員會點評

設計亮點:當地冬季最低氣溫-30℃,供暖周期達六個月,原辦公樓采用燃氣鍋爐作為熱源,末端采用散熱器。該項目改造方案初期,通過對園區生產工藝的了解,發現存在大量工藝余熱,如算力中心余熱、生產工藝冷卻水等,可作為高溫熱泵的一級熱源使用。經過進一步經濟性分析,年節省運行費用80余萬,初投資增加回收期<2年,該方案充分利于工藝余廢熱、多能耦合及兩級熱泵技術等,有效的助力零碳園區的創建。