在歐洲，供暖和制冷占建筑和行業總能耗的50％。第五代區域供熱和制冷（5GDHC）是高度優化的低溫電網，是使建筑材料脫碳的有前途的解決方案。D2Grids項目旨在通過系統的工業化，創建可靠的業務計劃以及開發5個試點來加速在歐洲推出5GDHC網格。D2Grids項目團隊最近達成了一個重要的交付成果，這就是5GDHC通用技術模型的定義。為了確保靈活，有彈性的能源網絡滿足當前和未來的需求，根據以下五個原則建立了第五代供熱和制冷系統（5GDHC）。本文將幫助您了解5GDHC網格的5個主要方面。
封閉能量循環
第五代DHC的第一個原理是防止系統內的能源浪費。實際上，第五代網絡與其他DHC網絡的區別在于它與其他相連的消費者/客戶交換能量的能力：它是一個循環熱網絡。
該網絡被認為是一個封閉的環路，它盡可能地重復利用能源：受熱的建筑物向DHC系統提供冷能，而受冷的建筑物將向網絡提供多余的熱能。
5GDHC方法的關鍵因素是在不同的空間和時間尺度下，回流的最佳重用。能量存儲用于管理系統內每日和季節性的供需之間的時間不平衡。
例如，我們經常看到熱泵被應用于綠色建筑概念中，以產生所需的供應溫度。這些熱泵將從外界空氣，地表水或土壤中獲取其輸入。一方面，這需要在源設施上進行投資，源設施也需要空間，并且可能會產生障礙。另一方面，輸出的能量損失到周圍的環境中。在5GDHC概念中，這些熱泵的背面連接到電網，因此，系統中保存的能量回流。
5GDHC的這一第一原則是通過自下而上的方法來實現的，方法是首先在建筑物/綜合大樓內交換能量，其次在集群/社區級別上交換能量，最后在城市/地區級別上交換能量。通過有效的空間規劃，進一步優化也是可能的。
使用低品位資源滿足低品位需求
能源可根據其應用機會進行分類。5GDHC的基礎是考慮網絡的必要加熱和冷卻需求，并且僅將能量以所需的質量水平引入系統中。5GDHC系統不需要許多高級（高火用）源即可滿足其大部分供熱和制冷需求。這意味著優先考慮低等級能源的可用流（例如淺層地熱，工業廢物流，轉化廢物，冷卻過程產生的廢物，污水等），以使系統內交換無法滿足的任何其他加熱或冷卻需求。
為了優化5GDHC目標，建議對5GDHC加熱和冷卻網絡中使用的輸入能量類型進行優先排序。用戶之間交換的熱能具有最高的優先級。緊隨位置2的是環境熱源，還有溫度高于電網典型“溫暖”溫度的可再生熱源。能源排名中的最后一個能源來自化石燃料產生的灰電。
因此，第五代區域供熱的第二個原則是將那些可用的低品位能源與低品位需求進行匹配。然后，可以使用深層地熱，風能，太陽能，水力發電和生物質能等可再生資源來滿足100％減少的高等級能源需求。
分散和需求驅動的能源供應
傳統的能源系統是集??中式的，可以循環很多實際上從未使用過的能源。
相反，5GDHC系統是“需求驅動”的，這意味著它們僅在出現需求時才開始發電和循環能源。不會浪費能量：僅在需要的時間和地點產生能量。這意味著溫度升高僅在所需的時間和位置進行。
該系統可以完全按照要求同時向不同的客戶提供不同溫度的加熱和冷卻服務。
實際上，5GHDC的運營方式是從大型集中式（通常是獨占式）工廠向小型最終用戶設備云過渡，這些設備在智能智能網絡中進行協作。在熱采暖和制冷世界中，這是一項技術變革，可與IT部門的發展相提并論。 
能量流的綜合方法
許多能源系統包含分散的激勵機制，這意味著它們無法針對系統和部門之間的整體需求進行優化。例如，由電力驅動的建筑物所有者在區域電網上引發高峰值，可能希望在夜間挫折后的早晨升溫。利用熱質量和緩沖器可能需要對建筑物進行額外的投資，但可以節省大量的電網成本。5GDHC的目標是最大程度地提高能量輸送和使用的效率。通過集成方法可以處理給定區域中的所有其他能源流，例如電網，運輸，工業，農業等。
確實，某些部門內部的巨大損失可以用于服務其他部門。 浪費大量低等級冷卻能量的大型發電廠可以滿足建筑物的供暖需求。運輸部門的 車輛效率也很低，會損失大量熱量，而新技術（例如氫轉化）會產生很高的熱損失。整合這些不同的部門可以為整體能源平衡節省大量資金。
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除了節省能源外，與5GDHC網絡的電網集成還將有助于平衡電網并提高其靈活性。這將導致更小，更高效的能源基礎設施，同時減少材料和運營中的嵌入式能源。通過以較小的峰值容量運行，該系統還將需要在基礎設施（管道，泵，熱泵等）上降低總體投資，并減少所需的電力連接容量。
優先考慮本地資源
通常，能源計劃是大規模制定的，并且考慮使用遙遠能源的大型計劃。第五代區域供熱和制冷的最終原理是常識之一：優先考慮可在較遠的源頭上方本地提供的內容。
當地資源限制了運輸損失并防止了能源浪費。但是好處也與成本有關。實際上，大型計劃通常是在遙遠的能源下大規模制定的，而沒有考慮社會成本，而這最終是最終用戶的成本。本地資源是指本地化的能源和投資，以使網絡的本地區域受益。
用太陽能發電場填滿撒哈拉沙漠和用風車填滿海洋的觀點可能是一種不可避免的策略。但是，在備選方案的排名中，5GDHC是關于優先考慮本地廢物源的，然后再考慮對遙遠的（通常是外國的）源進行投資，以應對所需的基礎設施，運輸，依賴，空間覆蓋等挑戰。
編譯 陳講運
