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中國北方地區推廣清潔取暖的技術路徑分析

2018-05-22 10:03:18 5e   作者: 王萌 郝一涵  

 

2017年,北京市的空氣質量優良天數為226天,比2016年增加28天,重污染日23天,比2016年減少16天。2017年全年,北京PM2.5有9個月月均濃度為近5年同期最低水平。[1]

回顧上一個采暖季,北京的藍天數明顯增加。這在一定程度上應歸功于《大氣污染防治行動計劃》及《京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案》的有力實施。而京津冀及周邊地區在響應這一政策、推進清潔取暖的過程中,由于煤改氣規模超出預期,導致了一些城市出現氣荒。為了保障供暖,部分地區繼續沿用了燃煤取暖方式,氣荒才告一段落。因此,圍繞清潔取暖和煤改氣出現了一些困惑,例如清潔取暖是否就意味著煤改氣?清潔取暖的合理技術路徑是什么?在此背景下,2017年12月,國家發改委、國家能源局等十部委共同發布《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021)》(下文簡稱《規劃》)?!兑巹潯?首次明確了清潔取暖的概念和范圍,就進一步推動北方地區清潔取暖工作明確了具體目標。

《規劃》明確指出,“清潔取暖是指利用天然氣、電、地熱、生物質、太陽能、工業余熱、清潔化燃煤(超低排放)、核能等清潔化能源,通過高效用能系統實現低排放、低能耗的取暖方式,包含以降低污染物排放和能源消耗為目標的取暖全過程,涉及清潔熱源、高效輸配管網(熱網)、節能建筑(熱用戶)等環節。”

因此,清潔取暖并不簡單等同于煤改氣,它是一項包括熱源選擇、建筑能效提升以及熱網高效運行等在內的全系統工程。從技術角度來看,清潔取暖的一系列措施可以分為供給側、需求側和管網三個方面。供給側指的是熱源選擇,不僅包括天然氣,還包括其他各種熱源形式;需求側指的是建筑為滿足住戶舒適性而對取暖的需求,涉及到建筑保溫性能、住戶行為節能以及室溫控制等等;而管網則指的是集中供暖的輸配管網,涉及到管網保溫性能、熱網調控等等。為實現真正的清潔取暖,降低北方地區因冬季取暖而引起的污染物,這三方面需要整合起來考慮和設計,缺一不可。

采暖需求側優化

清潔取暖涉及的三方面技術措施中,需求側的優化值得優先考慮,也就是如何在保證室內舒適度的同時降低取暖需求。因為從經濟性角度來看,需求側優化不僅能夠減小熱源設備和管網的初期投資,而且能夠長久的降低運行成本,是最具有經濟效益的措施。而需求側優化可以從兩方面入手:一方面,提高建筑能效。通過提高建筑能效降低建筑本體的需熱量,從而降低建筑的整體取暖需求。具體可以采納的措施包括:提高建筑的外墻、屋頂、門窗的保溫性能,改善門窗的氣密性,以及避免熱橋這類保溫薄弱環節。另一方面,避免對建筑過量供熱。這方面的措施主要是針對北方地區常見的一個現象,即城鎮集中供暖住戶習慣性通過開窗來解決室內過熱的問題。需要解決這一問題,具體的手段包括室溫監測控制,以及用戶節能意識教育。

熱源清潔化

在需求側優化的基礎上,再考慮供給側如何實現熱源清潔化。對于不同的地區,首先考慮當地的能源條件,例如在農村地區推廣燃氣采暖是否有足夠的氣源?此外,也要綜合考慮熱源的投資成本、運行成本、效率、碳排放等因素。

在熱源選擇上,首先考慮是否可以利用工業余熱、電廠余熱。由于這部分余熱本來是作為廢熱處理的,將其用于供暖相當于在不額外消耗能源的情況下獲得熱源,因此具有高效、低碳、低運行成本的特點。但鑒于此措施初期投資成本較高,僅適合為集中供熱提供基礎負荷。

其次,考慮是否可以利用可再生能源,如地熱能、生物質、太陽能、風能等。各類可再生能源的采暖技術也有多種,如地熱直接供暖、土壤源熱泵、地表水源熱泵、生物質制氣、生物質顆粒鍋爐、太陽能跨季節蓄熱系統等等。從終端能源消費電氣化的角度來看,隨著可再生能源發電占社會總發電比例的提高,以電為驅動的各種形式熱泵將越來越具有低碳環保的優勢,并有助于解決電力系統“棄風棄光”的問題,具有廣泛的適應性,形式包括但不限于土壤源熱泵、地表水源熱泵、污水源熱泵、空氣源熱泵。

此外,對于傳統化石能源采暖方式,應逐步淘汰燃煤鍋爐,對城市原有的燃煤熱電聯產系統進行超低排放改造,在全國電力裝機容量過剩的背景下,嚴格控制新建燃煤熱電廠。考慮到國內天然氣資源相對缺乏,燃氣鍋爐應主要作為集中供熱系統尖峰熱負荷的調節手段。

熱網高效運行

集中供熱管網運行效率的提升措施也可以從兩個方面入手。一方面,需要減少管網的熱損、水損 ,改善管網的保溫,尤其針對老舊小區的庭院管網,可以進行節能改造;另一方面,需要提高熱網自動控制系統水平,建立數據監測平臺,改善管網水力平衡,避免冷熱不均現象的發生。

除了在供給側、需求側和管網三個方面給出一些明確指導意見,《規劃》在政策上為積極推進清潔取暖也提供了機制和資金方面的支持,不僅明確了這一工作在國家、地方和企業層面的任務分工,而且提供了多種資金渠道的選擇?!兑巹潯返某雠_將加速北方地區清潔取暖的推進,有利于清潔取暖技術的推廣。未來,供暖行業將迎來重大的發展機遇,我們也可以期待北方地區有更多美麗的藍天。

(作者:王萌,落基山研究所咨詢師;郝一涵,落基山研究所部門總監)




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責任編輯: 李穎

標簽:節能環保,中國北方地區,清潔取暖,技術路徑