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中國(guó)北方地區(qū)推廣清潔取暖的技術(shù)路徑分析

發(fā)布時(shí)間:2018-05-23   來(lái)源:電力網(wǎng)

  2017年,北京市的空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)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(gè)月月均濃度為近5年同期最低水平。

  回顧上一個(gè)采暖季,北京的藍(lán)天數(shù)明顯增加。這在一定程度上應(yīng)歸功于《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》及《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》的有力實(shí)施。而京津冀及周邊地區(qū)在響應(yīng)這一政策、推進(jìn)清潔取暖的過(guò)程中,由于煤改氣規(guī)模超出預(yù)期,導(dǎo)致了一些城市出現(xiàn)氣荒。為了保障供暖,部分地區(qū)繼續(xù)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(xiàn)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(shù)路徑是什么?在此背景下,2017年12月,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等十部委共同發(fā)布《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017-2021)》(下文簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)。《規(guī)劃》 首次明確了清潔取暖的概念和范圍,就進(jìn)一步推動(dòng)北方地區(qū)清潔取暖工作明確了具體目標(biāo)。

  《規(guī)劃》明確指出,“清潔取暖是指利用天然氣、電、地?zé)?、生物質(zhì)、太陽(yáng)能、工業(yè)余熱、清潔化燃煤(超低排放)、核能等清潔化能源,通過(guò)高效用能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(biāo)的取暖全過(guò)程,涉及清潔熱源、高效輸配管網(wǎng)(熱網(wǎng))、節(jié)能建筑(熱用戶)等環(huán)節(jié)?!?/p>

  因此,清潔取暖并不簡(jiǎn)單等同于煤改氣,它是一項(xiàng)包括熱源選擇、建筑能效提升以及熱網(wǎng)高效運(yùn)行等在內(nèi)的全系統(tǒng)工程。從技術(shù)角度來(lái)看,清潔取暖的一系列措施可以分為供給側(cè)、需求側(cè)和管網(wǎng)三個(gè)方面。 供給側(cè)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(cè)指的是建筑為滿足住戶舒適性而對(duì)取暖的需求,涉及到建筑保溫性能、住戶行為節(jié)能以及室溫控制等等;而管網(wǎng)則指的是集中供暖的輸配管網(wǎng),涉及到管網(wǎng)保溫性能、熱網(wǎng)調(diào)控等等。為實(shí)現(xiàn)真正的清潔取暖,降低北方地區(qū)因冬季取暖而引起的污染物,這三方面需要整合起來(lái)考慮和設(shè)計(jì),缺一不可。

  采暖需求側(cè)優(yōu)化

  清潔取暖涉及的三方面技術(shù)措施中,需求側(cè)的優(yōu)化值得優(yōu)先考慮,也就是如何在保證室內(nèi)舒適度的同時(shí)降低取暖需求。因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)性角度來(lái)看,需求側(cè)優(yōu)化不僅能夠減小熱源設(shè)備和管網(wǎng)的初期投資,而且能夠長(zhǎng)久的降低運(yùn)行成本,是最具有經(jīng)濟(jì)效益的措施。而需求側(cè)優(yōu)化可以從兩方面入手:一方面,提高建筑能效。通過(guò)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(huán)節(jié)。另一方面,避免對(duì)建筑過(guò)量供熱。這方面的措施主要是針對(duì)北方地區(qū)常見(jiàn)的一個(gè)現(xiàn)象,即城鎮(zhèn)集中供暖住戶習(xí)慣性通過(guò)開(kāi)窗來(lái)解決室內(nèi)過(guò)熱的問(wèn)題。需要解決這一問(wèn)題,具體的手段包括室溫監(jiān)測(cè)控制,以及用戶節(jié)能意識(shí)教育。

  熱源清潔化

  在需求側(cè)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,再考慮供給側(cè)如何實(shí)現(xiàn)熱源清潔化。對(duì)于不同的地區(qū),首先考慮當(dāng)?shù)氐哪茉礂l件,例如在農(nóng)村地區(qū)推廣燃?xì)獠膳欠裼凶銐虻臍庠??此外,也要綜合考慮熱源的投資成本、運(yùn)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(yè)余熱、電廠余熱。由于這部分余熱本來(lái)是作為廢熱處理的,將其用于供暖相當(dāng)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(yùn)行成本的特點(diǎn)。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(chǔ)負(fù)荷。

  其次,考慮是否可以利用可再生能源,如地?zé)崮?、生物質(zhì)、太陽(yáng)能、風(fēng)能等。各類可再生能源的采暖技術(shù)也有多種,如地?zé)嶂苯庸┡?、土壤源熱泵、地表水源熱泵、生物質(zhì)制氣、生物質(zhì)顆粒鍋爐、太陽(yáng)能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)等等。從終端能源消費(fèi)電氣化的角度來(lái)看,隨著可再生能源發(fā)電占社會(huì)總發(fā)電比例的提高,以電為驅(qū)動(dòng)的各種形式熱泵將越來(lái)越具有低碳環(huán)保的優(yōu)勢(shì),并有助于解決電力系統(tǒng)“棄風(fēng)棄光”的問(wèn)題,具有廣泛的適應(yīng)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(duì)于傳統(tǒng)化石能源采暖方式,應(yīng)逐步淘汰燃煤鍋爐,對(duì)城市原有的燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行超低排放改造,在全國(guó)電力裝機(jī)容量過(guò)剩的背景下,嚴(yán)格控制新建燃煤熱電廠。 考慮到國(guó)內(nèi)天然氣資源相對(duì)缺乏,燃?xì)忮仩t應(yīng)主要作為集中供熱系統(tǒng)尖峰熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)手段。

  熱網(wǎng)高效運(yùn)行

  集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行效率的提升措施也可以從兩個(gè)方面入手。一方面,需要減少管網(wǎng)的熱損、水損 ,改善管網(wǎng)的保溫,尤其針對(duì)老舊小區(qū)的庭院管網(wǎng),可以進(jìn)行節(jié)能改造;另一方面,需要提高熱網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)水平,建立數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái),改善管網(wǎng)水力平衡,避免冷熱不均現(xiàn)象的發(fā)生。

  除了在供給側(cè)、需求側(cè)和管網(wǎng)三個(gè)方面給出一些明確指導(dǎo)意見(jiàn),《規(guī)劃》在政策上為積極推進(jìn)清潔取暖也提供了機(jī)制和資金方面的支持,不僅明確了這一工作在國(guó)家、地方和企業(yè)層面的任務(wù)分工,而且提供了多種資金渠道的選擇?!兑?guī)劃》的出臺(tái)將加速北方地區(qū)清潔取暖的推進(jìn),有利于清潔取暖技術(shù)的推廣。未來(lái),供暖行業(yè)將迎來(lái)重大的發(fā)展機(jī)遇,我們也可以期待北方地區(qū)有更多美麗的藍(lán)天。

作者:落基山研究所項(xiàng)目總監(jiān) 郝一涵 

           落基山研究所咨詢師 王萌

      關(guān)鍵詞:區(qū)塊鏈, 清潔取暖


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