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產業報告2021丨發展趨勢與政策建議:一、清潔供熱行業發展趨勢之牢牢把握時代低碳發展脈搏,突出“清潔綠色”

發布者:CHIC | 日期:2022-02-14 | 來源:CHIC | 閱讀:67

第六篇 發展趨勢與政策建議

一、清潔供熱行業發展趨勢

2.牢牢把握時代低碳發展脈搏,突出“清潔綠色”

當前世界,低碳發展已經成為了時代主題。我國能源消費總量從2005年的26.14億噸標準煤持續上升至2019年的48.70億t(如圖6-1)。煤炭消費量占我國能源消費總量從2005年的72.4%持續降低至2019年的57.7%,石油從2005年的17.8%升高至2019年的18.5%,天然氣從2005年的2.4%穩步升高至2019年的8.1%。工業、交通、建筑是主要的用能板塊,而供熱行業又是建筑業的耗能大戶。與國家的能源結構類似,北方供熱的熱源也以煤炭為主。在低碳發展的時代背景下,供熱行業在“十四五”期間將積極消納低碳熱源,降低行業綜合碳排放。

圖 6-1 2005年-2020年我國能源消費總量及結

(1)可再生能源的開發利用大步向前

截至2020年底,我國風電裝機2.81億千瓦,光伏裝機2.53億千瓦,水電裝機3.7億千瓦,可再生能源發電裝機達9.34億千瓦[(2020年12月21日,中國國務院新聞辦公室發布《新時代的中國能源發展》白皮書)。截至2020年底,全國生物質裝機2952萬千瓦,其中垃圾焚燒發電裝機1533萬千瓦,農林生物質發電裝機1330萬千瓦,沼氣發電裝機89萬千瓦( 2021年2月3日,中國產業發展促進會生物質能產業分會發布《2020年全國生物質發電運行情況簡報》)。2019年,國家電網經營區域新能源利用率為96.8%,比上年提高2.7個百分點,新能源發電量及其利用率比上年雙提升;調峰棄水電量比上年減少12.1%。南方電網經營區域棄風率、棄光率均為0.2%;云南棄水電量減少90%。新能源消納情況持續好轉。

眾所周知,我國胡煥庸線以西地區煤炭和油氣資源豐富,以東地區負荷集中。為了解決長距離輸電損耗高的問題,國家電網創新開發了特高壓直流輸電技術。未來的可再生資源開發是否仍要走“西電東送”的道路?在補貼退坡的背景下,風電、太陽能發電技術快速發展,轉換率不斷提高,發展模式也正由單一化、集中化向多元化、綜合化加速轉變。源網荷儲進一步協同規劃,風電、光伏發電將是集中式與分布式開發并舉,特別是沿海地區的海上風電和中、東部地區的分布式光伏開發利用。

2021年1月27日,國家能源局發布了《關于因地制宜做好可再生能源供暖相關工作的通知》。一是要求各地在區域能源規劃中應當將可再生能源供暖作為一項重要內容,根據當地資源稟賦和用能需求推廣可再生能源供暖技術,支持建設可再生能源與其他供暖方式相結合的互補供暖體系。二是關注城鎮供暖體系和熱力管網的規劃設計和改造,根據可再生能源的特點優化設計供熱管網。三是提出做好可再生能源供暖與鄉村振興戰略規劃的銜接,將可再生能源作為滿足鄉村取暖需求的重要方式之一。

在“十三五”期間,農村地區清潔供熱改造主要為熱源清潔化改造,并以“煤改氣”和“煤改電”為主要推進路徑,其他形式的清潔熱源供熱僅有少量的示范工程,尚未深入研究和推進。多個省份在制定本地區國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標時,都明確提出要大力發展可再生能源,推動能源消費結構調整??梢灶A見的是,“十四五”期間,可再生能源將在我國能源結構占據更大比例,在供熱的熱源結構中也將占據更大比例。農村地區與城市地區相比最大的優勢之一便是人均可利用空地面積大。風、光、生物質、地熱等可再生能源共有特點之一是能量密度小。因此,農村地區的優勢與可再生能源的特點可以很好契合。

西方國家的能源結構從“煤炭為主”時代經歷了“油氣為主”時代進入現在的“可再生能源為主”時代。許多專家都認為,中國不應該也不能走西方國家的“老路”,應該跨過“油氣為主”時代直接進入“可再生能源為主”的新型電氣化時代。結合北方地區清潔取暖工作的“去散煤”初心,在具有得天獨厚的條件的農村地區優先推廣可再生能源取暖和供能體系現代化更加具有正當性。應該把農村地區的可再生能源擺在一個突出的位置,從氣候變化、能源革命的高度看待農村地區建筑用能的發展問題,徹底轉變用清潔煤兜底的舊思想。積極引導農村建筑用能結構由簡單對標城市用能結構向真正適合農村的高可再生能源比例調整。

(2)進一步深挖余熱供暖潛力

北方供暖地區城鎮現有集中供熱面積約131億平方米,城市集中供熱面積約110億平方米,集中供熱率約85%。截至2019年,我國運營的熱水管網達48.8萬千米,其中一次網12.4萬千米,庭院管網36.4萬千米,北方縣級和以上城市管網普及率超過90%。中國各級政府把城鎮熱網看作是基礎設施建設,幾十年的持續投資,中國北方是世界上熱網最普遍的地區之一。城市集中供熱是城鎮清潔供熱的主力,大量成熟的熱網是北方城市清潔供熱改造的基礎所在,熱源的清潔化則是北方城市清潔供熱改造的關鍵所在。

人對采暖季室內溫度的要求在20℃左右,理論上來說高于20℃的介質都是可以用來供暖的。根據吳仲華教授提出的“溫度對口,梯級利用”原則,建筑供暖就應該選擇低品位能源。圖6-2是北方城鎮供熱中不同熱源的占比情況,從2016年底到2018年底燃煤鍋爐的比例在降低,可再生能源供暖在整個熱源結構中有了一席之地。盡管熱源結構看似越來越豐富,但煤和氣仍然占絕對主導地位。未來的燃煤供暖鍋爐將陸續關停,火電的定位也將從“主力電源”轉變為可再生能源發電的調峰電源。

圖 6-2 北方城鎮供熱熱源結構

國家發展改革委和住建部在2015年發布《余熱暖民工程實施方案》中指出,工業低品位余熱供暖的熱源成本遠低于燃煤和天然氣供暖,在經濟和技術上均具有較好的可行性。實施余熱暖民工程,推進具備條件的地區集中回收利用低品位余熱資源用于供熱,可以降低供熱成本,大幅提高能源利用效率,減少煤炭消耗和污染物排放,是一項重要的民生工程。2018年6月,中共中央、國務院在《關于全面加強生態環境保護,堅決打好污染防治攻堅戰的意見》中鼓勵利用余熱作為清潔能源取暖,大力推進散煤治理和煤炭消費減量替代。

熱電廠余熱和低品位工業余熱,應作為北方大部分城鎮地區的主要供熱方式。絕大多數城市現狀大型熱電廠和周邊工業企業仍然存在大量余熱尚未得到利用,這些余熱潛力巨大,利用成本非常低,是需要優先挖掘的。據清華大學建筑節能中心測算,北方集中供熱地區的低品位工業余熱約為40億吉焦,若能回收30%,即可滿足60億平方米的建筑基礎熱負荷。城市現有的余熱資源往往距離市區較遠,經過技術手段高效回收后,再通過長輸熱網輸送至城市。采用大溫差余熱供熱技術,即便輸送距離200千米,供熱成本也低于天然氣鍋爐供熱。

充分利用已有的集中供熱管網,進一步擴建跨區域熱網。以熱電聯產余熱和工業余熱為基礎,通過跨區域熱網,形成城鎮供熱的基礎負荷,為70%~80%的城鎮建筑提供基礎負荷。用小型天然氣鍋爐在末端調峰,補充嚴寒期的熱量,并作為備用。經過調峰,北方城市只需要150億立方米天然氣+200億千瓦時電力,即可解決110億平方米建筑供熱。

推動燃煤熱電聯產“熱電協同”技術的發展,使其同時承擔供熱和電力調峰的功能,成為“靈活電源”。實施“熱電解耦”改造,突破傳統“以熱定電”的運行模式,在承擔原有的發電調峰職責的同時不降低電廠的供熱能力,從而增加可再生能源的消納量,進一步減少棄風棄光現象。

對于緊鄰電廠和大型工業區發展起來的工業型縣鎮,同樣適合采用電廠和工業余熱資源進行集中供熱。需要在熱源進行適當改造,增加供熱能力,并構建相應管網運輸至城鎮中。同時在建筑末端需要進行相應改造,通過加大換熱面積、采用吸收式換熱器等形式,降低回水溫度,增加熱源取熱能力,降低管網投資運行成本。

深挖余熱供暖潛力,并不是北方城鎮地區清潔供熱的唯一標準答案。對于無條件接入城市熱網的少部分建筑,可以通過土壤源熱泵、空氣源熱泵以及分散的燃氣壁掛爐供熱等方式解決供熱問題。

(3)做好南方地區供熱工作

截至2020年底,全國可再生能源發電裝機容量9.3億千瓦,比2012年增長14.6個百分點,占總裝機容量的42.4%。2020年,可再生能源發電量2.2萬億千瓦時,占全社會用電量的29.5%,比2012年提高9.5個百分點。單位發電量二氧化碳排放從2005年的約860克/千瓦時降低至2019年的約577克/千瓦時。隨著清潔能源發電占比的持續提高,單位發電量的碳排放仍將持續降低,這為電供暖市場快速發展創造了先決條件。

南方地區冬季氣溫低、雨水多、濕度大,人民群眾普遍體感陰冷,難以忍受。隨著我國人民生活水平的提高,南方地區供暖的需求在持續提升。但是南方推進供暖不能簡單照搬北方供暖的路子,而要充分尊重不同區域群眾生活習慣和城鄉差異,因時因地制宜,實行城鄉分開、新老小區分開、建成區與規劃區分開,通過統籌謀劃,科學選擇,綜合施策,打好“組合拳”。應研究建立科學合理的成本分擔機制,可以按照“國家出一點、地方籌一點、企業掏一點、個人補一點”的原則和思路促進采暖設備消費市場蓬勃發展,而消費者應當支付設備運行費用,通過經濟手段促進行為節能。

南方地區的建筑形式、用能習慣、氣候條件決定了供暖方式應以電供暖設備為主。電供暖設備可以分為兩類,一類是電熱膜、發熱電纜、蓄熱式電暖氣等電直熱設備,另一類是以電力為驅動力的各種熱泵型供暖設備,比如空氣源熱泵熱風機、地源熱泵、水源熱泵等。電直熱設備舒適性較好,不存在水系統“跑冒滴漏”的問題,還兼具美觀性。不同設備都有獨立的溫度控制器,用戶可以自行調節,起到行為節能的效果。電供暖設備計費方式成熟,很容易智能化,有利于后期監測和智能調控。電直熱是將高品位的電能1:1地變成低品位的熱能,因此適用于使用時間短、供暖負荷小的建筑(如節能建筑)。從節能角度看,熱泵型供暖設備能效高(供熱季節能效系數可到3或更高),與電直熱設備相比可以降低電耗60%,并且同一臺設備能夠兼顧冬季取暖和夏季空調降溫的雙重作用,其關鍵點是要進一步提升冬季取暖的舒適性、實現智能除霜、加強用戶感受等,因此傳統的冷暖型空調仍有較大的技術提升空間。對于中小城鎮,可以選擇工業余熱進行供暖,如果沒有余熱資源,可以選擇分布式電供暖設備。鼓勵空氣源熱泵、污水源熱泵的使用;可以配合峰谷電價差異政策鼓勵相變蓄熱電供暖設備的推廣。




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