中國北方地區(qū)推廣清潔取暖的技術(shù)路徑分析

2017年，北京市的空氣質(zhì)量優(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(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，國家發(fā)改委、國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)》(下文簡稱《規(guī)劃》)?！兑?guī)劃》 首次明確了清潔取暖的概念和范圍，就進(jìn)一步推動北方地區(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)。”

因此，清潔取暖并不簡單等同于煤改氣，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)舒適度的同時降低取暖需求。因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)性角度來看，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，避免對建筑過量供熱。這方面的措施主要是針對北方地區(qū)常見的一個現(xiàn)象，即城鎮(zhèn)集中供暖住戶習(xí)慣性通過開窗來解決室內(nèi)過熱的問題。需要解決這一問題，具體的手段包括室溫監(jiān)測控制，以及用戶節(jié)能意識教育。

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?/strong>、生物質(zhì)、太陽能、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)電氣化的角度來看，隨著可再生能源發(fā)電占社會總發(fā)電比例的提高，以電為驅(qū)動的各種形式熱泵將越來越具有低碳環(huán)保的優(yōu)勢，并有助于解決電力系統(tǒng)“棄風(fēng)棄光”的問題，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，對于傳統(tǒng)化石能源采暖方式，應(yīng)逐步淘汰燃煤鍋爐，對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，在全國電力裝機(jī)容量過剩的背景下，嚴(yán)格控制新建燃煤熱電廠。考慮到國內(nèi)天然氣資源相對缺乏，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)自動控制系統(tǒng)水平，建立數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺，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)三個方面給出一些明確指導(dǎo)意見，《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，供暖行業(yè)將迎來重大的發(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：王萌，落基山研究所咨詢師;郝一涵，落基山研究所部門總監(jiān))