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        因地制宜優選清潔取暖技術路線

        2019/11/27 9:37:02 作者:管理員

        趙文瑛(電力規劃設計總院高級工程師) 

        北方地區冬季清潔取暖是國家重點關注的一項民生工程,是黨中央、國務院的一項重大決策部署,是保障百姓溫暖過冬、減少環境污染、打贏藍天保衛戰的重要舉措。2017年12月,國家發展改革委、國家能源局等十部門聯合印發了《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》(以下簡稱《規劃》),全面推進北方地區清潔取暖工作。近年來,國家和地方高度重視清潔取暖工作,建立了良好的組織機制、工作機制,制定了推動清潔取暖的一系列政策,包括價格政策、補貼政策、金融政策等,出臺了相關行業標準,大大促進了清潔取暖技術和產業的發展。

        01前兩年成效顯著

        經過2017~2018年、2018~2019年兩個采暖季,北方地區清潔取暖工作總體進展順利、成效明顯。根據國家能源局2019年9月相關數據,截至2018年底,北方地區冬季清潔取暖率達到了50.7%,略高于《規劃》2019年清潔取暖率50%的中期目標,相比2016年提高了12.5個百分點,替代的散燒煤約1億噸,超額完成《規劃》中散煤消減7400萬噸的中期目標,反映出近兩年清潔取暖的推進力度很大。

        “2+26”重點城市作為京津冀大氣污染傳輸通道城市,且所在省份經濟實力相對較強,清潔取暖工作推進更快、力度更大?!?+26”重點城市清潔取暖率已達到了72%,明顯高于全國平均水平,其中城市地區清潔取暖率達到96%,縣城和城鄉接合部的清潔取暖率達到75%,農村地區清潔取暖率是43%,均超額完成《規劃》中期目標。   

        根據統計,清潔取暖政策實施以來,北方地區十五個?。▍^、市),散燒煤消費大幅下降。減排二氧化硫78萬噸、氮氧化物38萬噸、揮發性有機物14萬噸、顆粒物153萬噸,可以說清潔取暖對大氣主要污染物減排貢獻顯著,是北方地區大氣污染物減排的一個很重要抓手。近兩年,北方地區秋冬季的霧霾天數下降、空氣質量達標天數逐年增加,特別是京津冀地區的空氣質量改善更加明顯。北方農村地區得益于“煤改氣”“煤改電”等清潔取暖工作,切實改善了居住環境,提高了生活品質,促進了美麗鄉村和生態文明建設,人民群眾的獲得感、幸福感、安全感顯著提升,如部分地區農戶反映通過清潔取暖,實現了“氣做飯、電取暖”,大大提高了生活品質。

        按照熱源不同,清潔取暖技術路線可以分為清潔燃煤集中供暖(包括超低排放熱電聯產和超低排放燃煤鍋爐供暖)、天然氣供暖、電供暖、可再生能源供暖(包括太陽能、生物質、地熱供暖)、工業余熱供暖等幾種類型。目前北方地區清潔取暖主要是依靠清潔燃煤集中供暖,供暖面積占一半以上,其次是天然氣供暖,面積約占三成,再次是電供暖,目前總體規模還不大,可再生能源供暖和工業余熱供暖占比均較低。

        前兩年的清潔取暖工作取得了顯著成效,并且通過部分城市的試點和示范,積累了良好經驗,比如河南省鶴壁市推進農房節能改造,熱源側和用戶側齊頭并進,因地制宜確立“補初裝不補運行”的補貼機制。但是,推進過程中也出現了一些問題,比如天然氣保障問題、安全隱患問題、地方財政補貼壓力大難以持續問題等,這些問題都需要在今后推進過程中加以解決或避免,對今后的工作提出了更高要求。

        02今后三年清潔取暖任務艱巨

        前兩年北方地區清潔取暖率提高了12.5個百分點,年均增加6.3個百分點,按照《規劃》2021年清潔取暖率達到70%的目標,今后三年北方地區清潔取暖率需要提高19.3個百分點,年均增加6.4個百分點,每年增加幅度更大,總體任務更艱巨。

        今后三年清潔取暖的推進不僅要解決或避免前面出現的問題,同時也要注意可持續性的問題,逐步建立長效機制,避免后期“返煤”,這就要求今后三年清潔取暖工作的推進既要保持速度也要提高質量,既是攻堅戰也是持久戰,既要有決心也要有恒心,需要付出更為艱巨、更為艱苦的努力。

        后三年任務的艱巨性主要體現在以下三個方面。

        (一)部分地區增長潛力小。清潔取暖政策實施以來,部分地區尤其是第一批12個試點城市和“2+26”重點城市推進迅速,部分城市率先達到或接近2021年《規劃》目標。比如,北京市目前城鎮地區清潔取暖率已達到100%,農村平原地區也基本完成清潔取暖改造工作,未來主要是城鎮采暖建筑面積(清潔取暖面積)自然增長和部分山區居民的改造工作;第一批試點城市城鎮地區、農村地區清潔取暖率已基本達到2021年《規劃》目標,清潔取暖面積增加潛力也不大;“2+26”重點城市城區清潔取暖率已達到97%,縣城和城鄉接合部也接近2021年目標,城鎮地區清潔取暖面積增加潛力也較小。因此,改造條件較好、經濟實力較強的部分地區已完成大量的改造工作,未來清潔取暖面積增長有限,可以說容易的、好干的已干的差不多,剩下的都是“難啃的硬骨頭”。

        (二)農村地區推進難度大。目前,農村清潔取暖90%以上都是采取“煤改氣”或“煤改電”,農村地區燃氣管網條件普遍較差,配電網網架較弱;農村房屋結構普遍簡易,保溫效果較差,建筑能效較低,能源浪費嚴重;受“煤改氣”“煤改電”成本制約,農戶使用意愿較低;農村“煤改氣”“煤改電”點多、線長、面廣,農村留守老人、小孩多,安全意識較弱,存在安全隱患,農村清潔取暖設備存在質量隱患,后期維修成本較高。這些因素都導致農村地區推進清潔取暖工作難度較大,前兩年農村地區新增清潔取暖面積約占清潔取暖總新增面積的1/4,而后三年這一比例將提高到約1/2,即后三年清潔取暖工作有一半是在農村地區。

        (三)地方財政補貼難以持續。清潔取暖大部分技術路線成本都較高,無論“煤改氣”還是“煤改電”都需要適合的氣價、電價政策,居民對政府補貼依賴性強,補貼一旦終止,極可能“返煤”,而對清潔取暖運行持續補貼,每年省、市、縣三級財政補貼負擔較重,個別地區市、縣財政補貼已達極限,難以繼續擴大補貼并且持續補貼。

        上述三個因素影響著清潔取暖工作的進一步推進,因此有必要從政策、標準、實施方案等方面,從宏觀到微觀研究相應對策,今后清潔取暖工作既要保證順利穩步推進又要立足長遠、建立長效機制,做到高質量發展。

        “不忘初心、牢記使命”,清潔取暖工作要立足于群眾溫暖過冬、減少大氣污染,按照企業為主、政府推動、居民可承受的方針,推進過程中要堅持因地制宜的原則,宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤,根據各地資源稟賦、經濟實力、基礎設施等條件及大氣污染防治要求,采取適宜的清潔供暖策略,在同等條件下選擇成本最低和污染物排放最少的清潔取暖組合方式。因此,國家和地方相關政策、標準和規劃要基于上述原則,服務于“初心”和“使命”,努力構建綠色、節約、高效、協調、適用的北方地區清潔供暖體系,為建設美麗中國作出貢獻。

        03因地制宜優選技術路線

        按照供暖方式不同,清潔取暖技術路線可以分為集中式和分散式。集中供暖方式主要包括燃煤熱電聯產(超低排放)、燃煤鍋爐(超低排放)、天然氣鍋爐、電供暖(蓄熱電鍋爐、熱泵集中供暖等)、地熱供暖(中深層地熱、地巖熱等)、生物質鍋爐、工業余熱等;分散供暖方式主要包括分戶式天然氣供暖、分戶式熱泵供暖、分戶式生物質供暖等。其他還有天然氣熱電聯產、“太陽能+”以及不同技術路線的組合方式等,但是目前在北方地區應用規??傮w比較小。

        不考慮政府補貼,從全社會投資角度分析,單位供熱面積初投資成本包括熱源投資、熱網投資以及電供暖配電網(10kV及以下)改造成本;以4個月采暖季為例,估算每個采暖季單位供熱面積的運行成本,包括熱源成本以及人工、維護等其他成本(不含財務成本、稅等),以超低排放燃煤鍋爐集中供暖的單位供熱面積初投資和運行成本為基準,不同技術路線的相對成本如下圖。受多種因素影響,即使同一技術路線的不同項目實際成本也不盡相同,下述是基于部分案例的估算結果。

        初投資成本方面,集中供暖方式中,燃氣鍋爐單位面積初投資低于燃煤鍋爐,生物質鍋爐、工業余熱單位面積初投資與燃煤鍋爐相當,燃煤背壓機與中深層地熱單位面積初投資是燃煤鍋爐的1.5~2.0倍,集中式電供暖投資成本最高,是燃煤鍋爐的3.5~5倍,主要是供熱系統造價比較貴,配電網改造成本在總成本中占比約為15%~20%;地巖熱單位面積投資成本高于中深層地熱,是燃煤鍋爐的2.5~3.0倍。

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        1 集中式主要技術路線單位面積初投資相對成本對比


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        2 幾種分戶式技術路線單位面積初投資相對成本對比

        分散供暖方式中,燃氣壁掛爐、戶用生物質爐具單位面積投資成本較低,是燃煤鍋爐的0.7~0.8倍;熱泵供暖主要包括空氣源熱泵、地源熱泵等,這里以空氣源熱泵為例分析,不考慮配電網改造成本時,分戶式空氣源熱泵(熱風型)單位面積投資成本略低于燃煤鍋爐,分戶式空氣源熱泵(熱水型)投資成本較高,考慮配電網改造成本后,分戶式熱泵投資成本均比較高。分戶式電供暖的配電網改造成本要明顯高于集中式電供暖的配電網改造成本。

        運行成本方面,集中供暖方式中,地巖熱、工業余熱供暖運行成本最低,中深層地熱運行成本低于燃煤鍋爐,4個月采暖季時燃煤背壓運行成本與燃煤鍋爐相當(采暖季達到5個月以上時,背壓機運行成本要低于燃煤鍋爐),其次是熱泵集中供暖、蓄熱電鍋爐供暖、生物質鍋爐供暖,運行成本是燃煤鍋爐的1.2~1.4倍,燃氣鍋爐運行成本最高。

        分散供暖方式中,分戶式生物質供暖運行成本最低,僅是燃煤鍋爐的0.7倍,熱泵供暖與燃煤鍋爐相當,壁掛爐供暖運行成本是燃煤鍋爐的1.5~2.0倍。

        實際運行成本受環境溫度、用能習慣、房屋保溫等多種因素影響,尤其是分散供暖方式方便靈活、隨用隨開,運行費用可以控制在較低水平。

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        3  集中式主要技術路線運行成本對比


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        4 幾種分戶式技術路線運行成本對比

        實施方案比選中應堅持“宜集中則集中、宜分散則分散”的原則,在城市熱網覆蓋范圍內,盡可能利用清潔燃煤集中供暖,局部區域如辦公樓、酒店等可以因地制宜采取地熱、生物質、電供暖等多種形式的集中供暖方式。

        在農村地區,目前主要還是以分散供暖為主,需要特別說明的是,上述幾種方式中,無論是從單位面積初投資還是運行成本,分戶式生物質供暖都具有較低的成本,一般家庭基本能夠承受,同時兼顧采暖和炊事,在北方農村地區具有較大的推廣應用潛力,未來可以成為農村地區散煤替代的主要方式之一,建議作為清潔取暖可選擇的方式進行推廣,尤其是在非“2+26”通道城市的農村地區。

        另一個角度來看,2021年農村地區清潔取暖率即使達到50%的目標,仍有另外50%的農村居民是采用散煤等非清潔取暖方式,推廣分戶式生物質供暖對于減少這部分散煤污染也具有重要意義,因此對于不具備“煤改氣”“煤改電”基礎條件以及經濟承受能力較低的農村地區,分戶式生物質供暖有望成為替代散煤的主要方式。

        分戶式生物質供暖目前面臨的主要問題有:一是NOx的排放受燃料種類和爐具質量影響較大,監管難度大;二是專用爐具目前尚無統一標準,市場上產品質量良莠不齊;三是目前生物質成型顆粒價格相對較高,農村供暖就地取材,可以進一步完善上下游產業鏈或探索新的供熱模式。為此,建議:一是主要污染物排放標準可以參考燃煤鍋爐或燃氣鍋爐國標及地方標準;二是盡快研究制定專用爐具等相關標準,鼓勵分戶式生物質供暖的推廣應用。

        此外,近幾年還出現了一些新的供熱技術,比如核能供熱,包括類似海陽核電熱電聯產的大堆供熱以及泳池式低溫堆供熱等。經濟性方面,核能供熱運行成本較燃煤低,遠優于燃氣,與地熱、工業余熱供暖運行成本相當。泳池式低溫堆供熱低溫常壓運行,具有“零”堆溶、“零”排放、易退役、投資少等特點,而且選址靈活,內陸沿海均可,未來具有較大的應用潛力,尤其是在煤炭消費總量控制較嚴的地區,但是也面臨著相關建設標準問題。

        總之,清潔取暖技術路線的選擇既要考慮因地制宜,又要注重成本經濟。目前來看,長期運行成本對清潔取暖工作的可持續發展更為重要,如果運行費用持續較高,很可能造成“改而不用”,甚至“返煤”。因此,各地在制定清潔取暖規劃或實施方案時,要根據外部條件(資源、環境、經濟承受力等)對不同方案進行比選,尤其是要算一算經濟賬,評估長期運行的經濟成本,居民是否可承受,盡可能優選出成本最低且能滿足預期目標的方案。只有堅持因地制宜、加強技術方案優選和評估,不忘初心,砥礪前行,才能推動清潔取暖工作可持續發展。

        原文首發于《電力決策與輿情參考》2019年11月15日第42、43期


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