产业报告2020丨地区篇：三、其他地区供热情况

第四篇 地区篇

三、其他地区供热情况 

1. 夏热冬冷地区的清洁供热

随着清洁供热工作的推进，北方地区逐渐形成了以热电联产为主，工业余热、电供热、生物质供热作为补充的清洁供热模式。夏热冬冷地区如何开展清洁供热，是否应该采取集中供热，也是一直以来争论的焦点。

夏热冬冷地区的长江中下游流域包括上海、安徽、江苏、浙江、江西、湖南、湖北、四川和重庆等地区，气候分区为夏热冬冷地区。随着该地区经济社会的发展，居民生活水平不断提高，加之近些年冬季出现的极寒天气，使得该地区居民对于冬季供暖的呼声日渐强烈。因此夏热冬冷区域内的城市供热也是清洁供热中亟待解决的问题。

从秦岭-淮河线以南，直到南岭以北的长江流域广大地区等不属于集中供暖地区，目前也出现了一些南方集中供热企业。如六盘水市将大唐发电机组改造进行供热，总面积1200万平方米；合肥热电集团集中在合肥市内总供热面积达2500万平方米；湖北武汉也有部分靠近热电厂的区域采用了集中供热。

图4-30  全国南北供暖地图

那么夏热冬冷地区是否也应该采用集中供热呢？集中供热适宜在以煤为主要能源、供热需求大且供热时间长，同时对调节要求不高的地区。如目前北方集中供热的主要热源形式为燃煤热电联产，供热系统为全天运行，时长均在4个月以上；而分散供热系统适宜在以天然气和电为主要能源，供热需求量少且时间短，但同时需要灵活调控的地区。

由于夏热冬冷区域的冬季供暖时间短，不同用户之间的供暖需求差异大，集中供暖设施的建设容易造成管网及配套设施利用率低，回报周期长等问题。如果在夏热冬冷地区采用集中供热，那么就意味着供暖期之外的10个月内设备、运行人员闲置，集中供热系统的使用率非常低，造成巨大的浪费。而分散供热系统具有建设规模小、周期短、投资较低的优势，运行方式由用户自行管理，灵活方便。

另外，目前我国并未发布采用集中供暖的南方住宅所应满足的建筑标准，南方住宅保温性能明显差于北方，也会导致热负荷偏大的问题，集中供热也就意味着集中浪费。

从能源结构上看，我国煤炭储量大部分集中于华北、西北地区，北方供热能源都是以煤炭为主，通过热电联产或燃煤锅炉的形式来进行供热，也显著提高了燃煤利用效率，同时集中处理燃煤污染。小型锅炉效率低，且污染严重，已经在清洁供热的工作开展中陆续被替代。

我国长江流域煤炭资源并不丰富，能源种类主要是天然气和电力，且许多城市还禁止大量使用燃煤。由于天然气和电都是可以直接入户，易于实现独立调节的能源供应形式，夏热冬冷地区就应该采用分散的采暖方式。

同时，长江流域居民普遍有每天开窗通风的生活习惯，假如在该地区实施集中供暖，并且按照供暖面积收费，在开窗的情形下供热热量会大量损失。而采用分散式供热，室内所需热量与采暖费用直接挂钩，开窗会造成热量浪费用户就会自行在供热与开窗通风之间权衡，以达到舒适性和经济性之间的平衡。

从气候特征、能源结构和居民生活方式等多方面分析，夏热冬冷地区清洁供热不应该照搬北方集中供热的模式，而应该采用多元化的清洁供热方式解决，夏热冬冷地区实施集中供暖只有在一定条件下是可行的。

首先就室外气温而言，只有当日平均室外温度低于5℃的天数稳定在90天以上的地区，才应该考虑热电厂集中供热。六盘水12月—次年2月平均气温在3℃左右，适于采取集中供热。

其次就是考虑与热源的距离，对于电厂办公区域或厂区附近的家属楼供热，是完全可行的。若考虑对外供热，则需要根据室外气温、供热方案、热电厂周围负荷情况来进行判断。如果仅利用循环冷却水余热进行供热，适宜范围为3~5千米的热用户，且范围内集中供热面积达到50万平方米以上；如果电厂抽汽供热，适宜范围为10km的热用户，且范围内供热面积达到200万平方米以上。

最后还应该根据当地的实际收入水平估算热价，调研群众对集中供暖的接受程度，来进一步判定可行性。

2. 小城镇清洁供热

小城镇是城乡过渡体的主体和代表。目前我国对于小城镇还没有明确的定义，不同领域出现了不同的观点。从行政管理角度看，小城镇指县城（县城关镇）和其他建制镇，也有社会学研究将乡村集镇（乡政府所在地）也囊括进小城镇的范畴。考虑到建制镇和乡村集镇无论从建筑密度、居民生活方式还是取暖形式上都有较大的区别，这里将小城镇范围定义为县城和建制镇。

图4-31  小城镇在我国行政区划中地地位

相比于大城市，小城镇往往拥有更为丰富的可再生能源，例如农村生物质资源、风电光电资源等。然而目前我国小城镇能源消耗仍以煤炭为主，尤其在北方地区冬季取暖在建筑能耗中占了较大的比重。在小城镇就地开发可再生能源并就地利用，不仅开发成本低，而且还能有效的解决小城镇能源问题。另一方面，近年来我国工业企业不断从市区搬迁至周边城镇，诞生了很多随着工矿企业同时发展的工业小城镇。通过回收高能耗工业企业的余热，也可以有效解决小城镇供热问题。如何高效率开发利用小城镇丰富的可再生清洁能源是我国未来小城镇发展的重点。

目前我国约有3亿人居住在小城镇，占总人口的近1/4。截至2018年，我国共有县城1519个，建成区总面积202万公顷，总人口1.4亿；建制镇1.83万个，建成区总面积405.3万公顷，总人口1.6亿。随着小城镇人口不断上升，小城镇建筑面积持续增加，居民对于美好生活的需求也在日益增长，生活能源消费量也将随之增加。从供热面积上来看，根据《中国城乡建设统计年鉴（2018）》小城镇总集中供暖面积在2007至2018年11年间由6.1亿平方米增长到了24.1亿平方米。集中供热面积的增长是北方各省（区、市）面临的共同现状。总体来看，小城镇集中供热主要存在于县城，部分靠近电厂或其他大型工业企业的建制镇也存在一定规模的集中供热。越靠近北方气候越寒冷，冬季居民对于供暖的需求也就越高，因而集中供热率也越高。目前小城镇集中供热热源仍以燃煤锅炉为主，约占小城镇总供热量的近80%。

除集中供热外，小城镇还存在大量的分散取暖方式，主要包括散煤锅炉、粗放型生物质利用，也有部分电取暖等。大量低效率热源造成了严重的能源消耗和污染物排放，成为冬季引发雾霾天气的重要原因。

图4-32  辽宁、黑龙江、山东等地6个小城镇热源情况调研

随着清洁供暖的实施，部分小城镇出现了“一刀切”的“煤改电”“煤改气”现象，即全面禁止燃煤使用，但天然气和电力供应的基础设施却跟不上，取暖成本过高居民承担不起，最终居民冬季正常取暖受到影响。为了促进小城镇清洁取暖良性发展，应当增强对小城镇供热路线的统筹规划。然而，受制于经济发展水平和发展理念，目前我国小城镇供热无论从规划设计还是管理运行层面相对较为落后，导致大量能源浪费，且居民生活质量不高。总体来看，我国小城镇供热有以下突出的特点和问题：

（1）末端建筑层面：小城镇建筑节能工作投入不够，老旧建筑比例较高，热量消耗大，居民生活品质受影响。

（2）输配管网层面：小城镇管网规模小，但管道设备普遍老旧，系统设计运行不合理，导致能耗偏高，系统损失大。

（3）热源层面：小城镇现状热源以大量中小型燃煤锅炉为主，热源效率低，污染物排放高。小城镇周边丰富的生物质资源、工业余热资源未得到合理利用。

与大城市不同的是，小城镇作为连接城乡发展的中间体，距离农村和郊区的工业区相对较近，往往具备较为丰富的清洁供热资源。这些资源包含了清洁燃煤热电厂、工业余热、生物质、垃圾等废弃物资源、地热资源、风电光电可再生能源等。在小城镇未来的发展中，应该对清洁供热资源进行细致的调研和规划，通过高效利用这些资源替代现有的低效燃煤锅炉，解决热源问题。

这里以内蒙古自治区的所有70个县城为例。通过详细的资源调研和分析，得到所有县城可行清洁热源供热潜力，与现状峰值热负荷对比，如图4-33所示。从总量上来看，清洁热源的供热潜力远大于需求。但实际上资源分布并不均匀，根据实际情况对每个县城进行具体规划后，得到各县城热源技术路线，如表4-24所示。

图4-33 内蒙古自治区县城热负荷和清洁热源供热量对比 

表4-24 不同热源方案典型城镇和供热面积

具体来看，对于紧邻电厂和大型工业区发展起来的工业型小城镇，例如托克托县城（大型电厂）、库伦旗（水泥制造业）等，适合采用电厂和工业余热资源进行集中供热。需要在热源进行适当改造，增加供热能力，并构建相应管网运输至城镇中。同时，在建筑末端需要进行相应改造，通过加大换热面积、采用吸收式换热器等形式，降低回水温度，增加热源取热能力，降低管网投资运行成本。

对于农牧区中心，主要功能为政治经济商业中心服务于周边的小城镇，例如内蒙古东部呼伦贝尔、兴安盟等靠近东北粮食主产区的广大县镇，建议开发周边农牧区的生物质资源包括农作物秸秆、牲畜粪便、林业采伐剩余物等，通过压缩颗粒燃料、生物质制气等方式，灵活利用生物质资源。与此同时，小城镇也应该积极开发垃圾、污水等废弃物资源，通过垃圾焚烧热电联产、污水源热泵等形式共同解决供热和废弃物处置问题。

除此之外，对于部分位于旅游区，或者分布较为分散的无上述供热资源的小城镇，可以发展各类型电热泵采暖，如空气源热泵、水源热泵等，也可以开发地热资源如采用中深层地热技术从地下2000~3000米处取热。具体可行技术需要根据当地的气候环境、土壤地质条件等因素综合确定。考虑到小城镇周边可再生电力较为丰富的特点，可以使用热泵与周边的风电、光电等可再生电力进行灵活协调，同时满足供热和能源需求，不仅可以消纳过剩电力还能降低热源运行成本。

对于清洁热源仅能承担一部分热负荷的小城镇，应该积极开发多种热源，增强供热管网可及性，使清洁热源承担城镇基础负荷，增加其供热比例，将现有燃煤锅炉作为备用和调峰。这样能在一定程度上降低燃煤消耗。

3. 农村清洁供热潜力和热源选择

农村的清洁供热模式应该以村落作为考量和设计中国北方农村可持续发展的基本单元，紧密结合农村实际，基于合理的建筑设计与可再生能源清洁高效利用，在改善农宅冬季室内环境的同时，大幅降低农宅采暖和炊事等生活能耗。

从历史上看，在过去相当长的时期内，由于农村固有的生活、资源特性，农村住宅用能一直以秸秆、薪柴等生物质能为主，形成了独有的“自给自足”型能源供应方式，需要从外部输入的商品能很少。然而，随着农村经济水平的不断提高和新农村建设的全面开展，农村住宅的用能结构和消费水平也发生了巨大的变化。目前北方农村每户的年平均取暖费用为1000~3000元，占到年收入的10%~20%。即使在收入水平较高的北京地区农村，也有80%左右的农民认为目前采暖负担较重。因此，如能通过合理的技术手段清洁供热，不仅有利于节能和环境改善，也有利于减轻农民的经济负担，改善农村人居环境。

我国农村清洁供热模式包括以下三个特征：

（1）推动农村建筑节能：农宅围护结构应该具备良好的保温性能，从而大大减少采暖用能需求，从需求侧减少能源消耗。

围护结构热性能差是导致目前北方农宅冬季供暖能耗高、室内热环境差的重要原因，因此改善围护结构保温性能是实现“无煤村”的首要基础。在我国，城镇建筑节能经过十几年的研究，已经建立了较为完善的建筑节能标准和建筑热指标体系，为城镇地区开展建筑节能工作提供了重要的参考依据和评价指标。由于农村住宅与城镇建筑相比在建筑形式、室温要求、经济性等方面存在诸多不同，因此农村住宅围护结构保温性能要求不能照搬城镇住宅的做法和标准。农村住宅以单体农宅为主，建筑体型系数可达0.8~1.2，是城市多层住宅建筑体形系数的3~4倍。此外，大部分农宅门窗的密封性能差，冷风渗透严重，房间换气次数普遍大于1次/小时，约为城镇住宅的2倍以上。另外，由于农村地区特有的生活习惯及冬季着装习惯，冬季室温达到15℃左右即可满足舒适要求。

针对大量既有农宅，尽管已有不同规模的应用示范，但目前在北方地区进行节能改造的工作尚未全面展开。北京市于2006~2008年间，率先在郊区农村开展了几百户的单体农宅围护结构被动式节能改造示范，通过改善农宅的围护结构保温性能，增加被动式太阳能热利用措施，大幅度降低了农宅的燃煤消耗，并提高了冬季室内热环境舒适程度。实测结果显示，冬季室内平均温度提高了5℃~10℃，每户年均采暖耗煤量减少1/3以上，从3~4 吨/年降为2~3吨/年。据北京市住房和城乡建设委员会发布显示，北京2018-2020年将合计建设81560户节能农宅。

鉴于北方农宅围护结构保温在农村建筑节能方面的重要作用，一方面，需要对既有农宅继续加大围护结构节能改造的引导和支持力度；另一方面，对新建农宅围护结构热工性能，相关部门也应像对待北方城镇住宅一样，逐步严格对农村建筑节能标准的实施，最终将其列入建筑节能的全面监管范围。

（2）减少劣质散煤炭使用，挖掘清洁能源：农宅供热尽可能不使用燃煤而是以生物质、太阳能等可再生能源来解决,当可再生能源不足时可以用电、液化气等清洁能源进行补充。

在良好的围护结构热性能基础上，如能进一步对农村现有的能源供应方式进行调整，因地制宜，合理开发利用各种可再生能源，实现以清洁化、自给化为主要特点的农村能源新模式，将是在广大农村地区实现“无煤村”的另一个关键因素。

与城市地区相比，我国农村地区具有丰富的可再生资源，包括太阳能、水能、风能、地热能和以秸秆、薪柴、牲畜粪便为主的生物质能等自然能源。生物质能作为我国农村的传统能源，总量非常丰富，其中农作物秸秆产量约为11.01亿吨，可收集量约为9.36亿吨，再加上禽畜粪便、薪柴等，可利用的生物质资源总量折合约4.96亿tce/a。我国大部分北方地区处于太阳能资源丰富的一、二类地区，全年日照总数在3000 小时以上，全年辐射总量在5.9×105 J/cm2以上。这两类可再生能源资源分布广泛，是农村地区的天然宝藏，对解决我国农村地区生活用能具有非常重要的作用，但是要充分利用这些可再生能源资源需要创造良好的条件。例如，太阳能利用要有充足的空间以采集阳光并避免遮挡；生物质利用需要有充足的空间进行收集和储存，还要改善传统的粗狂式燃烧的模式，通过合理的加工转换方式以及高效的炉灶，大大提高燃烧效率和减少污染排放。农村地区分散的居住模式、充裕的土地和建筑空间等特点，恰好符合可再生能源利用的诸多条件，因此农村地区在利用可再生能源方面具有得天独厚的优势。具体的技术方案如下：

1）生物质固体压缩燃料和清洁炉灶提供主要采暖和炊事用能：在我国东北、华北大部分粮食产区和林区，生物质资源都较为丰富。可以利用生物质压缩固体燃料结合相应的采暖炉代替小型燃煤采暖炉，实测燃烧效率达到70%以上，比燃煤小锅炉热效率提高30%-40%，或者灶连炕、火墙式火炕或生物质对流炕末端技术（增加内炕体作为热烟气与空气之间的换热器，提高火炕的整体供热能力），充分利用炊事余热解决冬季采暖需要，来代替目前的燃煤土暖气。按照节能农宅的采暖负荷，北方地区农户平均需要2~3 吨生物质压缩燃料即可满足冬季采暖用能需求。对于炊事用能，可以另外配置1台小型生物质固体成型燃料炊事炉，由于燃烧效率大大提高，平均每户每年只需要0.5~1吨生物质压缩燃料。目前，市场上已经开发出能综合考虑农户实际需求、炊事习惯、应用方便的新型生物质颗粒燃烧器，既能高效地满足炊事和生活热水用能的需要，又不需改变农宅既有的“大锅大灶”炊具结构，和传统生物质直接燃烧相比，炊事效率从不到20%提高到35%，PM2.5、CO等主要污染物排放降低了80~95%，并且能够实现自动点火、火力调节、手动续料，方便了农户使用，深受农户欢迎。

2）利用太阳能解决生活热水及部分采暖用能：相对于生物质能源来说，太阳能是更加易得的清洁能源。采用户用太阳能热水器提供生活热水，成本低，效果好，技术成熟，使用方便，目前在农村地区已经大量应用。而就太阳能采暖来说，由于太阳能具有不连续性、不稳定等特点，当太阳能无法满足室内采暖要求时需要其他能源进行补热。已有一些地区尝试建立户用小型太阳能热水系统对建筑进行采暖，但由于系统成本较高、系统较为复杂、运行维护等方面的问题，推广效果不好。需要进一步完善或研发符合农村住宅特点、经济便捷的太阳能采暖方式。例如，太阳能空气集热采暖系统由于其系统简单、运行维护方面、初投资以及运行费用低、不存在冻结问题，与被动式太阳能利用相结合，可以承担有太阳时的全部采暖负荷。在晚上、阴天或太阳不足时，则可以在生物质压缩燃料炉、节能炕灶、电热毯等多种形式中选择一种进行补充。

3）充分发挥不同地区的资源优势，争取实现村级能源全供给甚至能源输出：除了大力倡导上述以能源自给自足、清洁利用为主要特点的无煤村，对生物质、太阳能、小水电资源特别丰富的地区，不仅要满足本村居民的各种用能需求，还可以进一步开发利用，实现村级能源向临近的镇、甚至小城市的输出。例如在东北、内蒙等生物质富集地区利用剩余的生物质制作生物天然气或固体成型压缩燃料，补充当地镇、甚至城市能源供应，既减少了传统常规能源的使用，还能提高农户的经济收入，使秸秆薪柴等从废弃物真正变为农户手中的“宝物”。

（3）宜居特征：农宅需要满足与农村地区居民相适应的热舒适要求，同时避免由非清洁用能引起的室内外空气污染及环境恶化。

农村固体燃料使用水平低，以粗放低效燃烧为主，炉灶各种污染物排放大，其中小型煤炉PM2.5排放因子为城镇大型燃煤锅炉的10倍以上。以北京市为例，农村散煤和生物质直接燃烧产生的PM2.5排放总量高于“煤改气”之前四大燃煤电厂和集中锅炉房的排放总量，应成为大气污染治理的重点。农户使用固体燃料作为炊事和采暖燃料时，容易造成严重的农宅室内空气污染，且冬季室内空气污染程度要高于夏季。农户小范围内密集燃烧固体燃料所产生的污染排放会造成区域性PM2.5室外背景浓度升高，加重小范围内的雾霾风险和程度。

综上，在我国北方农村地区的清洁供热应该从可行性出发，不仅首先要在技术上使其具备实施的可持续性，还必须在管理上科学规划，从各个地区的实际情况出发，制定全面合理的方案并贯彻实施。也需要在政策上进行合理的设计和扶持，保证农民、企业和国家都能够积极地参与进来。