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产业报告2021丨发展趋势与政策建议:一、清洁供热行业发展趋势之牢牢把握时代低碳发展脉搏,突出“清洁绿色”

发布者:CHIC | 日期:2022-02-14 | 来源:CHIC | 阅读:780

第六篇 发展趋势与政策建议

一、清洁供热行业发展趋势

2.牢牢把握时代低碳发展脉搏,突出“清洁绿色”

当前世界,低碳发展已经成为了时代主题。我国能源消费总量从2005年的26.14亿吨标准煤持续上升至2019年的48.70亿t(如图6-1)。煤炭消费量占我国能源消费总量从2005年的72.4%持续降低至2019年的57.7%,石油从2005年的17.8%升高至2019年的18.5%,天然气从2005年的2.4%稳步升高至2019年的8.1%。工业、交通、建筑是主要的用能板块,而供热行业又是建筑业的耗能大户。与国家的能源结构类似,北方供热的热源也以煤炭为主。在低碳发展的时代背景下,供热行业在“十四五”期间将积极消纳低碳热源,降低行业综合碳排放。

图 6-1 2005年-2020年我国能源消费总量及结

(1)可再生能源的开发利用大步向前

截至2020年底,我国风电装机2.81亿千瓦,光伏装机2.53亿千瓦,水电装机3.7亿千瓦,可再生能源发电装机达9.34亿千瓦[(2020年12月21日,中国国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书)。截至2020年底,全国生物质装机2952万千瓦,其中垃圾焚烧发电装机1533万千瓦,农林生物质发电装机1330万千瓦,沼气发电装机89万千瓦( 2021年2月3日,中国产业发展促进会生物质能产业分会发布《2020年全国生物质发电运行情况简报》)。2019年,国家电网经营区域新能源利用率为96.8%,比上年提高2.7个百分点,新能源发电量及其利用率比上年双提升;调峰弃水电量比上年减少12.1%。南方电网经营区域弃风率、弃光率均为0.2%;云南弃水电量减少90%。新能源消纳情况持续好转。

众所周知,我国胡焕庸线以西地区煤炭和油气资源丰富,以东地区负荷集中。为了解决长距离输电损耗高的问题,国家电网创新开发了特高压直流输电技术。未来的可再生资源开发是否仍要走“西电东送”的道路?在补贴退坡的背景下,风电、太阳能发电技术快速发展,转换率不断提高,发展模式也正由单一化、集中化向多元化、综合化加速转变。源网荷储进一步协同规划,风电、光伏发电将是集中式与分布式开发并举,特别是沿海地区的海上风电和中、东部地区的分布式光伏开发利用。

2021年1月27日,国家能源局发布了《关于因地制宜做好可再生能源供暖相关工作的通知》。一是要求各地在区域能源规划中应当将可再生能源供暖作为一项重要内容,根据当地资源禀赋和用能需求推广可再生能源供暖技术,支持建设可再生能源与其他供暖方式相结合的互补供暖体系。二是关注城镇供暖体系和热力管网的规划设计和改造,根据可再生能源的特点优化设计供热管网。三是提出做好可再生能源供暖与乡村振兴战略规划的衔接,将可再生能源作为满足乡村取暖需求的重要方式之一。

在“十三五”期间,农村地区清洁供热改造主要为热源清洁化改造,并以“煤改气”和“煤改电”为主要推进路径,其他形式的清洁热源供热仅有少量的示范工程,尚未深入研究和推进。多个省份在制定本地区国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标时,都明确提出要大力发展可再生能源,推动能源消费结构调整。可以预见的是,“十四五”期间,可再生能源将在我国能源结构占据更大比例,在供热的热源结构中也将占据更大比例。农村地区与城市地区相比最大的优势之一便是人均可利用空地面积大。风、光、生物质、地热等可再生能源共有特点之一是能量密度小。因此,农村地区的优势与可再生能源的特点可以很好契合。

西方国家的能源结构从“煤炭为主”时代经历了“油气为主”时代进入现在的“可再生能源为主”时代。许多专家都认为,中国不应该也不能走西方国家的“老路”,应该跨过“油气为主”时代直接进入“可再生能源为主”的新型电气化时代。结合北方地区清洁取暖工作的“去散煤”初心,在具有得天独厚的条件的农村地区优先推广可再生能源取暖和供能体系现代化更加具有正当性。应该把农村地区的可再生能源摆在一个突出的位置,从气候变化、能源革命的高度看待农村地区建筑用能的发展问题,彻底转变用清洁煤兜底的旧思想。积极引导农村建筑用能结构由简单对标城市用能结构向真正适合农村的高可再生能源比例调整。

(2)进一步深挖余热供暖潜力

北方供暖地区城镇现有集中供热面积约131亿平方米,城市集中供热面积约110亿平方米,集中供热率约85%。截至2019年,我国运营的热水管网达48.8万千米,其中一次网12.4万千米,庭院管网36.4万千米,北方县级和以上城市管网普及率超过90%。中国各级政府把城镇热网看作是基础设施建设,几十年的持续投资,中国北方是世界上热网最普遍的地区之一。城市集中供热是城镇清洁供热的主力,大量成熟的热网是北方城市清洁供热改造的基础所在,热源的清洁化则是北方城市清洁供热改造的关键所在。

人对采暖季室内温度的要求在20℃左右,理论上来说高于20℃的介质都是可以用来供暖的。根据吴仲华教授提出的“温度对口,梯级利用”原则,建筑供暖就应该选择低品位能源。图6-2是北方城镇供热中不同热源的占比情况,从2016年底到2018年底燃煤锅炉的比例在降低,可再生能源供暖在整个热源结构中有了一席之地。尽管热源结构看似越来越丰富,但煤和气仍然占绝对主导地位。未来的燃煤供暖锅炉将陆续关停,火电的定位也将从“主力电源”转变为可再生能源发电的调峰电源。

图 6-2 北方城镇供热热源结构

国家发展改革委和住建部在2015年发布《余热暖民工程实施方案》中指出,工业低品位余热供暖的热源成本远低于燃煤和天然气供暖,在经济和技术上均具有较好的可行性。实施余热暖民工程,推进具备条件的地区集中回收利用低品位余热资源用于供热,可以降低供热成本,大幅提高能源利用效率,减少煤炭消耗和污染物排放,是一项重要的民生工程。2018年6月,中共中央、国务院在《关于全面加强生态环境保护,坚决打好污染防治攻坚战的意见》中鼓励利用余热作为清洁能源取暖,大力推进散煤治理和煤炭消费减量替代。

热电厂余热和低品位工业余热,应作为北方大部分城镇地区的主要供热方式。绝大多数城市现状大型热电厂和周边工业企业仍然存在大量余热尚未得到利用,这些余热潜力巨大,利用成本非常低,是需要优先挖掘的。据清华大学建筑节能中心测算,北方集中供热地区的低品位工业余热约为40亿吉焦,若能回收30%,即可满足60亿平方米的建筑基础热负荷。城市现有的余热资源往往距离市区较远,经过技术手段高效回收后,再通过长输热网输送至城市。采用大温差余热供热技术,即便输送距离200千米,供热成本也低于天然气锅炉供热。

充分利用已有的集中供热管网,进一步扩建跨区域热网。以热电联产余热和工业余热为基础,通过跨区域热网,形成城镇供热的基础负荷,为70%~80%的城镇建筑提供基础负荷。用小型天然气锅炉在末端调峰,补充严寒期的热量,并作为备用。经过调峰,北方城市只需要150亿立方米天然气+200亿千瓦时电力,即可解决110亿平方米建筑供热。

推动燃煤热电联产“热电协同”技术的发展,使其同时承担供热和电力调峰的功能,成为“灵活电源”。实施“热电解耦”改造,突破传统“以热定电”的运行模式,在承担原有的发电调峰职责的同时不降低电厂的供热能力,从而增加可再生能源的消纳量,进一步减少弃风弃光现象。

对于紧邻电厂和大型工业区发展起来的工业型县镇,同样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。

深挖余热供暖潜力,并不是北方城镇地区清洁供热的唯一标准答案。对于无条件接入城市热网的少部分建筑,可以通过土壤源热泵、空气源热泵以及分散的燃气壁挂炉供热等方式解决供热问题。

(3)做好南方地区供热工作

截至2020年底,全国可再生能源发电装机容量9.3亿千瓦,比2012年增长14.6个百分点,占总装机容量的42.4%。2020年,可再生能源发电量2.2万亿千瓦时,占全社会用电量的29.5%,比2012年提高9.5个百分点。单位发电量二氧化碳排放从2005年的约860克/千瓦时降低至2019年的约577克/千瓦时。随着清洁能源发电占比的持续提高,单位发电量的碳排放仍将持续降低,这为电供暖市场快速发展创造了先决条件。

南方地区冬季气温低、雨水多、湿度大,人民群众普遍体感阴冷,难以忍受。随着我国人民生活水平的提高,南方地区供暖的需求在持续提升。但是南方推进供暖不能简单照搬北方供暖的路子,而要充分尊重不同区域群众生活习惯和城乡差异,因时因地制宜,实行城乡分开、新老小区分开、建成区与规划区分开,通过统筹谋划,科学选择,综合施策,打好“组合拳”。应研究建立科学合理的成本分担机制,可以按照“国家出一点、地方筹一点、企业掏一点、个人补一点”的原则和思路促进采暖设备消费市场蓬勃发展,而消费者应当支付设备运行费用,通过经济手段促进行为节能。

南方地区的建筑形式、用能习惯、气候条件决定了供暖方式应以电供暖设备为主。电供暖设备可以分为两类,一类是电热膜、发热电缆、蓄热式电暖气等电直热设备,另一类是以电力为驱动力的各种热泵型供暖设备,比如空气源热泵热风机、地源热泵、水源热泵等。电直热设备舒适性较好,不存在水系统“跑冒滴漏”的问题,还兼具美观性。不同设备都有独立的温度控制器,用户可以自行调节,起到行为节能的效果。电供暖设备计费方式成熟,很容易智能化,有利于后期监测和智能调控。电直热是将高品位的电能1:1地变成低品位的热能,因此适用于使用时间短、供暖负荷小的建筑(如节能建筑)。从节能角度看,热泵型供暖设备能效高(供热季节能效系数可到3或更高),与电直热设备相比可以降低电耗60%,并且同一台设备能够兼顾冬季取暖和夏季空调降温的双重作用,其关键点是要进一步提升冬季取暖的舒适性、实现智能除霜、加强用户感受等,因此传统的冷暖型空调仍有较大的技术提升空间。对于中小城镇,可以选择工业余热进行供暖,如果没有余热资源,可以选择分布式电供暖设备。鼓励空气源热泵、污水源热泵的使用;可以配合峰谷电价差异政策鼓励相变蓄热电供暖设备的推广。




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