首页> 资料下载 > >文章详情

产业报告2021丨清洁供热典型案例:一、案例选择原则

发布者:CHIC | 日期:2022-01-05 | 来源:CHIC | 阅读:1272

第五篇 清洁供热典型案例

一、案例选择原则

清洁供热是重大的民心工程、民生工程,自2017年实施北方地区冬季清洁取暖五年规划以来,北方地区清洁取暖成效显著。2020922日,习近平主席宣布中国努力争取2030年实现二氧化碳排放达峰,2060年实现“碳中和”清洁供暖是实现煤炭清洁高效利用的重要方面,以我国能源禀赋、结构、生产、消费和技术现状为基础和前提,因地制宜推广合适的清洁供暖路径。

近年来我国清洁供热技术取得了长足的发展,在全国各地有很多具有先进示范意义的应用案例。面对目前仍存在如散煤复燃率高、建设成效打折,技术方案科学性待提高、过度依赖财政补贴,市场化机制未建立、行业发展面临瓶颈,农宅能效提升资金投入不足、难推进,工程存在安全隐患等问题,优秀典型案例从项目概述、技术要点、建设运营模式、示范效益(经济、社会、环境效益等)、推广建议等5个方面展示案例先进性。

本篇共介绍11个具有代表性的清洁供暖典型案例,案例涉及的清洁供热技术包括热源塔热泵技术、自然能分布式供热技术、太阳能+热泵多能耦合技术、生物质燃料及配套炉具技术、生物质热电联产、智慧能源大数据等。

1.技术先进性

我国出台了一系列关于清洁供热技术路线的政策。2006年,财政部印发《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》,明确提出支持利用可再生能源进行采暖制冷,包括利用热泵技术等;国家能源局于 2007 年发布的《能源发展“十一五”规划》指出从分布式锅炉转变为集中供暖,以及新建热电联产节能标准;2013 年发布的《能源发展“十二五”规划》要求发展天然气热电联产、热力网建设等;2017 年发布的《能源发展“十三五”规划》提出推广热电冷三联供和生物质热电联产、地热能供暖、低品位余热供暖等;2020年12月21日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书,白皮书中要求按照企业为主、政府推动、居民可承受的方针,稳妥推进“煤改气”“煤改电”,支持利用清洁生物质燃料、地热能、太阳能供暖以及热泵技术应用。目前我国北方现有各项清洁供热技术包括:清洁燃煤供热、天然气供热、电制热供热、地热供热、生物质能清洁供热、太阳能供热、工业余热供热、核能供热等,不同清洁供热技术各有优劣。

(1)清洁燃煤供热

清洁燃煤集中供热指实施超低排放技术改造后,将实现超低排放标准的燃煤热电联产和大型燃煤锅炉通过热网系统向用户供热的方式。

我国接近 70% 的燃煤发电机组已经实现“超低排放”,预计到 2020 年底,大中型燃煤发电机组将 100% 完成“超低排放”改造和能效提升。统计数据表明,截至 2018 年底我国北方地区清洁燃煤集中供暖面积约为 58.95 亿平方米,均为燃煤热电联产集中供热。成本低廉是燃煤热电联产的最大优势,且清洁燃煤集中供热能够覆盖已有热力管网系统的城市集中供热地区;但其劣势也同样明显——集中供热管网难以延伸至广大农村地区。

推动“好煤配好炉”方案的实施是民用散煤燃烧污染治理过程中的一项重要举措。在我国农村地区,散煤是冬季取暖的主要燃料,占生活用煤的 90% 左右。但农村大部分地区供暖设备技术较为落后,散煤不充分燃烧导致大量颗粒物、SO2、NOx等直接排入大气,造成巨大能量浪费并加重环境污染。“好煤”指洁净型煤、兰炭等清洁煤。洁净型煤是通过将粉煤、煤矸石与农作物秸秆混合,并加入节能减排增效剂,经挤压成型后制得。因其原料中添加了节能减排增效剂,可促进硫元素充分氧化后固化在炉灰中,同时减少CO的生成。兰炭是利用神府煤田盛产的优质侏罗系精煤块烧制而成,固定碳高、化学活性高,灰分、硫、磷等杂质含量低,是与优质无烟煤排放接近的清洁煤。“好炉”指经过技术改造后的高效节能炉具。“好炉”需要与对应燃料配套使用,如洁净型煤+解耦炉具等。据炉具行业 2017 年调查数据,我国1.6亿户农村居民家庭中,燃煤取暖约占41.3%,散煤用量约2亿吨。全国供暖炉具市场容量达1.86亿台,商品化炉具市场保有量约1.2亿台。我国北方多地已开展洁净型煤、兰炭等清洁煤及相关配套高效节能炉具的推广。

(2)天然气供热

天然气供热指以天然气为燃料,利用脱氮改造后的燃气锅炉、燃气热电联产等进行集中供热和利用燃气热泵、壁挂炉等进行分散供热。与燃煤供热相比,天然气供暖热效率更高,烟尘及SO2的排放量更低;与电制热供热相比,天然气供热经济性更好。燃气-蒸汽联合循环冷热电联供系统为该技术的典型代表之一。

随着“煤改气”清洁供暖的稳步推进,天然气需求量大增,2019年我国天然气进口量约1373 亿立方米,对外依存度仍为45.2%,其供应保障能力较弱。再者,由于天然气管道铺设非常复杂,成本较高,一旦受到破坏将对周边环境及人们的生命财产安全造成极大危害。因此天然气管网覆盖范围相对较小,很多农村地区仍然无法到达。

(3)电制热供热

电制热供热指利用电能,使用普通电锅炉、蓄热电锅炉、电锅炉+水蓄热、电锅炉+相变蓄热等集中供热方式,以及发热电缆、电热膜、碳晶、热轨、碳纤维、直热式电暖器、蓄热式电暖器等分散供热方式,还包括各类电驱动热泵等方式进行供热。

与燃煤供热及燃气供热相比,电制热供热布置灵活,且用户端无污染物排放,适用于热力管网、天然气管网难以覆盖的农村地区。当前,空气源热泵、蓄热式电暖器等已成为“煤改电”清洁供暖政策推广的主流产品。然而,我国北方农村地区户均电网线路容量只有2—3千瓦,而普通型家用电制热储热供热装置需达到9—10千瓦,大规模高压电制热储热供热系统则需达到几百千瓦甚至几兆瓦,这就涉及大规模的农村电网增容改造,以及房屋保暖改造等基础设施建设,将导致电制热供热成本较高。

(4)地热供热

地热供热指使用换热系统提取地热资源中的热量向用户供暖,可作为集中式或分散式供热热源。按照埋存深度和温度等级,地热供热可分为浅层地热资源、水热型地热资源和干热岩型地热资源。目前,浅层和水热型地热能供热(制冷)技术已基本成熟。浅层地热能采用热泵技术提取热量,水热型地热能通过人工钻井或天然通道开采利用,干热岩型地热能开发尚处于起步阶段,我国2012年才启动关于干热岩热能开发与综合利用技术的专项研究。地热与调峰锅炉联合供热系统是地热供热的典型方式。

(5)生物质能清洁供热

生物质能清洁供热指利用生物质原料及其转化燃料在专用设备中清洁燃烧供热的方式,包括排放达标的生物质热电联产和大型生物质锅炉等集中供热,以及中小型生物质锅炉等分散供热。

我国生物质能清洁供热技术发展还处在初期。截至2018 年底,我国北方地区生物质能清洁供热面积达6.4亿平方米。我国农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物等生物质资源丰富,每年可供能源化利用约4亿吨标准煤,因此发展生物质能供热具有较好的资源条件。但是,我国中小型燃煤供热锅炉数量较多,清洁取暖替代任务较重。生物质能供热在终端消费环节直接替代燃煤有较大的发展空间,如生物质固体成型燃料高效燃烧供热、沼气燃烧供热和村镇微型生物质热电联产供热等。

(6)太阳能供热

太阳能供热指利用太阳光热能,借助太阳能集热装置,配合其他稳定性好的清洁供暖方式向用户供暖。太阳能供热可分为主动式和被动式。根据热媒不同,主动式太阳能供热可分为太阳能空气供热和太阳能热水供热两种类型。太阳能空气供热主要针对单层、闲置农房,其系统启动快、耐冻,但效率低。太阳能热水供热是从太阳能生活热水基础上发展而来,系统效率高、易安装,但控制不当易发生冻害、过热等问题。被动太阳房是被动式太阳能供热的典型代表,20世纪80年代初就已在北方地区广泛应用。

太阳能供热具有使用寿命长、应用场景广泛等特点;在同等供热情况下,可节约 40%~60% 的能源成本。目前,集中式太阳能区域供热是国际发展的趋势和方向。预计到2021 年,我国太阳能供热面积将达5000万平方米。太阳能储热式多能互补供热系统是太阳能供热的典型代表之一。

(7)工业余热供热

工业余热供热指回收工业生产过程中伴生的余热经换热装置提质后进行供热的方式。与燃煤供热、天然气供热、电制热供热相比,工业余热供热在技术及经济上均具有较好的可行性。但工业余热种类繁多,其数量和形态在时间或空间上也常具有不确定性,且囿于传统余热回收技术水平,难以被高效利用。储热技术的优势恰恰能够缓解能量供需双方在时空、强度与地域上不匹配的矛盾。将储热技术与工业余热清洁供热技术有机结合,可进一步提升余热转换效率。可移动式工业烟气余热储热供热是该技术的典型代表之一。

(8)核能供热

核能供热指以核裂变产生的能量为热源的集中供热或分散供热。目前,核能供热主要有两种方式即低温核供热和核热电联产。低温核供热已形成池式供热堆和壳式供热堆两种主流技术,单个模块供热能力在200 兆瓦左右,可满足400万平方米用热需求;核热电联产的综合能源利用率可达80%,单台1100兆瓦电力机组供热能力超过2000兆瓦,供热面积达5000 万平方米。NHR200-Ⅱ型低温堆热电联产系统是该技术的典型。

2.示范引领性

“碳中和”目标的提出,原来的能源转型目标势必要做出相应调整。“十四五”和中长期规划应当对能源消费和碳排放指标做出更为严苛的约束。对清洁供热而言,应通盘考虑,既要考虑热源供给的持续性和稳定性,又要依据技术和经济可行性比较技术的成熟度、能源利用效益、使用寿命等因素。在市场配置资源发挥主导作用的条件下,应减少不计成本推进和实施项目的情形,要将建设、运行和管理成本作为重要考虑因素。

从热源看,强调可再生能源发展与煤炭的清洁高效利用。

“十四五”时期,能源领域要重点谋求五个方面的新突破,其中,“着力推进清洁低碳转型:壮大清洁能源产业、推进煤炭清洁高效利用”位列第二。“十三五”前三年,可再生能源增量在全国能源、电力消费增量中分别占40%、38%,可再生能源在能源转型中尚处于增量补充阶段。到2025年,我国可再生能源占一次能源消费比重将达17%左右,可再生能源发电量占全社会用电量比重将达到32%左右。2020年4月9日,《国家能源局综合司关于做好可再生能源发展“十四五”规划编制工作有关事项的通知》中明确指出,可再生能源发展“十四五”规划重点要优先开发当地分散式和分布式可再生能源资源,大力推进分布式可再生电力、热力、燃气等在用户侧直接就近利用,结合储能、氢能等新技术,提升可再生能源在区域能源供应中的比重。2020年12月21日发布的《新时代的中国能源发展》白皮书中列举的一系列事实和数据表明,党的十八大以来中国能源生产和利用方式发生重大变革,基本形成了多轮驱动的能源稳定供应体系,全面推进能源节约,以能源消费年均2.8%的增长支撑了国民经济年均7%的增长。清洁能源占能源消费总量比重达23.4%,比2012年提高8.9个百分点,水电、风电和太阳能发电累计装机规模均位居世界首位。中国已经建立了完备的水电、核电、风电和太阳能发电等清洁能源装备制造产业链,有力支撑清洁能源开发利用。越来越多的清洁能源不仅可以用于发电,还可以直接实现清洁供热。

从技术看,充分利用一切可利用能源,包括太阳能、地热能、风能、生物质能、工业余热等,实现低温供热及清洁燃烧。

2019年,清洁炉具兜底作用显现,随着各地招标采购,炉具行业迎来回暖,炉具生产企业1000家左右,年产炉具240万台,总销量280万台(含上升库存),全年产销量远超过去两年总和。

从用户侧看,坚持实事求是,尊重城乡差距,从用户需求出发,选择最适合的技术路线、热源及商业模式。

美好生活的诉求对用能多元化提出更高要求。典型案例的示范性表现在创新更有发展优势的多能互补方案,保证环保效果,降低成本提升效益。只有降低建设和运行成本,降低用户费用负担,才会受到用户和政府的青睐。

3.效益综合性

典型案例均实现了环境、社会、经济的综合效益。

环境效益:不同热源供热系统对环境影响的程度不同,需要在同一个供热周期内开展,不仅要考虑 CO2、SO2、NOx 等污染物的影响,还要考虑构成系统或装置的各个组件自身材料对环境的影响(如组件自身材料材质是否有毒有害、是否可循环利用等),才能测算出系统或装置的单位环境影响因子。

社会效益:清洁供热是重大的民心工程、民生工程。随着全国人民生活水平的提高,对改善居住环境热舒适度的诉求不断增加;推进安全、清洁、节能环保、舒适的清洁供热工程,让群众有个冬暖夏凉的居住环境;提高群众的满意度和获得感具有重大意义。

经济效益:在推进清洁供热工程、解决散煤燃烧污染环境问题的同时,必须保障用户经济可承受。北方部分地区煤改后,清洁供暖价格超出农民可承受能力范围。大规模清洁供热项目的建设投入能拉动经济增长,节约能源和资源。

4.模式推广性

对于推进北方地区清洁供暖,国家相关部门提出了“因地制宜,多能互补”的原则,即“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤、宜热则热”。清洁供热是一个涉及热源多元化、用热高效化、全程清洁化、成本可承受、管理智能化、室温适宜化的系统工程。相关各地从保证热源稳定性出发,利用污水/河水源热泵、浅层地热能、空气能、低品位工业余热、生物质能、太阳能、电能、天然气能等清洁热源,探索形成了多源互补、清洁利用燃煤、冷热联供等不同的散煤供热替代模式。典型案例的模式不能照搬照抄,要考虑建设地的能源资源实际情况也要保障后续项目的可持续性。清洁供热方式的选择不仅要从本地能源资源现状出发,还必须考虑到能源供应保障的安全问题,要在能源结构上保持多元化,避免单一能源带来的风险。在北方地区清洁供暖工作稳步推进的环境下,我国新技术和新模式日渐丰富,清洁供热正逐步向多元化发展。

例如,在以燃煤热电联产供热为主导的地区,一方面实施热电厂超低排放治理和能效提升技术改造,实行煤炭清洁燃烧、控制热电排放总量,推行热电解耦和深度余热回收技术等;另一方面面对分散供热设施进行环保、节能技术改造,实现减排增效。

5.项目持续性

清洁供热改造是一项系统工程,清洁供热项目也涉及热源应用的全产业链。清洁供热推进工作中面临的一大问题是工程和产品质量存在隐患,售后服务亟待提高。受政策红利影响,许多地区的设备生产、供应、工程建设等企业鱼龙混杂,企业降低配置或服务规格,质量隐患较大。

北方地区冬季清洁供暖是重大的民生、民心工程,国家及各地政府以多种形式投入大量补贴。清洁取暖涉及热泵、壁挂炉、清洁燃烧炉具等取暖设施购置、配套管网和电网建设改造、建筑节能改造等多个方面,大量的补贴资金及前期投资给地方财政带来不小的压力,使后续补贴难以维系,运营成本也对清洁供热企业提出了挑战,企业运营压力加大,售后无法保障,项目的持续性无法实现。

优质的服务在供热管理过程中不仅可以提高服务企业的管理品质,还能够提升物业服务企业价值升值。这可以体现在定期的设备维护保养、完善及时的客户服务、专业高效的热费收缴团队等诸多方面。选择优秀的物业企业为伙伴,就要充分调研其信用资质和运营能力,采用招标制、淘汰制,满足用户多样化需求。


CHIC官方微信

扫码关注公众号