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因地制宜优选清洁取暖技术路线

北极星电力网新闻中心  来源:能源研究俱乐部  作者:赵文瑛  2019/11/26 9:19:35  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 清洁供热 煤改电 煤改气

北极星火力发电网讯:北方地区冬季清洁取暖是国家重点关注的一项民生工程,是党中央、国务院的一项重大决策部署,是保障百姓温暖过冬、减少环境污染、打赢蓝天保卫战的重要举措。2017年12月,国家发展改革委、国家能源局等十部门联合印发了《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》(以下简称《规划》),全面推进北方地区清洁取暖工作。近年来,国家和地方高度重视清洁取暖工作,建立了良好的组织机制、工作机制,制定了推动清洁取暖的一系列政策,包括价格政策、补贴政策、金融政策等,出台了相关行业标准,大大促进了清洁取暖技术和产业的发展。

(来源:微信公众号“能源研究俱乐部”  ID:nyqbyj  作者:赵文瑛)

01前两年成效显著


经过2017~2018年、2018~2019年两个采暖季,北方地区清洁取暖工作总体进展顺利、成效明显。根据国家能源局2019年9月相关数据,截至2018年底,北方地区冬季清洁取暖率达到了50.7%,略高于《规划》2019年清洁取暖率50%的中期目标,相比2016年提高了12.5个百分点,替代的散烧煤约1亿吨,超额完成《规划》中散煤消减7400万吨的中期目标,反映出近两年清洁取暖的推进力度很大。

“2+26”重点城市作为京津冀大气污染传输通道城市,且所在省份经济实力相对较强,清洁取暖工作推进更快、力度更大。“2+26”重点城市清洁取暖率已达到了72%,明显高于全国平均水平,其中城市地区清洁取暖率达到96%,县城和城乡接合部的清洁取暖率达到75%,农村地区清洁取暖率是43%,均超额完成《规划》中期目标。

根据统计,清洁取暖政策实施以来,北方地区十五个省(区、市),散烧煤消费大幅下降。减排二氧化硫78万吨、氮氧化物38万吨、挥发性有机物14万吨、颗粒物153万吨,可以说清洁取暖对大气主要污染物减排贡献显著,是北方地区大气污染物减排的一个很重要抓手。近两年,北方地区秋冬季的雾霾天数下降、空气质量达标天数逐年增加,特别是京津冀地区的空气质量改善更加明显。北方农村地区得益于“煤改气”“煤改电”等清洁取暖工作,切实改善了居住环境,提高了生活品质,促进了美丽乡村和生态文明建设,人民群众的获得感、幸福感、安全感显著提升,如部分地区农户反映通过清洁取暖,实现了“气做饭、电取暖”,大大提高了生活品质。

按照热源不同,清洁取暖技术路线可以分为清洁燃煤集中供暖(包括超低排放热电联产和超低排放燃煤锅炉供暖)、天然气供暖、电供暖、可再生能源供暖(包括太阳能、生物质、地热供暖)、工业余热供暖等几种类型。目前北方地区清洁取暖主要是依靠清洁燃煤集中供暖,供暖面积占一半以上,其次是天然气供暖,面积约占三成,再次是电供暖,目前总体规模还不大,可再生能源供暖和工业余热供暖占比均较低。

前两年的清洁取暖工作取得了显著成效,并且通过部分城市的试点和示范,积累了良好经验,比如河南省鹤壁市推进农房节能改造,热源侧和用户侧齐头并进,因地制宜确立“补初装不补运行”的补贴机制。但是,推进过程中也出现了一些问题,比如天然气保障问题、安全隐患问题、地方财政补贴压力大难以持续问题等,这些问题都需要在今后推进过程中加以解决或避免,对今后的工作提出了更高要求。

02今后三年清洁取暖任务艰巨

前两年北方地区清洁取暖率提高了12.5个百分点,年均增加6.3个百分点,按照《规划》2021年清洁取暖率达到70%的目标,今后三年北方地区清洁取暖率需要提高19.3个百分点,年均增加6.4个百分点,每年增加幅度更大,总体任务更艰巨。

今后三年清洁取暖的推进不仅要解决或避免前面出现的问题,同时也要注意可持续性的问题,逐步建立长效机制,避免后期“返煤”,这就要求今后三年清洁取暖工作的推进既要保持速度也要提高质量,既是攻坚战也是持久战,既要有决心也要有恒心,需要付出更为艰巨、更为艰苦的努力。

后三年任务的艰巨性主要体现在以下三个方面。

(一)部分地区增长潜力小。清洁取暖政策实施以来,部分地区尤其是第一批12个试点城市和“2+26”重点城市推进迅速,部分城市率先达到或接近2021年《规划》目标。比如,北京市目前城镇地区清洁取暖率已达到100%,农村平原地区也基本完成清洁取暖改造工作,未来主要是城镇采暖建筑面积(清洁取暖面积)自然增长和部分山区居民的改造工作;第一批试点城市城镇地区、农村地区清洁取暖率已基本达到2021年《规划》目标,清洁取暖面积增加潜力也不大;“2+26”重点城市城区清洁取暖率已达到97%,县城和城乡接合部也接近2021年目标,城镇地区清洁取暖面积增加潜力也较小。因此,改造条件较好、经济实力较强的部分地区已完成大量的改造工作,未来清洁取暖面积增长有限,可以说容易的、好干的已干的差不多,剩下的都是“难啃的硬骨头”。

(二)农村地区推进难度大。目前,农村清洁取暖90%以上都是采取“煤改气”或“煤改电”,农村地区燃气管网条件普遍较差,配电网网架较弱;农村房屋结构普遍简易,保温效果较差,建筑能效较低,能源浪费严重;受“煤改气”“煤改电”成本制约,农户使用意愿较低;农村“煤改气”“煤改电”点多、线长、面广,农村留守老人、小孩多,安全意识较弱,存在安全隐患,农村清洁取暖设备存在质量隐患,后期维修成本较高。这些因素都导致农村地区推进清洁取暖工作难度较大,前两年农村地区新增清洁取暖面积约占清洁取暖总新增面积的1/4,而后三年这一比例将提高到约1/2,即后三年清洁取暖工作有一半是在农村地区。

(三)地方财政补贴难以持续。清洁取暖大部分技术路线成本都较高,无论“煤改气”还是“煤改电”都需要适合的气价、电价政策,居民对政府补贴依赖性强,补贴一旦终止,极可能“返煤”,而对清洁取暖运行持续补贴,每年省、市、县三级财政补贴负担较重,个别地区市、县财政补贴已达极限,难以继续扩大补贴并且持续补贴。

上述三个因素影响着清洁取暖工作的进一步推进,因此有必要从政策、标准、实施方案等方面,从宏观到微观研究相应对策,今后清洁取暖工作既要保证顺利稳步推进又要立足长远、建立长效机制,做到高质量发展。

“不忘初心、牢记使命”,清洁取暖工作要立足于群众温暖过冬、减少大气污染,按照企业为主、政府推动、居民可承受的方针,推进过程中要坚持因地制宜的原则,宜电则电、宜气则气、宜煤则煤,根据各地资源禀赋、经济实力、基础设施等条件及大气污染防治要求,采取适宜的清洁供暖策略,在同等条件下选择成本最低和污染物排放最少的清洁取暖组合方式。因此,国家和地方相关政策、标准和规划要基于上述原则,服务于“初心”和“使命”,努力构建绿色、节约、高效、协调、适用的北方地区清洁供暖体系,为建设美丽中国作出贡献。

03因地制宜优选技术路线

按照供暖方式不同,清洁取暖技术路线可以分为集中式和分散式。集中供暖方式主要包括燃煤热电联产(超低排放)、燃煤锅炉(超低排放)、天然气锅炉、电供暖(蓄热电锅炉、热泵集中供暖等)、地热供暖(中深层地热、地岩热等)、生物质锅炉、工业余热等;分散供暖方式主要包括分户式天然气供暖、分户式热泵供暖、分户式生物质供暖等。其他还有天然气热电联产、“太阳能+”以及不同技术路线的组合方式等,但是目前在北方地区应用规模总体比较小。

不考虑政府补贴,从全社会投资角度分析,单位供热面积初投资成本包括热源投资、热网投资以及电供暖配电网(10kV及以下)改造成本;以4个月采暖季为例,估算每个采暖季单位供热面积的运行成本,包括热源成本以及人工、维护等其他成本(不含财务成本、税等),以超低排放燃煤锅炉集中供暖的单位供热面积初投资和运行成本为基准,不同技术路线的相对成本如下图。受多种因素影响,即使同一技术路线的不同项目实际成本也不尽相同,下述是基于部分案例的估算结果。

初投资成本方面,集中供暖方式中,燃气锅炉单位面积初投资低于燃煤锅炉,生物质锅炉、工业余热单位面积初投资与燃煤锅炉相当,燃煤背压机与中深层地热单位面积初投资是燃煤锅炉的1.5~2.0倍,集中式电供暖投资成本最高,是燃煤锅炉的3.5~5倍,主要是供热系统造价比较贵,配电网改造成本在总成本中占比约为15%~20%;地岩热单位面积投资成本高于中深层地热,是燃煤锅炉的2.5~3.0倍。

分散供暖方式中,燃气壁挂炉、户用生物质炉具单位面积投资成本较低,是燃煤锅炉的0.7~0.8倍;热泵供暖主要包括空气源热泵、地源热泵等,这里以空气源热泵为例分析,不考虑配电网改造成本时,分户式空气源热泵(热风型)单位面积投资成本略低于燃煤锅炉,分户式空气源热泵(热水型)投资成本较高,考虑配电网改造成本后,分户式热泵投资成本均比较高。分户式电供暖的配电网改造成本要明显高于集中式电供暖的配电网改造成本。

运行成本方面,集中供暖方式中,地岩热、工业余热供暖运行成本最低,中深层地热运行成本低于燃煤锅炉,4个月采暖季时燃煤背压运行成本与燃煤锅炉相当(采暖季达到5个月以上时,背压机运行成本要低于燃煤锅炉),其次是热泵集中供暖、蓄热电锅炉供暖、生物质锅炉供暖,运行成本是燃煤锅炉的1.2~1.4倍,燃气锅炉运行成本最高。

分散供暖方式中,分户式生物质供暖运行成本最低,仅是燃煤锅炉的0.7倍,热泵供暖与燃煤锅炉相当,壁挂炉供暖运行成本是燃煤锅炉的1.5~2.0倍。

实际运行成本受环境温度、用能习惯、房屋保温等多种因素影响,尤其是分散供暖方式方便灵活、随用随开,运行费用可以控制在较低水平。

实施方案比选中应坚持“宜集中则集中、宜分散则分散”的原则,在城市热网覆盖范围内,尽可能利用清洁燃煤集中供暖,局部区域如办公楼、酒店等可以因地制宜采取地热、生物质、电供暖等多种形式的集中供暖方式。

在农村地区,目前主要还是以分散供暖为主,需要特别说明的是,上述几种方式中,无论是从单位面积初投资还是运行成本,分户式生物质供暖都具有较低的成本,一般家庭基本能够承受,同时兼顾采暖和炊事,在北方农村地区具有较大的推广应用潜力,未来可以成为农村地区散煤替代的主要方式之一,建议作为清洁取暖可选择的方式进行推广,尤其是在非“2+26”通道城市的农村地区。

另一个角度来看,2021年农村地区清洁取暖率即使达到50%的目标,仍有另外50%的农村居民是采用散煤等非清洁取暖方式,推广分户式生物质供暖对于减少这部分散煤污染也具有重要意义,因此对于不具备“煤改气”“煤改电”基础条件以及经济承受能力较低的农村地区,分户式生物质供暖有望成为替代散煤的主要方式。

分户式生物质供暖目前面临的主要问题有:一是NOx的排放受燃料种类和炉具质量影响较大,监管难度大;二是专用炉具目前尚无统一标准,市场上产品质量良莠不齐;三是目前生物质成型颗粒价格相对较高,农村供暖就地取材,可以进一步完善上下游产业链或探索新的供热模式。为此,建议:一是主要污染物排放标准可以参考燃煤锅炉或燃气锅炉国标及地方标准;二是尽快研究制定专用炉具等相关标准,鼓励分户式生物质供暖的推广应用。

此外,近几年还出现了一些新的供热技术,比如核能供热,包括类似海阳核电热电联产的大堆供热以及泳池式低温堆供热等。经济性方面,核能供热运行成本较燃煤低,远优于燃气,与地热、工业余热供暖运行成本相当。泳池式低温堆供热低温常压运行,具有“零”堆溶、“零”排放、易退役、投资少等特点,而且选址灵活,内陆沿海均可,未来具有较大的应用潜力,尤其是在煤炭消费总量控制较严的地区,但是也面临着相关建设标准问题。

总之,清洁取暖技术路线的选择既要考虑因地制宜,又要注重成本经济。目前来看,长期运行成本对清洁取暖工作的可持续发展更为重要,如果运行费用持续较高,很可能造成“改而不用”,甚至“返煤”。因此,各地在制定清洁取暖规划或实施方案时,要根据外部条件(资源、环境、经济承受力等)对不同方案进行比选,尤其是要算一算经济账,评估长期运行的经济成本,居民是否可承受,尽可能优选出成本最低且能满足预期目标的方案。只有坚持因地制宜、加强技术方案优选和评估,不忘初心,砥砺前行,才能推动清洁取暖工作可持续发展。

原文首发于《电力决策与舆情参考》2019年11月15日第42、43期

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