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清華大學(xué)付林:“2+26”城市清潔供熱實(shí)現(xiàn)近零排放的構(gòu)想

  2017年,十部委推出了清潔取暖規(guī)劃,其中較為核心的是“2+26”城市。這些地區(qū)有三個(gè)特點(diǎn):污染尤為嚴(yán)重,排放要求尤其嚴(yán)格,對(duì)于清潔供暖的實(shí)施尤為迫切。

  基于此現(xiàn)狀才提出了針對(duì)“2+26”城市、共50億平米建筑面積的清潔供暖規(guī)劃,其中城市37.5億平米,“煤改氣”規(guī)劃為60%,“煤改電”規(guī)劃為15%,清潔燃煤20%,這就需要天然氣供熱30.4億平米,電采暖7.6億平米,燃煤供熱10億平米,剩下2億平米由地?zé)?、工業(yè)余熱、生物質(zhì)能和太陽能提供。

  我們看到,“煤改氣”有60%的比例,天然氣供熱占大頭,這就帶來了“煤改氣”到底怎么改的問題。

  “煤改氣”有天然氣鍋爐和天然氣電熱聯(lián)產(chǎn)兩種方法,結(jié)合京津等地實(shí)施經(jīng)驗(yàn)來看,存在成本高、氣源保障有困難、仍存在污染等問題。

  所以,我認(rèn)為,合理的天然氣應(yīng)用方式是調(diào)峰:

  一是給集中供熱網(wǎng)調(diào)峰,緩解運(yùn)行成本高的問題,還要根據(jù)情況考慮燃?xì)忮仩t,但一定要合理、有節(jié)制。

  二是在給電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰,調(diào)峰的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱,這些熱量可以回收利用。這種回收利用天然氣給電網(wǎng)調(diào)峰時(shí)產(chǎn)生的熱能,可能是將來推廣的好模式。

  在“煤改電”方面,有三種模式:

  一是電直熱,但由于能源浪費(fèi)及邊際成本高,我認(rèn)為,這種模式并不可取,需要慎之又慎。

  二是水源、地源熱泵,受資源條件限制,要理性推廣。

  三是空氣源熱泵,這種方式適合分散建筑用戶,例如在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。并且在一定程度上,都需要政府的補(bǔ)貼。

  目前的方案實(shí)施上都有一定局限性,還有沒有更加清潔、經(jīng)濟(jì)、高效的取暖方式?

  我認(rèn)為,余熱利用是一個(gè)主流的供熱方式,我們可以將現(xiàn)在浪費(fèi)著的資源利用起來。

  工業(yè)余熱的溫度大部分在30-40攝氏度,溫度低、不能直接供熱,但如果用作熱泵的低溫?zé)嵩矗臏囟冗h(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣源、水源等,會(huì)讓熱泵更加高效,節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)性顯著。

  首先,在運(yùn)用合理的情況下,耗電只是常規(guī)熱泵的三分之一;其次,成本維持在較低水平,與燃煤相當(dāng),運(yùn)行成本僅為10-15元/GJ,考慮投資后的綜合成本在30-50元/GJ之間;最后,余熱回收全部采用電驅(qū)動(dòng),即電+余熱,可以說當(dāng)?shù)嘏欧艦榱恪?br />
  有人問,規(guī)劃里提到的熱電聯(lián)產(chǎn)和以鍋爐為主要形式的燒煤,與利用余熱有沒有矛盾?

  我認(rèn)為兩者沒有矛盾,其實(shí)利用余熱多數(shù)時(shí)候就是利用燃煤排放出來的余熱,其實(shí)它本身也是熱電聯(lián)產(chǎn),只是叫法不同,并且,目前熱電聯(lián)產(chǎn)的模式也正在發(fā)生變化,“以熱定電”逐步改為了“以電定熱”,或稱“熱電協(xié)同”。

  再看農(nóng)村清潔取暖路線,由于燃?xì)夤艿劳顿Y大、燃?xì)獬杀靖叩痊F(xiàn)實(shí),目前“煤改氣”路線難以推廣,而在“煤改電”方面,空氣源熱泵應(yīng)用較多,特別是熱風(fēng)型,但是取暖成本問題并沒有得到解決。

  農(nóng)村地區(qū)是否也可以考慮余熱供熱?這涉及到集中供熱的問題。

  在“2+26”地區(qū),人口密度較高,農(nóng)村分布較為均勻,該地區(qū)電力和工業(yè)發(fā)達(dá),工業(yè)余熱量大,分布廣。此外,目前長輸供熱技術(shù)使管網(wǎng)輸送能力大幅度提升,余熱利用成本降低,余熱源和長輸管網(wǎng)以及擁有集中供熱的城市周邊輻射半徑在20公里以內(nèi),可以覆蓋大多數(shù)農(nóng)村。

  再來算一筆賬,通過對(duì)比余熱供熱、空氣源熱泵熱水機(jī)、空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)、蓄熱式電采暖、燃?xì)獠膳瘞追N方式后發(fā)現(xiàn),余熱供熱的總投資及邊際運(yùn)行成本都是最低的。

  基于此,我認(rèn)為可以有更合理的解決方案:對(duì)于50億平米供暖需求,有41.2億平米(其中農(nóng)村6億平米)采用區(qū)域供暖,其中,電廠余熱25億平米,工業(yè)余熱3億平米,燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)5億平米,天然氣調(diào)峰8.2億平米(20%燃?xì)庹{(diào)峰)。

  計(jì)算后得出,這一方案比原規(guī)劃方案運(yùn)行成本減少72%,比原方案減排78%,減少天然氣用量320.5億立方米,不增加建設(shè)燃?xì)鉄犭姀S,比現(xiàn)狀減少天然氣用量160.5億立方米。

  當(dāng)然,要做好這個(gè)工作,就需要進(jìn)行全局規(guī)劃,統(tǒng)籌考慮,打破行政劃區(qū),加快解決研究供熱實(shí)際問題。

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