北方清洁供暖现状和趋势分析
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2020~2021年供暖季加大了对北方地区清洁
取暖用气的保障力度,从目前供需情况看,尽管
部分区域、部分时段可能出现保供压力加大的情
况,但是基本上做到了总体平衡,民生用气得到
保障,能够保证人民众温暖过冬。主要措施包
括:①增加资源供应。督促上游供气企业保持气
田安全满负荷生产,增加供应,同时全力增加现
货LNG资源采购。②重点保障北方地区取暖用气
需要,将资源安排向七个重点省市倾斜。目前,北
方清洁取暖的七个重点省市日供气量约4.7亿m3,
保持两位数增长,占全国供气量的40%左右,总
体保障是比较好的。③充分发挥储气调峰作用。
2020~2021年供暖季期间,可动用的储气量比
2019年增加约50亿m3。通过增加储气库采气等
措施,将国家管网的管存提高到历史高位。④利
货腰
用中贵线北上、西二线广州站反输等互联互通工
程,组织“南气北上”。通过这些措施,全国供暖
工作基本上做到了稳妥有序,并对部分地区出现
的个别不达标情况做了及时处理。
长期以来,冬季供暖是我国季节性能源需求
波动的重要因素,对能源供给和冬季大气质量与
环境保护构成了较大的压力。历史上,城市冬季
供暖主要来自热电联产、工厂余热和供热锅炉,
而部分城市建成区和农村广大地区大量使用散烧五一国家法定几天
煤及热效率低下的小型燃煤锅炉,加剧了大气污
染的严重程度,实现供暖完全清洁化的地区屈指
可数。
自2013年《国务院关于印发大气污染防治行
动计划的通知》下发以来,国务院及有关部委的多
项政策中,都涉及对清洁供暖工作的支持与推进。
特别是2016年以来,随着“打赢蓝天保卫战”、
推进治理散煤污染的不断深入,我国支持清洁供
暖改造的政策进入密集发布期,从顶层设计、能
源保障、财税支持、试点推行等多个方面,为相
关工作的循序开展提供指导。随着政策不断推进,
北方地区供暖清洁能源改造成果显著。2020~2021
年冬季,我国将新增清洁取暖面积15亿m2左右。
按照打赢蓝天保卫战部署,今年采暖季前,京津
冀及周边地区、汾渭平原基本完成平原地区生活
和冬季取暖散煤替代,基本建成无散煤区。京津
冀及周边地区、汾渭平原完成散煤替代709万户。
其中,河北省337万户、山西省96万户、山东省
163万户、河南省40万户、陕西省73万户。
现有关于清洁供暖的研究主要集中在以下三
个方面:①清洁供暖与经济效应的研究。洪增林
等(2021)。根据关中地区的供暖需求,制定了煤
改电、煤改气和浅层地热能三种清洁能源供暖方
案,针对关中地区清洁能源供暖经济效益进行了
探究。丁月清等(2020)基于能源消耗“双控”与
dnf50史诗巨剑燃煤替代、供热清洁化、集中化的背景,针对清
洁供暖效益进行了系统性评价研究。②清洁供暖
与空气污染之间的研究。熊艳等(2020)利用城市
的日度数据,分析集中供暖、“煤改气、电”政策
对空气污染的影响效应,验证了“煤改气、电”政
策的有效性。周伟等(2020)对比分析了京津冀地
区清洁能源供暖政策实施前后空气质量变化,并
利用Mann-Kendall模型对空气质量进行趋势性
检验,预测使用清洁能源用于改善空气质量,在
富贵竹养殖未来几年内北京市空气质量指数会呈现下降趋势
且趋势显著。③清洁供暖技术研究。刘联胜等
(2020)基于区域生物质资源禀赋和供暖需求,提
出以代加工等形式为农户提供成型燃料供应服
务,推动实现农村地区低成本清洁供暖。姚华等
(2020)回顾了区域供热技术发展的大致历程,详
细比对分析了我国北方现有各项清洁供暖技术的
优劣。综上,国家相关政策出台对于清洁供暖的
推行有着重要影响,但目前少有文献对其进行整
理总结,因此本文将近年来国家出台的清洁供暖
相关政策进行了梳理。此外,关于供暖能效的研
究,目前较多集中于某一地区或某一城市,缺乏
整体效应的评估与研判,因此本文对我国北方城
镇各类热源供暖结构、供暖形式进行了分析。最
后指出,我国供暖能效不高的原因并提出相应解
晚安是什么含义
决措施。
二、当前清洁供暖仍面临的问题制约
(一)热源保障压力较大
北方供暖地区2018年平均城镇化率为59.35%,
其中城镇化率最高的为北京,达86.5%,最低的
为甘肃,仅为47.69%,这说明北方供暖地区之间
经济发展水平还存在较大差异,同时也意味着未
来北方地区城镇化及清洁供暖还有很大发展潜力
及发展空间。满足不断增长的供暖需求,热源、
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用户满意度不高不够配合,用户报停比例较高,企业收费率较低,难以全额收回热费。随着供热面积
增加,部分企业供热越多亏损越多,很难同时保证清洁供暖企业盈利且用户可承受。(三)舒适、经济的取暖诉求提升
随着人民生活水平的不断提高,舒适过冬成为关系百姓获得感的民生话题。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)规定:冬季采暖温度16℃~24℃,湿度30%~60%,符合这个标准的室内温度就是舒适的室内温度。然而不少地方由于管道距离长、修建年代远等原因,管道经常跑冒滴漏,往往存在能源浪费严重、室内温度不达标等一系列问题。每逢冬季,因“暖气不暖”成为不少北方城市的投诉热点。
值得注意的是,2017年清洁取暖在我国刚刚起步,当时燃气壁挂炉和热泵等相关技术应用范围不广、标准和规范还不完善,突然爆发的市场吸引了大批企业进入,产品质量与维修保养方面存在明显不足,给后期埋下“隐忧”,良莠不齐的取暖设备及维保,或在未来几年影响居民取暖“获得感”。
(四)重点区域大气污染防治难度升级自2013年实施《大气污染防治行动计划》以来,供热领域作为大气污染治理的主战场,清洁供暖被提到北方各级政府的重要工作日程。经过几年的努力,效果初步显现,使得环境质量改善和温暖过冬两个民生问题得到切实保障。
但随着散煤治理进入“深水区”,大气污染治理、清洁供暖改造难度将进一步加大,部分城市大气治理依旧面临严峻挑战。2018年《中国生态环境状况公报》显示,“2+26”城市平均超标天数比例为49.5%,
其中轻度污染为32%、中度污染为11.5%、重度污染为5.2%、严重污染为0.8%。按照环境空气质量综合指数评价,环境空气质量相对较差的20个城市大多分布在2+26个大气污染传输通道城市,且属于冬季采暖地区。(五)供暖能效仍有提升空间
节能是第一能源,但目前我国供热体系中从热源端到管网、以及终端利用端的能耗管控水平整体仍旧较低。
从热源类型看,在集中供热中,热电联产是利用燃料的高品位热能发电,将其低品位热能供
管网等保障均面临较大压力。
与此同时,基础设施建设严重滞后,管道互联互通程度低、应急储备保障体系不完善,使得天然气供应紧张。天然气消费的季节峰谷差较大,对储气调峰设施配套建设要求较高,部分地区冬夏季节峰谷比到达较高水平,清洁取暖“煤改气”的实施,将进一步推高冬季用气峰值。而我国储气调峰能力建设严重滞后,在采暖季用气高峰可发挥的作用有限。天然气管网的供气能力和通达程度,也制约着煤改气的实施。(二)供热成本高企,经济性不高
冬季供暖是重大的民生工程、民心工程,尤其是近年来清洁供暖改造,国家及地方各级政府以多种形式投入大量补贴。据悉,多数城市在煤改气设备方面的补贴比例多在50%以上,最高补贴上限在2000
元至8000元;煤改电设备采用的热泵、蓄热式电暖器、碳晶等多种设备,补贴在2000元至上万元。随着清洁供暖试点城市扩容至43个,中央财政奖补资金以及地方配套资金规模也在不断扩大,压力持续增加。
2008~2018年,中国城市供热行业销售收入平均增速超过15.8%,但由于受用能成本增加,企业收费率较低等因素影响,2018年销售收入增速仅为3.2%。据不完全统计,目前煤炭、燃气等原材料成本占比约七、八成。城市居民供热价格在制定时带有公益性,主管部门考虑到用户承受能力等因素,不少城市居民热费多年保持不变。但煤价近年上涨并高位运行,加上人员工资、设备购置、维修等经营成本又是市场价,不少供热企业成本倒挂,处于亏损状态。再加上收取供热费时,
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101520253035400
5001000150020002500
200720082009201020112012201320142015201620172018DŽ Dž
%Dž图1 2007~2018年我国城市集中供热行业销售收入及增长情况
数据来源:国家统计局。
20热的一种能源利用技术,在所有供热热源中能源
转换效率最高。虽然热电联产效率高,但在北方
城镇供热面积中比重不高,我国还有大量没有供
热的纯凝机组。可以说,燃煤机组在供热领域的
潜能尚未得到充分挖掘,在提高能效、降低煤耗
等方面仍有较大提升空间。
从热力输送看,供热管网负责把热量输送至
建筑物,输送期间损失的热量越少,管网效率越
高,能源浪费则越少。但水力工况失调、管网热
力损耗、水泵选型不合理和管网输热能效低,是
供热管网普遍存在的现象。据清华大学建筑节能
研究中心研究,过度取暖和管网损失占热力生产
总量的大约20%,其中管网损失约占热力生产总
千里单骑打一数字量的3%~5%。
从终端建筑看,无论采用何种供暖形式,提
高终端能效才是关键。目前我国部分老旧建筑能
耗高,尤其是2000年以前的老旧建筑,围护结构
传热系数偏大,不仅影响室内温度达标,而且进
一步加大了供暖运营成本。
衡量清洁供暖实效的一个重要标准在于能效
提升,我国能效不高的深层原因,仍在于能耗管
控体系落后。最干净通常也是最便宜的能源,是
通过提高能效节约出来的能源,因此,应下大力
气提高建筑节能水平、能源需求效率、输配效率
和供应效率。
三、清洁供暖工作的潜力与努力方向
根据我国冬季供暖的特性和现阶段特点,可
以在以下几个方向加以改进。
(一)提高经济性
城市集中供热在经济性上具有明显的优势,
因为集中供热可以减少供热成本。第一,相对于
燃煤、燃油等分散供热,集中供热可以大大提高
能源的利用率。据统计,分散小型锅炉热效率一
般仅在50%~60%,而使用供热机组热电联产供热
效率一般可以提高大约20%~30%。第二,集中供
热降低了燃料灰渣运输量与散落量,通过专人看
管、机械化操作和高效管理,可减少原料和能源
消耗。
(二)提高能效
北方地区冬季的集中供热能耗约占建筑能耗
的50%~60%,近些年来,供热面积和能耗呈持续
增加趋势,提高供热能效成为提高建筑能效,甚
至是我国总体能效水平的重要环节。
能耗强度降低的主要原因有三个方面。
一是高效和清洁供热热源方式占比迅速提
高。总体来看,随着北方地区冬季清洁供热工作
的逐步推进,高效的热电联产集中供热、区域锅
炉方式大量取代小型燃煤锅炉房和户式分散小煤
炉,让热源的整体效率大幅提升。随着煤改气、
煤改电政策的推广,以燃气为供热方式的比例增
加,同时水源热泵、地源热泵、空气源热泵的供
热面积也快速发展。此外,工业余热供热、生物
质供热、太阳能供热等可再生能源供热方式也开
始出现。
二是供热系统的效率提高。多年以来,供热
系统节能增效改造以及清洁供热工作的推进,使
得各种形式的集中供热系统效率得到整体提高。
三是建筑围护结构保温水平提高。近年来,
住房和城乡建设部通过多种途径提高建筑保温水
平,使我国建筑的保温水平整体得到大幅提高,
降低了建筑末端实际需热量。
不过,根据预测,我国供热面积和能耗在未
来几年仍将呈现上升趋势。我国供热产业起步晚,
供热面积大,热量需求多等,在集中管网系统、
运行管理及设备等方面存在问题,与先进水平相
比,我国的供热能效仍处于较低水平,造成了能
源的浪费。
(三)提高清洁性
近年来,北方地区进入冬季供热期后,随着
人们对雾霾的关注日益加大,城市集中供热的清
洁性日益重要。
城市集中供热的清洁性,本质上是在满足建
筑室内采暖热舒适的条件,消耗最少的化石能源、
形成最少的污染物排放。这就要求从热源、集中
供热管网、建筑末端三个环节着手。前文已经讨
论了热源能效、输配能效和建筑末端能效水平,
因此在此处仅讨论高效清洁热源使用和末端污染
物减排两个内容。
1.高效清洁热源使用
我国能源消耗以煤炭为主。2017年,在清洁
供热目标的驱动下,“电代煤”和“气代煤”的“双
替代”政策实施,然而,我国的清洁取暖难以依靠
一两种能源来解决,需要发挥清洁煤、电力、天
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然气、地热等多种清洁能源的优势,宜煤则煤、宜气则气、宜电则电,多能互补。
根据《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2022)》,目前我国北方供热的清洁能源发展前景巨大。根据规划,截至2019年,北方地区清洁取暖率为50%,替代散煤7400万t,到2021年,清洁取暖率为70%,替代散煤1.5 亿t。能源消费结构调整,对供热能源的清洁化具有重要的作用。
2.末端污染物减排
与分散供热相比,城市集中供热对于末端污染物减排有一定的优势。集中供热有条件安装高烟囱和烟气净化装置,便于消除烟尘,减轻大气污染,改善环境卫生,还能够减少燃料、灰渣的运输量和散落量,改善环境卫生。
清洁燃煤和清洁能源均有污染物排放,但排放环节和排放量不同,燃煤、燃气取暖等污染物排放发生在供热过程;电供热、热泵供热(空气源、地源、水源)、太阳能供热等的污染物排放,发生在供热前的电力生产过程。
四、实现供暖清洁化的建议
清洁取暖改造涉及我国污染防治和能源结构转型升级,上游对接国内外能源市场,下游事关居民取暖、环境治理,是一个系统工程。由前面的评价与分析结果可以看出,实现供暖清洁化对建设生态文
明、改善民生具有十分重要的意义。基于以上分析,本文提出以下建议:
(一)引导供热向“绿”“低碳”“智慧”转型
随着生态文明建设推进,在蓝天白云和温暖过冬的驱动下,未来集中供暖仍需加强全局意识、问题意识、过程意识,推动供热事业在确保安全的前提下,进一步向“绿”“低碳”“舒适”“智慧”方向发展。
供暖绿化,重点是降低污染物排放,以增加“蓝天白云”的天数。削减煤炭、特别是散煤的使用,降低供热产生的污染物排放,显得十分重要和迫切。
供暖低碳化,重点在提高能源效率,增加低碳能源使用,推进生物质能、太阳能、风能等可再生能源的利用等,进而减少供暖产生的二氧化碳排放,降低“热岛”效应。
供热智慧化,主要以供热信息化与自动化为前提条件,通过结合信息系统和物理系统作为技
术渠道,使用物联网、云计算、空间定位等新型
技术来感应和关联供热系统中的各个要素。在讨
论和完善系统内部资源时,可利用大数据、仿真
技术、人工智能等方法来完成。在使用模型预测
先进控制技术前,需对调控系统内部细节加以了解,凸显建造系统的调节、诊断、感应和适应功能,从而打造出一种满足运营生产、设计方案、要求响应的新型智慧供热系统。
(二)完善制度保障,助推供热转型
供热为传统行业,事关民生,还存在不少遗
留问题,推动供热绿、低碳转型,还需要从制
度上进行保障。
一是加快供热立法。供热行业不仅承担着民
生保障的重要责任,而且肩负着节能减排的重要
使命。随着行业体制改革的逐步深化,供热行业
管理中的一些深层次问题开始凸显,清洁供热面
临着新的形势与任务,亟待供热法规的引领与规范,建立新的管理制度和市场秩序,以适应形势
与任务的要求;
二是强化标准工作,引导供热绿低碳发展。着手和强化标准化工作,加强从供热源头到用户
端的标准建设,开展供热产品和供热系统能效、质量、安全对标和认证工作,从标准体系上保障
清洁取暖工作的可持续发展;
三是立足国情制定能源发展战略,保障能源
供给,构建城市供热安全保障体系。目前,天然
气已成为各城市热、电、气稳定供应与安全运行
的关键,各地在落实清洁供暖改造时,也必须把
能源安全保障放在第一位,尤其在源头上首先落
实天然气、电力、清洁能源等保障,然后“以供
定改”;
四是优化政策补贴,建立高寒地区供暖补贴
机制。目前清洁供暖政策补贴压力巨大,优化现
有补贴并逐步制定补贴退出机制非常重要。一方面,补贴政策宜充分考虑不同技术使用成本差异;另一方面,补贴应考虑不同经济水平、不同气候
条件差异。尤其是极寒地区取暖期长,居民经济
承受能力有限,政策补贴应予以适当倾斜。
(三)因地制宜加快推进清洁供暖技术的推广
生态环境部数据显示,推进清洁取暖是京津
冀及周边地区改善空气质量的关键举措,对降低
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