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供熱展專訪丨藥方來了!“零碳”城鎮供熱可期

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發表時間:2021-07-22 10:18


相關數據顯示,2020年,我國建筑運行階段二氧化碳排放量為21.7億噸,其中,化石燃料燃燒排放6.9億噸,而供熱領域化石燃料排放占到總化石燃料燃燒排放的76%。伴隨南方地區供暖需求的爆發式增長,我國供熱行業的碳排放潛力將進一步增加。預計到2030年,我國南方地區分戶、區域供暖用戶數量共計將達到9700萬戶左右,屆時碳排放潛力將超過7000萬噸?!疤歼_峰、碳中和”愿景下,城鎮供熱系統探索低碳綠色發展之路亟待提上日程。對此,中國工程院院士、清華大學建筑節能研究中心主任、中國城鎮供熱協會副理事長江億,近日在由中國城鎮供熱協會舉辦的中國國際暖通高峰論壇——“碳達峰、碳中和與清潔供熱綠色發展國際峰會”上指出,供熱領域碳中和要在明確未來目標的基礎上,從四方面入手,即通過高能耗建筑的節能改造,熱力末端減少過量供熱,深度挖掘電廠余熱、工業余熱獲取足夠的零碳熱源,以及超前布局區域供熱管網規劃并分步實施改造,適應未來零碳供熱布局。



供熱行業減碳已全面啟動

供熱行業屬高能耗、高排放、高投入、低效率的“三高一低”行業。我國北方城鎮采暖熱源主要來自熱電聯產和各類燃煤、燃氣鍋爐。其中燃煤供熱比重高達70—80%。據清華大學建筑節能研究中心測算,2018年,北方城鎮供暖能耗為2.12億噸標準煤、碳排放量約為5.5億噸,二氧化碳排放量不容小覷。

相關數據顯示,截至目前,我國北方城鎮、農村供熱面積分別約為147億、70億平方米,共計217億平方米,年能耗約為2.8億噸標準煤當量。與此同時,我國每年新增的城鎮集中供熱面積均在3—5億平方米,且超50%的新增熱源均與燃煤相關。

“當前,在‘碳達峰、碳中和’戰略引領下,供熱行業的低碳轉型已是大勢所趨?!弊》亢统青l建設部城建司一級巡視員趙澤生表示,事實上,“十三五”以來,供熱行業減碳早有行動,近年來,盡管集中供熱面積仍在擴張,但單位面積供暖能耗呈下降趨勢。

根據住房和城鄉建設部于去年12月發布的《2019年城市建設統計年鑒》和《2019年城鄉建設統計年鑒》,截至2019年底,全國集中供熱面積達近110億平方米,較2018年增長6億平方米,增長率約5.78%。“其中,北方地區城市集中供熱平均單位面積供暖能耗為14.5千克標準煤/平方米,較2015年的17.8千克標準煤/平方米降低了18.5%?!壁w澤生說。

尤其在2016年以來,我國清潔取暖率得以快速提升。中國建筑科學研究院建筑環境與節能研究院院長徐偉援引數據指出,2016年,我國清潔供暖面積為69億平方米,清潔供暖率為34%;到2020年,我國清潔供暖面積已達到144億平方米,清潔供暖率為65%。


清潔電力+余熱利用 擺脫熱力高碳鎖定

“盡管‘十三五’以來,供熱行業減碳取得顯著成效,但真正實現供熱碳中和還有很長的路要走?!苯瓋|直言,作為新時期發展的重大戰略,徹底改變能源結構是解決碳中和問題的根本途徑。

就供熱行業而言,江億認為需要探索由燃煤、燃油、燃氣的熱源結構轉變為水電、風電、光電、核電和生物質能等零碳能源熱源,擺脫對化石能源的依賴。

“供熱領域的碳中和要點之一就是要取消各類燃煤燃氣鍋爐,盡可能依靠清潔電力實現低碳供暖,同時深度挖掘余熱熱源?!苯瓋|預計,未來北方城鎮供熱熱源將由核電與調峰火電余熱,以及多類電驅動熱泵等共同組成。

江億測算,充分利用1億千瓦核電產生的1.5億千瓦余熱、1億千瓦調峰火電產生的4.5億千瓦余熱,再輔之以用燃氣末端調峰,即可為北方地區160億平方米建筑提供所需熱源;而其余則可采用多種電驅動熱泵、工業低品位余熱、中水水源熱泵、垃圾焚燒爐等方式滿足。

值得注意的是,基于電廠余熱,如沿海核電與調峰火電(生物質)余熱的水熱聯產技術,在北方沿海地區提供城市零碳采暖熱源的可行性方面已得到驗證,并被寄厚望。

就在不久前,由國家電投山東核電與清華大學聯合建設的世界首創“水熱同產同送”科技示范工程在山東海陽投運。其通過對核能進行先發電、后制水、再供暖的三級高效利用,為世界“零碳”供熱+“零能耗”制水提供了中國方案。

江億測算,水熱聯產技術結合大型跨季節儲熱,1億千瓦的核電廠可年產100億噸淡水,并可為100億平方米建筑供熱,且成本可降低到“南水北調+熱電聯產”的50%,“將為我國北方沿海地區徹底解決水資源問題、零碳供暖問題提出新思路?!?/span>


大型跨季節蓄熱應提上日程

“零碳情境下,熱量將是十分稀缺的資源?!苯瓋|強調,大型跨季節蓄熱裝置的建設要提上日程。

“大量的工業、核電、數據中心等余熱,都應高效存儲用于冬季供暖,而利用大型跨季節蓄熱裝置回收大量余熱資源,將使僅能運行3—4個月的余熱回收裝置實現全年運行?!苯瓋|說。

例如,通過建設若干個大型跨季節蓄熱裝置,開發利用沿海地區核電、火電、鋼鐵廠余熱,理論上可實現80億平方米的供熱;開發利用北方地區保留下來的3億千瓦火電,即可獲取4億千瓦熱量,通過蓄熱裝置和全部回收余熱,亦可為80億平方米建筑供熱;部分鋼鐵、有色、化工產業和垃圾焚燒等,也應該建立跨季節蓄熱裝置,充分利用全年排放的余熱,有望為10億平方米建筑提供熱源。

而對于難以連接集中熱網的建筑,則可通過集中的中水水源、中深層地源、淺層地源,以及分散的空氣源等多種電動熱泵方式供熱。加之建筑節能+末端調節等多措并舉,“從現實出發,科學規劃、分步實施,通過政策機制激勵,使城鎮供熱系統碳排放先于建筑達峰,與電力系統同步實現碳中和?!苯瓋|說。

徐偉進一步建議,下一步供熱領域應持續加強清潔化,逐步建立清潔取暖長效、可持續運行機制,力爭到2030年城鎮分散煤基本清零,到2035年城鎮供暖累計替代煤1.1億噸,基本實現農村地區無煤化。


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