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清华大学付林:“2+26”城市清洁供热实现近零排放的构想

日期:2018年9月17日 15:43

▲清华大学建筑节能研究中心教授付林

2017年,十部委推出了清洁取暖规划,其中较为核心的是“2+26”城市。这些地区有三个特点:污染尤为严重,排放要求尤其严格,对于清洁供暖的实施尤为迫切。

 

基于此现状才提出了针对“2+26”城市、共50亿平米建筑面积的清洁供暖规划,其中城市37.5亿平米,“煤改气”规划为60%,“煤改电”规划为15%,清洁燃煤20%,这就需要天然气供热30.4亿平米,电采暖7.6亿平米,燃煤供热10亿平米,剩下2亿平米由地热、工业余热、生物质能和太阳能提供。

 

我们看到,“煤改气”有60%的比例,天然气供热占大头,这就带来了“煤改气”到底怎么改的问题。

 

“煤改气”有天然气锅炉和天然气电热联产两种方法,结合京津等地实施经验来看,存在成本高、气源保障有困难、仍存在污染等问题

 

所以,我认为,合理的天然气应用方式是调峰:

 

一是给集中供热网调峰,缓解运行成本高的问题,还要根据情况考虑燃气锅炉,但一定要合理、有节制。

 

二是在给电网进行调峰,调峰的时候会产生热,这些热量可以回收利用。这种回收利用天然气给电网调峰时产生的热能,可能是将来推广的好模式。

 

在“煤改电”方面,有三种模式:

 

一是电直热,但由于能源浪费及边际成本高,我认为,这种模式并不可取,需要慎之又慎。

 

二是水源、地源热泵,受资源条件限制,要理性推广

 

三是空气源热泵,这种方式适合分散建筑用户,例如在农村地区推广应用。并且在一定程度上,都需要政府的补贴。

 

目前的方案实施上都有一定局限性,还有没有更加清洁、经济、高效的取暖方式?

 

我认为,余热利用是一个主流的供热方式,我们可以将现在浪费着的资源利用起来。

 

工业余热的温度大部分在30-40摄氏度,温度低、不能直接供热,但如果用作热泵的低温热源,它的温度远远高于空气源、水源等,会让热泵更加高效,节能减排及经济性显著。

 

首先,在运用合理的情况下,耗电只是常规热泵的三分之一;其次,成本维持在较低水平,与燃煤相当,运行成本仅为10-15元/GJ,考虑投资后的综合成本在30-50元/GJ之间;最后,余热回收全部采用电驱动,即电+余热,可以说当地排放为零。

 

有人问,规划里提到的热电联产和以锅炉为主要形式的烧煤,与利用余热有没有矛盾?

 

我认为两者没有矛盾,其实利用余热多数时候就是利用燃煤排放出来的余热,其实它本身也是热电联产,只是叫法不同,并且,目前热电联产的模式也正在发生变化,“以热定电”逐步改为了“以电定热”,或称“热电协同”

 

再看农村清洁取暖路线,由于燃气管道投资大、燃气成本高等现实,目前“煤改气”路线难以推广,而在“煤改电”方面,空气源热泵应用较多,特别是热风型,但是取暖成本问题并没有得到解决

 

农村地区是否也可以考虑余热供热?这涉及到集中供热的问题。

 

在“2+26”地区,人口密度较高,农村分布较为均匀,该地区电力和工业发达,工业余热量大,分布广。此外,目前长输供热技术使管网输送能力大幅度提升,余热利用成本降低,余热源和长输管网以及拥有集中供热的城市周边辐射半径在20公里以内,可以覆盖大多数农村。

 

再来算一笔账,通过对比余热供热、空气源热泵热水机、空气源热泵热风机、蓄热式电采暖、燃气采暖几种方式后发现,余热供热的总投资及边际运行成本都是最低的

 

基于此,我认为可以有更合理的解决方案:对于50亿平米供暖需求,有41.2亿平米(其中农村6亿平米)采用区域供暖,其中,电厂余热25亿平米,工业余热3亿平米,燃煤热电联产5亿平米,天然气调峰8.2亿平米(20%燃气调峰)。

 

计算后得出,这一方案比原规划方案运行成本减少72%,比原方案减排78%,减少天然气用量320.5亿立方米,不增加建设燃气热电厂,比现状减少天然气用量160.5亿立方米。

 

当然,要做好这个工作,就需要进行全局规划,统筹考虑,打破行政划区,加快解决研究供热实际问题。

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