蓝天与温暖

2018-01-04 11:49阮小林
中国建筑金属结构 2018年11期
关键词:燃煤供热能源

阮小林

时至深秋,我国的广大北方地区又进入取暖季,关于雾霾的问题又将成为人们的关注热点。选择蓝天还是选择温暖似乎是难以做出的决择,如果想要并存那么清洁采暖是唯一的道路。

什么是清洁取暖

什么是清洁取暖?清洁取暖是指利用天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、清洁化燃煤(超低排放)、核能等清洁化能源,通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式,包含以降低污染物排放和能源消耗为目标的取暖全过程,涉及清洁热源、高效输配管网(热网)、节能建筑(热用户)等环节。

以秦岭、淮河为界北方的集中供暖区是通常我们所说的取暖区域。截至2016 年底,我国北方地区城乡建筑取暖总面积约206 亿平方米,其中,城镇建筑取暖面积141 亿平方米,农村建筑取暖面积65 亿平方米。

目前来说,我国不论是集中供暖还是分散供暖,采用洁清能源的比例都非常的低。我国北方地区取暖使用能源以燃煤为主,燃煤取暖面积约占总取暖面积的83%,天然气、电、地热能、生物质能、太阳能、工业余热等合计约占17%(截至2016 年底,我国北方地区天然气供暖面积约22 亿平方米,占总取暖面积11%; 电供暖面积约4 亿平方米,占比2%; 可再生能源等其他清洁供暖。包括地热供暖、生物质能清洁供暖、太阳能供暖、工业余热供暖,合计供暖面积约8 亿平方米,占比4%;地热供暖面积约5 亿平方米)。取暖用煤年消耗约4 亿吨标煤,其中散烧煤(含低效小锅炉用煤)约2 亿吨标煤,主要分布在农村地区。北方地区供热平均综合能耗约22 千克标煤/平方米,其中,城镇约19 千克标煤/平方米,农村约27 千克标煤/平方米。在北方城镇地区,主要通过热电联产、大型区域锅炉房等集中供暖设施满足取暖需求,承担供暖面积约70 亿平方米,集中供暖尚未覆盖的区域以燃煤小锅炉、天然气、电、可再生能源等分散供暖作为补充。城乡结合部、农村等地区则多数为分散供暖,大量使用柴灶、火炕、炉子或土暖气等供暖,少部分采用天然气、电、可再生能源供暖。

推广清洁采暖意义重,如上所述,我国北方地区清洁取暖比例低,特别是部分地区冬季大量使用散烧煤,大气污染物排放量大,迫切需要推进清洁取暖,这关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少,是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。长远地看,清洁能源取暖将带来资源消耗和经济成本双下降,是实现可续发展的重要措施。

据了解,天津蕴藏丰富的地热资源,分布面积达8700平方公里,约占全市总面积的80%。天津市国土房管局地热管理处处长侯福志说,目前天津地热供暖面积已经达到2500多万平方米,占全国地热供暖总面积的25%。截至这个供暖季,全市地热供暖小区(含公建)达367个,受益人口达100万人。

相比于传统燃煤取暖,地热取暖的成本不仅更低,环境效益也十分突出。据测算,仅通过地热采暖一项,天津每年相当于代替34.75万吨原煤,减少二氧化碳排放量82.91万吨,减少排放粉煤尘2779吨、二氧化硫5907吨、氮氧化物2085吨、一氧化碳17.72万立方米。

不仅地热在取暖中大显神威,燃气的广泛使用也为清洁取暖做出了表率。随着近年来供热锅炉煤改燃、煤改电以及地热取暖等民生工程的实施,天津燃气供热比重由2010年的0.4%提高到38%,热电、燃气等清洁能源供热比重由31.7%提高到78.7%。到2015年,天津已经实现了中心城区无燃煤供热。

每逢冬季,几乎半年时间都在采暖期的东北经常被雾霾困扰,取暖燃煤以及燃烧木材等其他传统取暖方式是“罪魁祸首”之一。据《经济参考报》报道,吉林省白城市下属的洮南市推广风电采暖让居民有了更好的温暖体验。该市盛豪鑫龙小区是吉林省第一家风电清洁供暖示范项目。2011年,这个小区开始风电供暖模式。据供热站工作人员介绍,这种供暖方式是利用电网低谷时段的电量,让9台高温承压蓄热式电锅炉制热及蓄热,同时将高温热能交换到二次热网,为小区居民提供24小时地热供暖。国网吉林电力公司有关负责人算了一笔账,在面积为16.3万平方米的盛豪鑫龙小区,每年取暖利用电量2700万千瓦时,可节约9000吨标煤,相当于减少二氧化碳排放5000吨,减少二氧化硫排放150吨。

在京津冀、黑吉辽等供暖集中区域,利用地热、燃气、电能等資源取暖试点正在广泛开展。从2003年北京就开始实施煤改电工程,到2015年底,核心区基本实现取暖无煤化。有统计显示,仅北京地区每年所用的天然气相当于替代燃煤2434万吨,减少烟尘排放2.16万吨,减少二氧化碳排放6200吨。

天津、北京、吉林等地的实践是我国北方积极推进清洁能源取暖的缩影。近年来,国家制定了燃煤电厂“超低排放”行动计划,并积极推动可再生能源供热。根据规划,到2020年,我国各类可再生能源供热和民用燃料总计可替代化石能源约1.5亿吨标准煤。

十部委制定“规划”

自2017年开始,一个新的区域概念,即“2+26”越来越多的被提起,其指的是:北京市、天津市,河北省石家庄、唐山、廊坊、保定、沧州、衡水、邢台、邯郸市,山西省太原、阳泉、长治、晋城市,山东省济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽市,河南省郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳市的行政区域。这个概念的来源是《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》(以下简称“五年规划”),“2+26”是京津冀大气污染传输通道的重点城市,也是当前清洁采暖的重要试点区域,其城市城乡建筑取暖面积约50亿平方米。这项五年规划是由国家发展改革委、国家能源局、财政部、环境保护部、住房城乡建设部、国资委、质检总局、银监会、证监会、军委后勤保障部十个部门共同制定的,其重要程度和涉及的层面可见一斑。

为了进一步推进北方地区冬季清洁取暖,改善京津冀地区大气质量,今年8月24日在财政部、生态环境部、住建部、国家能源局联合召开的北方地区冬季清洁取暖试点工作推进会议,会议决定在原“2+26”城市基础上,将张家口市、汾渭平原城市纳入评审范围。汾渭平原11城市包括:山西省吕梁、晋中、临汾、运城市,河南省洛阳、三门峡市,陕西省西安、咸阳、宝鸡、铜川、渭南市以及杨凌示范区。

“五年规划”计划到2019 年,北方地区清洁取暖率达到50%,替代散烧煤(含低效小锅炉用煤)7400 万吨。到2021 年,北方地区清洁取暖率达到70%,替代散烧煤(含低效小锅炉用煤)1.5 亿吨。供热系统平均综合能耗降低至15 千克标煤/平方米以下。热网系统失水率、综合热损失明显降低。新增用户全部使用高效末端散热设备,既有用户逐步开展高效末端散热设备改造。北方城镇地区既有节能居住建筑占比达到80%。力争用5 年左右时间,基本实现雾霾严重城市化地区的散煤供暖清洁化,形成公平开放、多元经营、服务水平较高的清洁供暖市场。

北方地区冬季大气污染以京津冀及周边地区最为严重,“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,有必要、有能力率先实现清洁取暖。在“2+26”重点城市形成天然气与电供暖等替代散烧煤的清洁取暖基本格局,对于减轻京津冀及周边地区大气污染具有重要意义。2019 年,“2+26”重点城市城区清洁取暖率要达到90%以上,县城和城乡结合部(含中心镇,下同)达到70%以上,农村地区达到40%以上。2021 年,城市城区全部实现清洁取暖,35 蒸吨以下燃煤锅炉全部拆除;县城和城乡结合部清洁取暖率达到80%以上,20 蒸吨以下燃煤锅炉全部拆除;农村地区清洁取暖率60%以上。

2017年,财政部、生态环境部、住建部、国家能源局四部门联合启动了北方地区冬季清洁取暖试点工作,从京津冀及周边地区大气污染传输通道“2+26”城市中,确定了首批12个试点城市,并拨付了总共60亿元奖励资金。首批12个试点城市是:天津、石家庄、唐山、保定、廊坊、衡水、太原、济南、郑州、开封、鹤壁、新乡。12个试点城市3年内将共计获得中央奖补219亿元,而地方财政将投入约697亿元保障清洁取暖改造顺利实施,计划吸引金融机构、企业投入等社会资本超过2000亿元。数据显示,12个试点城市共计完成清洁取暖改造面积7.25亿平方米,改造户数683.91万户;建筑节能改造1318万平方米,14.2万户。去年采暖季,12个试点城市PM2.5平均浓度同比下降33%,重污染天数同比减少57%,部分城市的农村地区清洁取暖率已达到60%以上,试点效果明显。四部门近期还开展了对首批试点城市的绩效考核,深入项目现场了解实际情况。很多群众反映实施清洁取暖后,屋里、院子里没有呛人的烟灰了,再也不用起夜添煤笼火了,生活质量和空气质量都有了明显改善。

然而,去冬今春天然气供应紧张,再加上一些地区盲目扩大“煤改气”实施规模,影响了部分群众冬季取暖。对此,财政部副部长刘伟在接受记得提问时表示,清洁取暖工作不仅是大气污染防治的重要任务,也是千家万户的民生工程。要坚持实事求是、有序推进,坚决守住群众温暖过冬的底线。要把这项民心工程、民生工程办好,需要探索建立符合我国国情,更经济、安全的清洁取暖方式。

各地方政策落实

自“五年规划”发布以后,“2+26”城市相关部门都做出了积极回应,出台了相关政策。

北京市环境保护局关于印发《北京市蓝天保卫战2018年行动计划》,因地制宜开展农村地区村庄冬季清洁取暖工作,基本实现全市平原地区村庄的“无煤化”。逐步取消改造区域范围内的散煤销售点;工商部门依法办理散煤销售点注销登记,原则上不再核发新的营业执照。对未实施冬季清洁取暖且未纳入2018年度“煤改清洁能源”计划的村莊,全部实施优质燃煤替代。以筹办2019年世界园艺博览会、2022年冬奥会和冬残奥会为契机,优先推进延庆城区、世园会场馆、奥运场馆等周边重点区域村庄住户冬季清洁取暖工作。采暖季前完成城东、城南两个集中供热中心燃煤锅炉清洁能源改造

天津市人民政府关于印发《天津市居民冬季清洁取暖工作方案的通知》,日前,结合2018年采暖季天然气供需形势,天津市发展改革委会同天津市建委、天津市农委、天津市环保局等部门制定了天津市2018至2019年居民冬季清洁取暖工作计划。天津市坚持“优先用电”原则,大力实施“煤改电”,能改尽改。对具备电采暖条件的,“宜集中则集中、宜分散则分散”,通过蓄热电锅炉、空气源热泵等多种形式,一律全部实施“煤改电”,鼓励采用新能源、新技术。坚持“能管则管、避免用罐”原则,加快燃气管网及储气调峰设施建设,2018年“煤改气”应全部采用管道燃气,对已于2017年实现LNG供气的,除市、区燃气管理部门规划用于城镇燃气调峰的外,各区应抓紧组织管道燃气替换。经排查,目前天津市尚有散煤取暖居民75.6万户。按照上述原则,将实施“煤改电”31.7万户、“煤改气”40万户、集中供热1.1万户、纳入相关拆迁搬迁计划2.9万户采用无烟型煤过渡。天津市“煤改气”工程已于2017年全面铺开,条件相对成熟,今年力争全部完成,同时加快“煤改电”进度,力争到2019年底,除山区外,全市居民取暖散煤基本“清零”

石家庄市人民政府发布《石家庄市2018年冬季清洁取暖工作方案》和《关于调整2018年农村地区清洁取暖财政补助政策的通知》。《方案》提出县城清洁取暖任务:10月底,县城区完成35吨以下燃煤采暖锅炉置换工作,清洁取暖率达到98.8%。农村地区清洁取暖:在目前电网承载力和气源保障的前提下,坚持整村推进和连片推进,10月底前,完成23.6万户气代煤和7.36万户电代煤改造任务;完成315户光伏+电代煤供暖试点工作;石墨烯采暖设备完成推广试点5000户。《通知》明确电代煤补助、气代煤补助、洁净型煤推广补助等六大项政策。对由市政府统一组织实施的电代煤的分散燃煤采暖居民用户,按照户内设备购置安装(含户内线路改造)投资额的85%给予补贴,最高补贴金额不超过7400元/户,其中省负担50%、市县负担50%部分按3∶1分担。

山西省人民政府印发《山西省打赢蓝天保卫战三年行动计划》,要求加快调整能源结构,构建清洁低碳高效能源体系。同时,要有效推进山西省清洁取暖。坚持从实际出发,宜电则电、宜气则气、宜煤则煤(超低排放)、宜热则热,多能源供暖,确保群众安全取暖过冬。集中资源推进京津冀及周边地区4市和汾渭平原4市等重点区域散煤治理,优先以乡镇或区县为单元整体推进。2018年10月底前,11个设区市城市建成区清洁取暖覆盖率达到100%;2020年10月底前,县(市)建成区清洁取暖覆盖率达到100%;农村地区清洁取暖覆盖率力争达到60%以上;在确保能源供应的前提下,重点区域平原地区基本完成盛会及冬季清洁取暖散煤替代。

济南市印发《北方地区冬季清洁取暖试点城市》三年实施方案,到2020年,济南将实现100%清洁取暖。济南计划在2017到2020年清洁取暖改造1.53亿平方米,其中城区改造面积10015万平方米,实现100%清洁取暖;城乡结合部及县城改造面积2314万平方米,实现100%清洁能源和新能源取暖;农村地区改造面积3000万平方米,清洁取暖率达到100%。 要实现这一目标,济南打算通过六种途径。首先是在2017年拆除全市所有35蒸吨及以下燃煤锅炉,35蒸吨以上燃煤锅炉全部实现超低排放。同时实施长距离外热引入,并且利用互联网技术,以燃气三联供为主热源,做到多能互补,清洁高效供暖。并且继续实施城区既有建筑节能改造。在地热资源丰富的商河县、济阳县、章丘区等地利用中深层地热供暖。并且鼓励利用地热、电、天然气、大型沼气替煤等。在这3年试点期内,济南安排了59个重点项目,总投资达273亿元,其中中央财政资金21亿元,市级配套财政资金58亿元,吸引社会资本194亿元。

郑州市人民政府关于印发《郑州市清洁取暖试点城市建设工作方案 (2017—2020年) 的通知》开展区域集中供热项目建设工作,新增可再生能源区域集中供热能力1500万平方米,三年分别完成区域集中供热能力500万平方米。城 区、县 城 和 农 村 清 洁 取 暖 率 均 达 到 100%,在 完 成2017年省下达电代煤、气代煤民生工程8万户的基础上,2018年重点推进登封市、新密市、荥阳市电代煤、气代煤工作,争取完成全市散煤取暖清零任务。在集中供热管网无法覆盖的区域,对登记在册的散煤用户,按照 “宜气则气、宜电则电”的原则,实施 “电代煤” “气代煤”,鼓励采用燃气壁挂炉、燃气空调、空气源热泵、电锅炉、电空调等电或气采暖方式取暖。力争2018年全面完成双替代工作,城区、县城和农村清洁取暖率均达到100%。

西安、咸阳、宝鸡、铜川、渭南市是第二批被列出的清洁采暖试点城市,陕西省政府十分重视,并发布了《陕西省冬季清洁取暖实施方案(2017—2021年)》,要求西安市和西咸新区具备条件的新建建筑全部采用地热能供暖;到2019年全省清洁取暖率达到63%;到2021年全省清洁取暖率达到70%以上。从2018年起,用三年时间全面推动燃煤机组供热改造,实施跨行政区域中长距离供热工程,充分发挥现役燃煤机组供热能力;推进新建取暖设施用气,加大现有燃煤锅炉天然气置换力度;积极发展地热能供暖,提高地热能在建筑中的应用比例;加快关停热电机组供热范围内燃煤等化石能源热源点,或转为调峰备用。到2020年,关中地区所有燃煤集中供热锅炉全部完成替代或改造。

推进的关健因素

推进清洁取暖自然是利国利民的好事,但居民可承受能力却是绕不开的坎儿,可以说经济性是选择清洁取暖策略的优先选项,各地应根据其经济实力、居民消费能力选择清洁取暖技术路线,特别是经济薄弱地区更应如此。

清洁取暖要用清洁能源,清洁能源作为优质能源意味着更高的成本支出。目前来看,清洁取暖成本偏高。清洁取暖涉及取暖设施购置、配套管网和电网建设改造、建筑节能改造等方面,前期建设投入较大。据初步测算,实施煤改气取暖用户,每户配套天然氣管网投资约5000元,户内燃气壁挂炉及其他设备投资约6000元;实施煤改电取暖用户,每户配电网改造投资约15000元—20000元,户内电暖器等设备投资约6000元。同时,清洁取暖运行成本普遍高于燃煤取暖,天然气和电能取暖成本是燃煤的2—3倍,地热能、太阳能等可再生能源取暖运行成本更高,很难同时保证清洁供暖企业盈利和居民普遍可承受。

虽然,农村居民对居住环境、取暖方式以及相关消费的心理预期逐步提高,但对取暖成本的承受能力仍有限,这与当地的经济发展程度和居民消费水平有着直接的关系,这也使得散煤治理、清洁取暖推进更多地依靠补贴。据《大众日报》报道,去年,山东省实施煤改气、煤改电工程户均财政补贴在5000元—8000元。这种对补贴的严重依赖也困扰着清洁能源替代的可持续性。选择适合当地特点并能让各方承受的清洁取暖方式就成了关键,一定要考虑能够缓解居民、政府、企业三方的压力,让居民可承受、企业有利益,政府压力小,否则就难以持续。

在“五年规划”中,也着重提到要保障重点地区农村清洁取暖补贴资金。对于“2+26”城市的农村地区,要享受与城市地区同等的财政补贴政策,探索农村清洁取暖补贴机制,保障大气污染传输通道散烧煤治理工作顺利完成。在中央财政充分利用现有可再生能源发展、大气污染防治等资金渠道,加大对清洁取暖的支持力度的同时,也鼓励各地方创新体制机制、完善政策措施,引导企业和社会加大资金投入,构建“企业为主、政府推动、居民可承受”的运营模式。建议地方政府有关部门应结合本地实际,研究出台支持清洁取暖的政策措施,统筹使用相关政府资金,加大对清洁取暖工作的支持力度,并对重点城市倾斜。

“五年规划”还提出要为清洁取暖多方拓宽资金渠道。一是鼓励银行业金融机构在风险可控、商业可持续的前提下,依法合规对符合信贷条件的清洁取暖项目给予信贷支持。二是通过发展绿色金融、开展政府和社会资本合作(PPP)等方式支持清洁供暖项目建设运营。三是鼓励社会资本设立产业投资基金,投资清洁取暖项目和技术研发。四是支持符合条件的清洁供暖企业首次公开发行(IPO)股票并上市,鼓励符合条件的已上市企业依法依规进行再融资。五是鼓励和支持符合条件的清洁供暖企业通过发行企业(公司)债券、短期融资券、中期票据、中小企业集合票据等多种债务融资工具,扩大直接融资的规模和比重。六是研究支持煤改清洁能源供暖项目参与温室气体自愿减排交易项目。

清洁取暖是一场涉及面极关,涉及人数众多的变革,相应也需要多方面的、大量的资金投入,所以资金问题是清洁采暖能否顺利推进的关健。

行业相关产业

清洁取暖事关两头,一方面是热源部分,使用天然气、电以及各种再生能源,另一方面是节能,只所以造成过多的污染其根本原因便是耗能过大,减少能耗可以说更为关健。

“五年规划”中也指出,北方地区大部分建筑特别是广大农村地区建筑,围护结构热工性能较差,导致取暖过程中热量损耗较大,不利于节约能源和降低供暖成本。并提出要提高建筑用能效率。城镇新建建筑全面执行国家65%建筑节能强制性标准,推动严寒及寒冷地区新建居住建筑加快实施更高水平节能强制性标准。引导重点地区抓紧制定75%或更高节能要求的地方标准。提高建筑门窗等关键部位节能性能要求,稳步推进既有建筑节能改造。积极开展超低能耗建筑、近零能耗建筑建设示范。鼓励农房按照节能标准建设和改造,提升围护结构保温性能,在太阳能资源条件较好的省份推动被动式太阳房建设。

由此可见,节能门窗的推广与清洁采取是息息相关的,应该同共推进。河北省今年便印发《关于开展河北省农村住房门窗节能改造试点申报工作的通知》。按照通知,试点范围为在有关市,确定3个已开展农村气代煤、电代煤或太阳能等其他清洁能源改造的县(市、区),每个县(市、区)选择2-3个村庄进行住房门窗节能改造试点。要求改造后的门窗应采用平开式塑钢窗或断桥铝合金窗等节能门窗,双玻或三玻,不得使用推拉窗和单玻。有条件的使用中空玻璃、镀膜玻璃。开展试点工作的县(市、区),可根据当地实施情况,按照农户人口、改造工作量等情况,制定具体分类补助标准,但补助资金必须全部用于门窗节能改造。全省共安排门窗改造2500户左右,平均每户补助4000元左右。

低温供暖是散热器行业近年来一直在讨论的话题也是节能供暖的一贡重要举措,供暖热水温度的降低可以减少供暖系统管道的热损失。较低的供暖系统水温,有利于提高热力站内热交换器的换热效率,从而带来区域锅炉房和热电厂供热系统节能。清华大学江亿院士曾指出:提高热源效率的关键是低温供热;低温供热可以大幅度提高各類热源效率;低温供热有利于缓解“过量供热”现象;供热温度降低,并不影响室内舒适性。只要能够释放足够的热量,保证室温,还可以避免部分区域过热、燥热,改善舒适性;只要增大面积,也可以实现散热器低温供热。因此,合理的供水温度应该是既能满足用户的用热需求又有最佳的经济性。

较低的供暖热媒温度还有助于推广使用新的节能设备和技术,如采用冷凝锅炉,地源热泵、空气源热泵,太阳能等。国内大力推广应用热泵技术,利用热泵技术进行散热器低温供暖依然有良好的效果。

供暖系统设计时按照低温参数进行设计,散热器就应有低温的热工数据。采暖散热器委员会的研究课题,已对国内常用的几种类型的散热器:铸铁柱翼散热器、钢制板式散热器、钢制柱式散热器、铝柱翼散热器、塑料散热器,铜铝对流器进行低温使用工况的散热量测试,整理给出了低温使用的散热量计算公式。通过实验得出:散热器低温运行的热工性能曲线近似看作其高温运行性能曲线延长线的结论。近年大管道铝制散热器在南方采暖市场取得不错的销售成绩,与其适合低温供暖有着直接关系。

雾霾与蓝天所折射出来的是整个社会生产结构,什么样的生产方式导致什么样的天气。清洁取暖看似一件生活中的小事,但其背后关乎的是能源,推进清洁取暖实则是对我国的能源结构进行重新调整,以与普通民众相关度极高的取暖为抓手进而优化能源节构,最终达到降低碳排放的目的。

【文献标识码】D

【文章编号】1671-3362(2018)10-0014-05

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