“清潔供熱”， 是指通過消耗可再生的或非再生的 (天然氣等) 及經潔凈技術處理過的能源，如潔凈煤、油等，在供熱生產全生命周期中，不產生有害物質或盡量少產生污染排放的供熱方式。<-p>

近年來，隨著霧霾治理標準不斷提升，中央和地方各級政府在原有的能源政策、供熱政策的基礎上，又出臺了一系列有關“清潔供熱”的政策、管理辦法和指導意見。全國能源、供熱等行業(yè)的人士高度關注，各種觀點層出不窮。<-p>

有人說，清潔供熱就是要優(yōu)先選用地熱、太陽能、生物質等可再生能源;有人說，應該全面禁止燃煤供熱，用天然氣才是清潔供熱;有人說，豐富的地熱資源，是我國未來清潔供熱的主流方向;還有人說，電是最清潔的能源，使用方便又無污染排放。<-p>

筆者從事供熱30余年，認為以上觀點有些以偏概全。供熱工作作為一個城鎮(zhèn)或區(qū)域能源基礎設施的重要保障，既是一個系統(tǒng)工程，又是一個關乎民生、環(huán)保節(jié)能的社會問題。僅從某一個角度理解“清潔供熱”，缺乏系統(tǒng)性、科學性。<-p>

隨著人民生活水平的提高，目前，全國冬季采暖面積不斷增大。數據統(tǒng)計顯示，全國綜合能耗中建筑能耗占比30%，而采暖、空調能耗又占建筑能耗的60%~70%?？梢?，如果能控制好建筑供熱用能，即可實現(xiàn)節(jié)能減排。<-p>

而建筑用熱有兩個突出特點。一是供熱能耗雖然大，但所需要的供熱能源品位并不高。簡單地說，能源分化石能源和非化石能源，同時按其產生的熱能溫度的高低又分為高品位能源和低品位能源。天然氣、煤、油等都屬于高品位能源，而一些太陽能或表層地熱等都屬于低品位能源。對于建筑采暖來說，把30攝氏度~60攝氏度的熱水送到散熱片或地板散熱管里，就可滿足室溫20攝氏度的取暖需求。從這個角度說，那些低品位的可再生能源也是很好的選擇。二是用熱建筑的環(huán)境、條件和用途差異較大。比如，目前“三北”地區(qū)大中型城市或鄉(xiāng)村，建筑密度、人口密度、冬季氣候、建筑的節(jié)能保溫情況不同，導致居民和公建的用熱時長、特點也各不相同。<-p>

一個城鎮(zhèn)或區(qū)域，采取何種方式才能實現(xiàn)清潔供熱，應當辯證分析、綜合考慮，片面理解，不僅會使清潔供熱難以持續(xù)發(fā)展，而且從長遠來考慮，還會對當地的能源、生態(tài)資源帶來一些不可逆轉的負面影響。<-p>

●熱電聯(lián)產<-a>應該在我國清潔供熱持續(xù)、健康發(fā)展中擔當“主力軍”<-strong><-p>

熱電聯(lián)產是大規(guī)模實現(xiàn)能源轉換技術中轉換效率最高的一種科學的用能方式。煤炭、天然氣都屬于高品位的化石能源，燃燒時溫度可達幾百攝氏度至上千攝氏度。熱電聯(lián)產將高溫熱能用來發(fā)電，同時把余熱用來供熱取暖，實現(xiàn)了高品位能源的梯級利用;使用高品位能源來取暖，從能源品位的角度上說，是“大材小用”，遠遠不如熱電聯(lián)產來得“物盡其用”。<-p>

北京是我國最早發(fā)展熱電聯(lián)產余熱供熱的城市。北京熱力集團從1958年成立至今，集中供熱面積已達2.5億平方米，是全球較大的利用熱電聯(lián)產余熱集中供熱的企業(yè)。從“十五”到“十二五”期間，熱電聯(lián)產余熱供熱，對于北京這座2000多萬人口密度的大都市來說，可謂功不可沒。熱電聯(lián)產余熱供熱為北京百姓供熱6.1億GJ(10的九次方焦耳)，這使得北京城區(qū)減少了6000多座鍋爐房。<-p>

不可否認，熱電聯(lián)產在發(fā)展中出現(xiàn)一些問題，為“熱電聯(lián)產過時論”提供了一些佐證。比如，一些地方以熱電聯(lián)產節(jié)能減排的名義上馬發(fā)電機組，發(fā)電容量迅速攀升，卻缺乏配套的熱網，余熱供熱并未發(fā)揮出應有的作用;燃煤發(fā)電<-a>機組改為燃氣后，由于熱電比下降，使得同樣的熱量卻要燃燒更多的燃料;還有一些地方為完成“上大壓小<-a>”的目標，將一些小型熱電廠關停，結果，退回到使用分散鍋爐房為城鎮(zhèn)供熱的時代。“十二五”期間，北京市把城區(qū)的熱電聯(lián)產廠全部搬遷至郊外，形成了四大熱電中心，并且全部改成了天然氣。但近幾年，由于電力需求減少，原來“以熱定電”而建設的四大熱電中心遇到了發(fā)展瓶頸。于是，有人對“熱電聯(lián)產”為城市提供集中供熱的方式產生了質疑。<-p>

事實上，上述問題既涉及到熱電聯(lián)產行業(yè)規(guī)范管理的問題，也涉及到熱電聯(lián)產行業(yè)進行技術創(chuàng)新以適應新形勢的問題。<-p>

近年來，國內外不斷涌現(xiàn)的供熱行業(yè)新技術已為這些問題提供了很好的解決思路。比如，吸收式熱泵低溫回水技術應用于山西省古交興能燃煤熱電廠余熱利用中，為40公里以外的太原市提供清潔供熱面積3000萬平方米，占到該市供熱面積的近1-4。再比如，山東聊城和鄒平的兩家企業(yè)，現(xiàn)有電廠機組在滿足當地需求前提下，通過長輸管線為濟南供熱。“外熱入濟”過程中主要問題是長距離輸熱的熱能損耗，通過保溫一體的直埋管道讓熱損耗降到最低。此外，在為濟南市章丘區(qū)余熱輸送過程中，新設計的能源站、中繼泵站類似中轉站，把長輸管網中的熱水再度升溫，然后輸送到居民家中，使熱量得到最大限度的利用。<-p>

蓄熱儲熱技術在熱電聯(lián)產的發(fā)展中也急需加以應用。在芬蘭、丹麥等北歐國家，熱電聯(lián)產設有大型儲熱罐已經作為一種技術標準，在每一家電廠形成了標配。蓄熱器將熱負荷低谷時熱源的部分供熱量蓄存，在熱負荷高峰時段與熱源共同向熱用戶供熱。蓄熱器的投資遠低于建設調峰熱源，它可以最大限度地發(fā)揮熱電聯(lián)產以及最經濟熱源的優(yōu)勢，降低供熱系統(tǒng)的運營成本，使熱電廠與熱力公司在經濟與運行方面獲得最大的收益。<-p>

當前，我國熱電聯(lián)產在東北地區(qū)大中型城市的占有率已達60%，但縱觀全國，所有的熱電機組基本上都未配置儲熱蓄熱罐。以北京為例，現(xiàn)有的四大熱電中心年總供熱能力約6000萬GJ，竟無一例大型儲熱蓄熱裝置，從而使得當發(fā)電需求量受到限制時，對外網的供熱量驟減。以高井電廠為例，電網調度負荷瞬變，會使供熱出口溫度在10分鐘之內從110攝氏度降至75攝氏度。不僅影響供熱質量，給整個管網安全也帶來了隱患。<-p>

蓄熱儲熱裝置在中國目前尚未大規(guī)模應用，其原因在于，蓄熱罐用于熱負荷低谷時段蓄存熱量，而近年來，供熱領域存在著新增供熱量低于新增供熱面積所需熱量的問題。簡單地說，就是供熱處于供不應求的狀態(tài)。近年來，國家提倡風電全額消納，而熱電聯(lián)產<-a>機組“以熱定電”運行所導致的調峰能力不足，導致“三北”電網大量放棄風能。隨著我國供給側結構性改革成效的顯現(xiàn)，電力需求減緩，通過配置蓄熱裝置來提高機組調峰能力的消納方案應當得到重視。<-p>

除此以外，我國的熱電聯(lián)產主要使用的是燃煤或燃氣，而在北歐多國，主要使用生物質熱電、垃圾焚燒熱電等，并且配備有一定規(guī)模的儲熱蓄熱裝置，作為調節(jié)手段。<-p>

熱電聯(lián)產余熱其實是工業(yè)余熱的一部分。以鋼鐵、電解鋁行業(yè)為例，生產過程中均會產生余熱排放。過去，由于工業(yè)余熱能量密度低，難以提取利用，大多排入大氣，造成能源浪費和污染。近幾年，隨著各種熱泵技術的成熟發(fā)展，回收工業(yè)余熱已不是難以解決的問題。<-p>

事實上，工業(yè)余熱的優(yōu)勢在于溫度品位適合向城市建筑供熱。清潔供熱首先應該考慮，將城市周邊的各種工業(yè)余熱回收利用。對余熱視而不見，反而新建其他供熱設施的做法，實際上是一種巨大的浪費。通過諸如吸收式熱泵、長輸管線或者蓄熱方式將部分能源利用起來，變廢為寶，使城市少建分散鍋爐房，從而減少大量的能源消耗和污染排放。因此，熱電聯(lián)產等工業(yè)余熱在清潔供熱中，不應該被拋棄，反而會成為我國清潔供熱可持續(xù)、健康發(fā)展的“主力軍”。<-p>

● 杜絕“一刀切”，因地制宜用好現(xiàn)有能源<-strong><-p>

長期以來，我國主要能源依賴于煤炭。近年來，隨著霧霾現(xiàn)象的加重，煤炭能源受到越來越多的詬病，很多人對煤炭的燃燒利用持反對意見，認為燃煤具有重污染屬性，是空氣污染的源頭之一。各級地方也不斷出臺各種政策限制煤炭的使用，大力推廣“煤改氣”。<-p>

然而，實際國情是“富煤、貧油、少氣”，煤炭在全國化石能源資源總儲量中占94.2%，石油、天然氣合計占全國化石能源總資源量的比例不足6%。從眼前來說，很難找到一種儲量更大、更清潔的能源取而代之。但是，為了減少不能充分燃煤造成的污染，我國陸續(xù)建設了幾乎橫跨半個中國的輸油、輸氣管道，每年天然氣進口總量達到600億立方米，來緩解發(fā)展與污染治理不能同步之痛楚。<-p>

歐美發(fā)達國家，例如美國和英國，其能源結構中天然氣的比例分別高達30%和35%，采用燃氣熱電聯(lián)產等方式取暖無可厚非。但是我國的能源結構以煤為主，煤的消費占能源總消費量的68%，而天然氣僅占5%。因此，對于我國來說，優(yōu)化能源利用的首要目標是清潔高效地利用煤炭。<-p>

從技術層面看，中國目前煤炭行業(yè)的高效開采和清潔燃燒技術已走在了世界的前列。如中國煤炭工業(yè)協(xié)會選煤分會會長張紹強在ICPC(世界選煤大會)上表示：一方面，發(fā)電機組采用燃煤超低排放發(fā)電技術，煙塵的除塵效率已達99.8%~99.9%，接近“零”排放，煙氣二氧化硫脫硫效率達95%以上、氮氧化物脫除效率達70%~80%，三氧化硫排放濃度可小于等于5毫克-標準立方米、汞及其化合物可以降低到3微克以下，而大氣污染物排放的清潔化程度不亞于天然氣發(fā)電的清潔化程度;另一方面，我國已經有不少高效高清潔化燃煤鍋爐，如水煤漿鍋爐、中小型煤粉型工業(yè)鍋爐，再配套高效凈化裝置，完全能達到清潔化排放水平，進行改造和運行所增加的成本，也在可承受的范圍，而運行操作的便捷性和治理后的大氣污染物排放水平接近于天然氣。更為重要的是，高效煤粉鍋爐單位熱值的燃料采購成本僅為天然氣鍋爐的1-3左右。近年在蘭州、天津等地，高效環(huán)保煤粉鍋爐作為國家推廣的重點節(jié)能技術項目均有良好的示范案例，受到供熱企業(yè)的關注。<-p>

此外，天然氣雖然相比煤炭是更清潔的化石能源，但也存在清潔燃燒的其他問題。主要是燃燒過程中會產生大量氮氧化物。環(huán)保部門公布的天然氣鍋爐運行情況檢測資料顯示，燃氣工業(yè)鍋爐運行中，氮氧化物排放濃度小于200毫克-立方米的只占35%，小于400毫克-立方米的占94%，大部分天然氣鍋爐氮氧化物排放濃度約為300毫克-立方米。<-p>

除了氮氧化物排放，天然氣燃燒還存在一個問題——水蒸氣，俗稱白霧。由于天然氣主要成分為甲烷(CH4)，每立方米天然氣的密度為0.7174千克-立方米，燃燒后會產生約1.6公斤的水蒸氣，大量的水蒸氣進入大氣環(huán)境，為氮氧化物轉化為硝酸鹽提供了良好條件，可能會加重污染。解決辦法是煙氣消白，采用各種熱泵工藝，消耗電能，降低排煙溫度。這進一步增加了能源消耗和電網供電壓力，特別是白天用電高峰的供電壓力。<-p>

我們必須認識到，煤炭本身沒有污染，有問題的是“直接燃燒、敞開排放”已經超過了環(huán)境容納和自凈修復的能力。與其高價購買我們缺乏的清潔能源，不如因地制宜，用好現(xiàn)有能源。比如，在可開采石油的沿海城市的遼寧省盤錦市，天然氣資源相較于其他地區(qū)豐富，可采用“煤改氣”供熱，而地熱資源豐富的吉林省長白山地區(qū)可采用熱泵技術進行供熱。<-p>

● 清潔供熱需要多種可再生能源互補互聯(lián)互通<-strong><-p>

作為世界第一人口大國和第二大經濟體，我國的能源消費體量巨大。國家統(tǒng)計局發(fā)布的《2016年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，2016年，我國全年能源消費總量43.6億噸標準煤，其中煤炭消費量占能源消費總量的62%，水電、風電、核電、天然氣等清潔能源消費量占能源消費總量的19.7%，合計8.6億噸標煤。目前，我國居民生活能源消耗水平僅為美國的1-5左右，即便未來進行節(jié)能改造，大幅度提高能效，隨著經濟的發(fā)展，能源消費也不會大幅度減少，<-p>

這是剛性需求，可再生能源全面替代煤炭的消費體量是很不現(xiàn)實的。<-p>

以風電和太陽能為例，我國“三北”地區(qū)風電資源豐富，西北地區(qū)太陽能資源豐富，而東部地區(qū)經濟發(fā)達，用電需求旺盛。二者的需求匹配需要克服距離的難題。即便是成本較低的水電，外送到用電負荷區(qū)域，用戶的成本也會大幅攀升，更不用說每千瓦時0.5~1.0元的風電和光伏電。被業(yè)界視為綠色能源推動者的西班牙，曾對太陽能推出巨額補貼，后來受到經濟危機影響，逐步削減補貼，最終導致相關行業(yè)從業(yè)人員損失慘重。巨額補貼不可持續(xù)的教訓說明，并不是說只要是清潔能源就意味著可以“通行無阻”，就可以不計代價地發(fā)展。<-p>

此外，水電、風電、光電、光熱等穩(wěn)定性、可靠性、可控性都比較差，很難滿足電力消費的穩(wěn)定性要求，需要大量煤電予以保障。<-p>

不考慮新能源發(fā)電的遠距離輸送，回到清潔能源供熱就地消納，依然有大量的問題。針對常見的清潔能源供熱方式有電采暖、天然氣采暖爐、太陽能采暖、地源熱泵、空氣源熱泵、污水源和水源熱泵等。各種采暖方式都有各自的適用范圍，以農村地區(qū)為例：電采暖系統(tǒng)，對電增容和經濟要求高，適用于經濟條件好、電力設施完善的新建、翻建農民住宅或建成年代近的既有農民住宅。<-p>

天然氣系統(tǒng)，受市政基礎設施條件限制，對安全條件要求較高，適用于已經連通市政管道天然氣的新建翻建農民住宅和既有農民住宅;或規(guī)劃連通市政管道天然氣的新建翻建、整村遷移的農民住宅。<-p>

太陽能系統(tǒng)，對太陽能照射時數有要求，對農民住宅屋面結構穩(wěn)固性要求高，適用于無設施和綠化遮擋、當地太陽能照射時數不少于4小時的農民住宅。<-p>

地源熱泵系統(tǒng)，對地質、經濟條件要求高，適用于前期進行地質勘察可行性分析后的整村新建、翻建、遷建的農民住宅。<-p>

空氣源熱泵系統(tǒng)，對經濟條件、機組性能、室外環(huán)境、溫度要求高，適用于靠近北京市城區(qū)平原區(qū)且獨戶采暖、經濟條件好的農民住宅。<-p>

污水源熱泵和普通水源熱泵，要求項目附近有污水處理廠、中水源或河道溝渠等，適用于各種水源豐富的住宅區(qū)域<-p>

在城區(qū)人口密集區(qū)，上述新能源利用方式限制條件更多。以北京市海淀區(qū)大力推廣的空氣源熱泵為例，其主要優(yōu)點在于COP值(能效比)較高，輸入1份電能能夠獲取3份甚至更多熱能。缺點在于，空氣源熱泵系統(tǒng)受室外空氣環(huán)境溫度影響較大。在常規(guī)工況下，COP值約為3~4，但在室外溫度低于零下5攝氏度時，機組轉換效率會大幅下降;在零下10攝氏度時，空氣源熱泵系統(tǒng)主要依靠輔助電伴熱系統(tǒng)，接近電采暖系統(tǒng)，節(jié)能效果下降明顯。對于整棟樓宇供熱而言，為應對極寒天氣，就需要配置較高的電力容量且多臺熱泵聚集會形成冷島，相互干擾，影響制熱效果。此外，空氣源熱泵系統(tǒng)的初期投資較高，不適宜大范圍推廣。<-p>

針對單個新能源技術路線無法滿足個性化供熱需求的問題，近年來，供熱領域開始推廣能源的互聯(lián)互通，以解決新能源波動性和不穩(wěn)定性問題。由于熱泵和太陽能等新能源往往供熱品位較低，如地源熱泵和空氣源熱泵的供水溫度多在45攝氏度，家用太陽能熱水器出水溫度多為50攝氏度~60攝氏度。白天太陽能資源豐富，可以多利用太陽能;夜間氣溫較低，谷電充足，可以開啟熱泵供熱，供熱初期熱負荷小，太陽能收集的熱量足夠滿足供熱需求。站在多能互補、互聯(lián)互通的角度，如果有市政管網，平時由可再生能源獨立滿足周邊供熱面積的需求;當存在多余熱量的時候，可以向供熱管網提供富裕的熱量，從而節(jié)約燃氣鍋爐房用氣量;當可再生能源系統(tǒng)供熱量不足時，優(yōu)先采用效率比較高的市政大網補充供熱，就可以充分發(fā)揮新能源供熱的作用，也不需要配置過多的輔助電加熱設施，還可以節(jié)約供熱管網的燃料消耗，是一種真正清潔的供熱方式。<-p>

● 從源、網、站、熱用戶通盤考慮，確保供熱全流程的清潔、高效<-strong><-p>

供熱作為一個系統(tǒng)性工程，從熱源廠產生的高溫熱水，經過熱力一次管線傳輸，送到熱力站換熱，再經二次管線送入熱用戶家中，最后由散熱器將熱量散發(fā)到室內，滿足熱用戶的需求。不僅包含供熱能源的開發(fā)利用，還應包括整個系統(tǒng)的全過程。<-p>

因此，清潔供熱的內涵不應當局限于清潔的能源來源，源頭清潔了不意味著整個供熱過程是清潔的，整個供熱管線的高效傳輸、熱力站的經濟運行、用戶建筑的節(jié)能保溫和用熱過程中的主動調節(jié)都是實現(xiàn)“清潔供熱”的不可缺少的重要環(huán)節(jié)。<-p>

受前蘇聯(lián)的供熱經驗影響，我國一次供熱管網往往采用較高的供回水溫度，管線長期處于高溫區(qū)段運行，容易出現(xiàn)腐蝕泄漏現(xiàn)象。同時，較高的供回水溫度導致散熱損失較高，這是典型的不經濟、不“綠色”的供熱方式。<-p>

熱力站是承載一次管線和熱用戶的中轉站。過去，由于老舊居民樓沒有實施節(jié)能改造，熱指標較大，樓宇設計不合理，容易出現(xiàn)水力失調和熱力失調問題。設計單位對熱力站的設計，往往本著“但求無過、不求節(jié)能”的心態(tài)，采用冗余設計，將換熱面積增大，按照超過所需供熱能力1倍以上的要求設計。在少數極寒天氣里，此類設計的問題還不明顯，但氣溫較高時，此類保守設計產生的問題就會凸顯。由于設計參數過大，為保證設備正常運行，無法大幅度降低換熱量以合理調節(jié)供熱量，白白造成浪費。<-p>

在用戶側，最常見的是不采用熱計量的小區(qū)。高層居民由于熱力失調，家中溫度過熱，直接采取窗戶大開的方式主動散熱;低層居民反而溫度不達標，為盡量多獲取熱量，就私接串聯(lián)多組散熱器，導致整棟樓宇供熱質量下降。老舊居民小區(qū)還存在由于產權不清，大量供熱管網長期無人維護，“滴漏跑冒”嚴重的現(xiàn)象;更有一些老舊房屋，沒有采取保溫措施，采暖熱負荷遠高于設計標準。<-p>

很多供熱設備本身還存在水質問題。例如，水源熱泵供熱瓶頸是結垢和腐蝕的問題。水在系統(tǒng)內長期循環(huán)，容易沉積結垢，導致?lián)Q熱效果變差，還容易腐蝕換熱設備。采用空氣源熱泵等新能源供熱方式，供熱溫度較低，還容易導致細菌滋生。特別是許多中央熱水和冷水設施，在水淤塞處，或水溫長期保持在55攝氏度時，非常適宜軍團菌大量繁殖。因此，要做好相關的維護工作。<-p>

綜上所述，我國的清潔供熱首先要符合國情，一個城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或區(qū)域，選擇何種供熱方式應該因地制宜。“因地制宜”地進行清潔供熱關鍵在于“宜”字，是否“宜”，不能只看用熱建筑單體本身，還應站在所屬區(qū)域的全局來衡量。<-p>

主要應考慮三方面因素：一是結合所處區(qū)域的能源結構現(xiàn)狀，關注能源品位的梯級利用;二是要考慮所處區(qū)域的地理環(huán)境特點，分析當地是否具有地熱、太陽能等可再生能源的潛力;三是要分析所處區(qū)域的用熱規(guī)模和熱負荷的大小，從源、網、站、熱用戶通盤考慮，確保供熱全流程的清潔、高效。<-p>

一般來說，大中型城市宜以熱電聯(lián)產<-a>集中供熱為主，如果新開發(fā)的居民小區(qū)就在城鎮(zhèn)已有的電廠余熱集中的供熱管網旁邊，小區(qū)住戶卻安裝燃氣壁掛爐取暖，氮氧化物排放濃度很難控制，這不能稱為科學的清潔供熱;如果當地有大量發(fā)電余熱或其他工業(yè)余熱，白白排掉，反而投資地熱、太陽能或電供熱，從全局性上講，這也不是科學的清潔供熱。<-p>

中小型城鎮(zhèn)或區(qū)域沒有工業(yè)余熱資源條件的，宜考慮獨立區(qū)域鍋爐供熱。但是不論燒煤還是燒天然氣都得嚴格執(zhí)行排放標準。<-p>

地熱、太陽能等可再生能源則適合更小一些區(qū)域或獨立建筑的供熱。但是如果地源熱僅用于冬季取暖，沒有考慮地表水的回灌或不同時采用夏季制冷利用，使土壤冷熱平衡，那么，地熱能源也會受到破壞，這種清潔供熱模式從長遠來說，未必具有可持續(xù)性。<-p>

農村地區(qū)則更適合以電作為驅動能源的空氣源熱泵、燃燒生物質沼氣或結合太陽能等供熱。但“火電”作為一種由化石能源轉換而來的高品位的二次能源，原則上是不應該直接用于供熱的，除非在上述各種能源條件均不具備的特殊地區(qū)。<-p>

近年來，國家出臺電力改革相關政策，為風電的遠距離大客戶直供開拓了良好的發(fā)展空間，風電加蓄熱，才是利用電能提供熱能的真諦。<-p>

中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會副理事長、技術委員會副主任委員 劉榮<-p>

原標題:清潔供熱需因地制宜 <-p>