隨著我國城市能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整及環(huán)保要求持續(xù)加強(qiáng)，以天然氣為一次能源的采暖方式漸成趨勢。然而，受資源緊張、成本偏高、能源轉(zhuǎn)換效率不足等因素制約，這一方式也暴露出不少問題，亟待進(jìn)一步完善。

那是否存在更為理想的城市供熱方式?在清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心教授付林看來，北方地區(qū)供熱減排潛力巨大，可將現(xiàn)有大型電廠及工業(yè)余熱利用起來，輔之以天然氣資源調(diào)峰，構(gòu)建以京津冀一體化為范本的新型清潔供熱體系。

清潔取暖改造留下“后遺癥”

中國能源報(bào)：隨著清潔取暖改造的集中、持續(xù)推進(jìn)，北方采暖正在發(fā)生越來越多的變化。結(jié)合該背景，您如何看待北方城鎮(zhèn)供熱現(xiàn)狀?

付林：截至2016年底，我國北方城鎮(zhèn)供熱面積約140億平方米，其中50%以上仍在使用污染嚴(yán)重的燃煤鍋爐，約25%為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱，另有20%左右為天然氣或電供熱。每年還在新增建筑的情況下，清潔熱源存量缺口已有70多億平方米，清潔供熱任務(wù)艱巨而急迫。

目前，國家越來越重視北方清潔取暖問題，已展開系統(tǒng)認(rèn)識(shí)探索，以加快提高清潔取暖比重。改造初衷是好的，成效也有目共睹，但同時(shí)也應(yīng)及時(shí)總結(jié)、反思推行過程中出現(xiàn)的問題，特別是改造留下的一些“后遺癥”。

中國能源報(bào)：需要反思的“后遺癥”主要有哪些?

付林：清潔取暖改造的重點(diǎn)在于究竟怎么“改”。我們常說“宜氣則氣、宜電則電”，到底如何因地制宜?這是值得反思的關(guān)鍵。

例如，北方多地以天然氣為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)，從經(jīng)濟(jì)性看，因其投資高于分散的小燃?xì)忮仩t，燃料成本又比燃煤電廠高，往往只有在發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)較高的條件下，才能體現(xiàn)出優(yōu)勢。除導(dǎo)致被改造地區(qū)供熱成本大幅上升外，該方式因熱電比小而造成天然氣消耗量特別大。僅在京津冀地區(qū)，若按北京供熱模式全部改為天然氣熱電廠和鍋爐，至少就需600億方天然氣，相當(dāng)于全國總用量的1/4，由此可能帶來供氣安全保障、氮氧化物排放加劇等一系列后續(xù)問題。

再如，熱電聯(lián)產(chǎn)雖是北方城市能源轉(zhuǎn)換效率最高的供熱方式，但因其普遍采用“以熱定電”模式，導(dǎo)致大量發(fā)電根據(jù)供熱需求而定，難以再為電網(wǎng)調(diào)峰服務(wù)。如何在清潔取暖的同時(shí)解決這一矛盾，優(yōu)化電、熱、燃?xì)鈽?gòu)成的能源系統(tǒng)運(yùn)行，是又一重要任務(wù)。

“好氣用在調(diào)峰上”

中國能源報(bào)：如何優(yōu)化電、熱、燃?xì)獾荣Y源在城市供熱中的運(yùn)行?

付林：首先要弄清楚，天然氣究竟該不該用于城市采暖?我認(rèn)為寶貴的天然氣要用于更為合理的地方，即設(shè)置在城市熱網(wǎng)末端承擔(dān)供熱調(diào)峰作用。

目前不少城市直接將燃煤鍋爐改為大型燃?xì)忮仩t供熱，該方式并不值得推廣。燃?xì)忮仩t宜分散而不宜集中，在熱網(wǎng)難以達(dá)到的地方，可適當(dāng)采用分散化的小型燃?xì)忮仩t供熱。同時(shí)，城市應(yīng)重視建設(shè)季節(jié)性天然氣儲(chǔ)氣設(shè)施，保障冬天供氣安全。

此外，還可將“以熱定電”轉(zhuǎn)化為“熱電氣協(xié)同”的方式，大幅提高熱電聯(lián)產(chǎn)靈活性，實(shí)現(xiàn)熱電解耦。在北方城市已基本覆蓋熱網(wǎng)的基礎(chǔ)上，可加裝蓄熱裝置和熱泵。電負(fù)荷低谷期，機(jī)組減小發(fā)電量并通過熱泵消耗電量而產(chǎn)生高溫?zé)崃浚摕崃看嫒胄顭嵫b置;用電高峰時(shí)，供熱機(jī)組減少抽汽供熱而多發(fā)電，采暖負(fù)荷通過蓄熱裝置放熱承擔(dān)。由此在改變機(jī)組不同時(shí)間發(fā)電量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)峰優(yōu)化運(yùn)行。

中國能源報(bào)：除調(diào)峰外，如何進(jìn)一步挖掘天然氣供熱的潛力?

付林：天然氣由一個(gè)碳加四個(gè)氫組成，燃燒時(shí)氫元素轉(zhuǎn)化為水蒸氣，也就是我們常見的白煙，攜帶較大比例熱量。若能將這部分熱量回收利用，不僅可消除冒煙問題，還可進(jìn)一步提高燃?xì)夤嵝省，F(xiàn)有大型熱電廠中，尚有超過其供熱量40%的低溫?zé)煔庥酂嵊写谩?/p>

針對(duì)大型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)，我們現(xiàn)可通過全熱回收技術(shù)，在輸入燃?xì)饬坎蛔儭⑤敵鲭娏静蛔兊那疤嵯拢瑢⑤敵鰺崃刻岣?0%以上。針對(duì)燃?xì)忮仩t，利用直接接觸式換熱技術(shù)，使煙氣溫度降至20攝氏度甚至更低，由此實(shí)現(xiàn)深度回收，再通過吸收式熱泵進(jìn)行加熱，從而將供暖熱效率提升10%以上。即可實(shí)現(xiàn)熱回收、減排與節(jié)水一體化，還可降低煙氣氮氧化物濃度10%以上。

探索京津冀清潔供暖一體化

中國能源報(bào)：上述回收技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性如何?

付林：以北京為例，如按發(fā)電小時(shí)3500小時(shí)計(jì)算，燃?xì)怆姀S年用氣量約75億方，燃?xì)忮仩t采暖季消耗氣量約53億方。根據(jù)上網(wǎng)電價(jià)0.65元/千瓦時(shí)、天然氣價(jià)2.5元/標(biāo)方折算，北京因供熱產(chǎn)生的總成本約400億元/年，每年額外還有上百億元運(yùn)行補(bǔ)貼。

隨著四大燃?xì)鉄犭娭行牡纳像R，北京城區(qū)已結(jié)束燃煤供熱歷史。北京燃?xì)怆姀S供熱能力現(xiàn)為1.2億平方米，如能將排放煙氣全部回收，再加上調(diào)峰部分的熱量，即相當(dāng)于在不增加天然氣用量的情況下，新增供熱面積1億平方米。北京還有超過5億平方米的天然氣鍋爐供熱，余熱回收后可增加5000多萬平米供熱面積。兩部分相加達(dá)1.6億平米左右，這意味著，不僅可使北京20%的建筑實(shí)現(xiàn)零污染供熱，每年還可節(jié)約用氣16億方。

中國能源報(bào)：基于這些技術(shù)，可為城市清潔供暖帶來哪些推動(dòng)?

付林：實(shí)際上，余熱回收技術(shù)既可用于燃?xì)怆姀S，也可吸收北京周邊燃煤電廠及工業(yè)余熱。例如，利用周邊燕山石化的余熱可滿足北京當(dāng)?shù)爻?000萬平方米供熱需求。隨著大溫差、遠(yuǎn)距離供熱技術(shù)得到應(yīng)用，相比于天然氣鍋爐供熱而言，余熱供熱的經(jīng)濟(jì)半徑可達(dá)300公里以上。在北京300公里半徑內(nèi)，僅現(xiàn)有電廠供熱潛力就達(dá)10億平方米，甚至可滿足京津冀地區(qū)其他城市的熱需求。

通過“外熱入京”將余熱送入北京，同時(shí)利用少量天然氣配合調(diào)峰，即“4座燃?xì)鉄犭娭行?燃?xì)夥植际秸{(diào)峰+N處余熱回收”的方式，相比現(xiàn)行純靠天然氣供熱的模式，不僅減少污染排放，還可減少能耗80%以上、降低供熱成本1/3。

在此基礎(chǔ)上，我們還設(shè)想了一種以供熱、天然氣和電力為核心的京津冀清潔供熱一體化模式。統(tǒng)籌考慮京津冀地區(qū)的能源資源，例如除“外熱入京”，還可將北京的天然氣資源分出一部分給津、冀等地，通過“熱電協(xié)同”技術(shù)解決該地區(qū)乃至鄰省的火電深度調(diào)峰和可再生能源消納問題。統(tǒng)籌考慮京津冀地區(qū)的供熱、天然氣和電力資源，繼而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能源一體化，推動(dòng)供熱、天然氣、可再生能源及電力的協(xié)同發(fā)展、協(xié)同運(yùn)行。