清洁供暖十年仍存在的问题与解决路径

清洁供暖十年仍存在的问题与解决路径

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。清洁取暖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。清洁取暖的主要方式包括清洁燃煤供暖、天然气供暖、电制热供暖、可再生能源供暖和工业余热供暖等。

我国清洁供暖技术现状

• 清洁燃煤供暖

  清洁燃煤集中供暖指实施超低排放技术改造后，将实现超低排放标准的燃煤热电联产和大型燃煤锅炉通过热网系统向用户供暖的方式。成本低廉是燃煤热电联产的最大优势，并且清洁燃煤集中供暖能够覆盖已有热力管网系统的城市集中供暖地区；但是其劣势也同样明显——集中供热管网难以延伸至广大农村地区。

• 天然气供暖

  天然气供暖指以天然气为燃料，利用脱氮改造后的燃气锅炉、燃气热电联产等进行集中供暖，以及燃气热泵、壁挂炉等进行分散供暖。与燃煤供暖相比，天然气供暖热效率更高。

  

  
  

  但随着“煤改气”清洁供暖的稳步推进，天然气需求量大增，2019年我国天然气进口量约1373亿立方米，对外依存度仍为45.2%，其供应保障能力较弱。再者，由于天然气管道铺设非常复杂，成本较高，而且一旦受到破坏，将对周边环境及人们的生命财产安全造成极大危害。因此，天然气管网覆盖范围相对较小，很多农村地区仍然无法到达。

• 电制热供暖

  电制热供暖指利用电能，使用普通电锅炉、蓄热电锅炉、电锅炉+水蓄热、电锅炉+相变蓄热等集中供暖方式，以及发热电缆、电热膜、碳晶、热轨、碳纤维、直热式电暖器、蓄热式电暖器等分散供暖方式，还包括各类电驱动热泵等方式进行供暖。

  
  

  

  
  

• 与燃煤供暖及燃气供暖相比，电制热供暖布置灵活，且用户端无污染物排放，适用于热力管网、天然气管网难以覆盖的农村地区。当前，空气源热泵、蓄热式电暖器等已成为“煤改电”清洁供暖政策推广的主流产品。然而，我国北方农村地区户均电网线路容量只有2—3千瓦，而普通型家用电制热储热供暖装置需达到9—10千瓦，这就涉及大规模的农村电网增容改造以及房屋保暖改造等基础设施建设。

• 地热供暖

  地热供暖指利用地热资源，使用换热系统提取地热资源中的热量向用户供暖，可作为集中式或分散式供暖热源。目前，浅层和水热型地热能供暖（制冷）技术已基本成熟——浅层地热能采用热泵技术提取热量，而水热型地热能通过人工钻井或天然通道开采利用；干热岩型地热能开发尚处于起步阶段。

• 生物质能清洁供暖

  生物质能清洁供暖指利用生物质原料及其转化燃料在专用设备中清洁燃烧供暖的方式，包括：排放达标的生物质热电联产和大型生物质锅炉等集中供暖，以及中小型生物质锅炉等分散供暖。我国农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物等生物质资源丰富，每年可供能源化利用约4亿吨标煤，因此发展生物质能供热具有较好的资源条件。但我国中小型燃煤供热锅炉数量较多，清洁取暖替代任务较重，这就使得生物质能供暖在终端消费环节直接替代燃煤有较大的发展空间。

• 太阳能供暖

  太阳能供暖指利用太阳光热能，借助太阳能集热装置，配合其他稳定性好的清洁供暖方式向用户供暖。太阳能供暖具有使用寿命长、应用场景广泛等特点；在同等供热情况下，可节约40%—60%的能源成本。目前，集中式太阳能区域供暖是国际发展的趋势和方向。预计到2021年，我国太阳能供暖面积将达5000万平方米。

  
  

  

• 工业余热供暖

  工业余热供暖指回收工业生产过程中伴生的余热，经换热装置提质后进行供暖的方式，在技术及经济上均具有较好的可行性。但工业余热种类繁多，其数量和形态在时间或空间上也常具有不确定性，囿于传统余热回收技术水平，难以被高效利用。而储热技术的优势，恰恰能够缓解能量供需双方在时空、强度与地域上不匹配的矛盾。将储热技术与工业余热清洁供暖技术有机结合，可进一步提升余热转换效率。

• 核能供暖

  核能供暖指以核裂变产生的能量为热源的集中供暖或分散供暖。目前，核能供暖主要有2种方式：低温核供暖和核热电联产。核能供热前景广阔，近年来核能供暖产业已在我国北方地区积极推进。中国核工业集团、中国广核集团、国家电力投资集团及清华大学等单位已经在黑龙江、吉林、辽宁、河北等多个省份开展了相关厂址普选与产业推广工作。

  
  

  

我国清洁供暖存在问题与解决路径

存在问题

• 清洁取暖科学评价指标有待统一

  清洁取暖技术种类较多，百花齐放，但评价指标一直无法统一，缺乏普适性。有些指标过于简单，只关注其经济性指标，往往忽略取暖方式是否与当地的能源布局及生态环境相适应等问题；有些指标过于繁冗，需要建立复杂的数学模型，可操作性不强。这就使得清洁取暖技术市场鱼龙混杂，很难以统一标准衡量某项技术的优劣。

• 供热管网与现有建筑物能效水平有待提升

  供热管网。硬件设施方面，供热管网的结构布局不合理，支状管网较多，导致管网水力失调问题严重。再者，部分老旧管网因运行维护不到位，“跑冒滴漏”等问题严重，还有管网凝结水问题、管网保温问题等，这些都可造成整个供热管网的输送效率下降；软件设施方面，供热系统的调控技术水平落后，因大部分热网末端热用户未采用实时热计量措施，使得现有的供热系统只是对设备的粗放型调节，无法根据热用户的需求对整个供热系统进行精准调控，导致管网过量供热或供热不足现象时有发生。

  
  

  

  
  

• 现有建筑物。维护结构保温性能差的问题普遍存在；因受经济发展及保温改造成本的影响，小城镇和广大农村地区问题尤为严重。例如：外墙无保温；窗户为单层玻璃；门窗缝隙漏风严重等。这些都会导致建筑物室内能耗增加，难以满足节能建筑的要求。

  
  

  

  
  

• 多方共赢长效机制有待建立

  改造资金。目前，清洁取暖改造资金主要来自3个方面：中央财政试点城市奖补资金、地方财政补贴资金、社会资本投入。随着2019—2020年采暖期的结束，天津、唐山、石家庄等第一批北方地区清洁取暖试点城市3年示范期也将结束，清洁取暖工作将面临最终考核，而考核结果将直接关系到试点城市能否足额领取奖励资金。天津和济南已经宣布要延长清洁取暖运行补贴至2022—2023年采暖期结束，其他城市尚未明确后续政策。

  
  

  

  
  

• 从清洁取暖试点城市情况看，即使存在补贴，其运行费用仍然比传统散煤取暖方式高。如果清洁取暖补贴逐步取消，后续工作如何展开将是一个棘手的问题。虽然河北省张家口市可再生能源示范区探索了一条“政府+电网+发电企业+用户侧”共同参与的“四方协作”发展之路，但有其特殊背景——张家口市域内蕴含丰富的风能、太阳能和生物质能等资源，为可再生能源开发与应用提供了良好的基础，这也是“四方协作”机制成功建立的关键点之一，但不具备全国大范围推广可行性。如何建立一套多方共赢的长效机制，是解决清洁取暖用户端长期可持续的关键所在。

解决路径

• 逐步建立清洁取暖科学评价体系

  科学的清洁取暖评价体系需要相关的科研单位和供热企业联合攻关。应针对当前多种清洁取暖技术的优缺点，秉承“科学性、先进性、协调性、可操作性”的理念，将热力学、热经济学、环境经济学等相结合。从全生命周期角度，建议主要考察3个方面指标。

能效指标。因燃煤、天然气、电能、地热能、生物质能、太阳能、工业余热、核能等能量品位高低不同，传统的㶲分析和能级平衡理论无法充分考虑能量转换环节的转换效率，只能说明输入能量和用户之间的能量品质的差异。为此，江亿等提出了能质系数的概念，即不同能源对外所能做的最大功与其总能量的比值。利用能质系数的概念，可更合理地反映各种形式能量品位的高低。电能的品位最高，可完全转换为功，能质系数为1；其他能量形式的能质系数要根据实际对外做功的能力来分别确定。若达到同等的用户采暖要求，从节能角度考虑，采用能质系数较低的能量形式更为可取。

经济指标。在进行不同能量形式的热源供暖系统经济性评价时，除了需要考虑初投资及后期的运行与维护费用外，还要结合热经济学结构理论，将总成本分摊在供暖系统或供暖装置的全生命周期之内，考察构成系统或装置的各个组件的单位㶲成本，以获得系统或装置的平均㶲成本。若达到同等的用户采暖要求，从经济性角度考虑，平均㶲成本较低的供暖系统或装置性能更优。

环境影响指标。针对不同能量形式的热源供暖系统对环境影响的程度不同，需要在同一个供暖周期内开展，不仅要考虑CO2、SO2、NOx等污染物的影响，还要考虑构成系统或装置的各个组件自身材料对环境的影响（如组件自身材料材质是否有毒有害、是否可循环利用等），之后才能测算出系统或装置的单位环境影响因子。若达到同等的用户采暖要求，从环境影响角度考虑，单位环境影响因子较低的供暖系统或装置将成为首选。评价指标的好坏需要经受实践的检验，并要不断进行修正与完善。

• 有序推进供热管网节能改造及采暖末端能效提升

  受传统供热模式限制与改造费用的多重影响，供热管网节能改造和采暖末端能效提升不是一蹴而就的事情，需要重点突破，有序推进。针对供热管网的主要问题，先要进行性能评估，再寻求与清洁取暖技术最相适应的节能改造方案。针对建筑物维护结构保温性差的问题，优先改造能耗高、问题凸显的房屋，并鼓励探索政府、用户和供热企业三者共同分享成本与收益的新模式。这些工作将为后续智慧供热技术的全面展开提供有力的硬件支撑。

• 积极探索多方共赢长效机制

  当前，清洁取暖市场化机制尚未建立，主要依赖政府直接投入，这就导致清洁供热项目盈利水平较低，市场积极性不高。为打破这种僵局：政府可开展相应的顶层设计与协调，消除体制障碍，根据各个城市与地方的特点，选择适用的清洁取暖技术，编制相应的技术指南，优化供暖规划；地方政府宜出台配套的政策措施，因地制宜，因时制宜，引导当地供热企业、投融资企业、热用户等积极参与清洁供热项目，探索新型的多方共赢机制，激活潜力市场。