在同等條件下，相比傳統燃煤鍋爐節能90%，各類污染物、二氧化碳均可實現近零排放，且供熱綜合成本與燃煤鍋爐相當——近日，清華大學建筑節能研究中心公布一項“中國清潔供熱2025”新模式，以清潔低碳為目標，為北方地區大規模的城鎮集中供熱提供全新參考。
據項目負責人、清華大學建筑節能研究中心教授付林介紹，該模式一改過去“高能低用”的直接燃燒供熱，通過余熱等低品位熱源取代以燃煤為主的鍋爐房，并配合長輸供熱、熱電協同、燃氣末端調峰等先進技術，達到“清潔供、節約用、能承受、可持續”的效果。目前，上述方案已在太原、石家莊、濟南等多地實現推廣或進行論證，涉及供熱面積10億平方米以上。
北方集中供熱仍以煤為主
大批存量余熱反而被忽視
統計顯示，北方集中供熱面積增長迅速，覆蓋范圍已超過140億平方米。其中，主要包括燃煤鍋爐、燃氣鍋爐，及大中規模的燃煤、燃氣熱電聯產等熱源形式，總能耗約為2億噸標準煤/年。
付林坦言，盡管一再強調清潔取暖，但截至目前，燃煤供熱仍是北方地區的主要方式，煤炭占供熱一次能源消費的比重接近80%。且在現行供熱方式中，燃煤、燃氣等各類鍋爐占到一半以上。“直接燃燒是典型的低效轉換方式，不僅造成大量浪費，也不符合當前的低碳發展要求。比如在2017年，北方城鎮供熱碳排放總量就達到5.41億噸，約占全國建筑運行能耗相關碳排放總量的1/4。基于碳減排的迫切現實，這些‘高能低用’的方式一定會被逐漸淘汰。”
那么，誰來替代傳統熱源？在多位專家看來，北方大量存在的余熱資源可作為首選。分析顯示，北方地區現有燃煤機組裝機容量約8億千瓦，若將其中一半電廠余熱收集起來，足以承擔約120億平方米的供熱面積。同時，在冬季保供期內，北方地區還可提供約40億吉焦的低品位工業余熱，回收其中15億吉焦，即可為50億平方米建筑提供基礎采暖負荷。
“北方大城市、小城鎮均有成熟的集中供熱管網，這是我們的先天優勢。有了基礎和前提，再把現有及未來存量的燃煤電廠改為熱電聯產，并通過新的工藝把余熱收集起來，補充回收北方鋼鐵廠、水泥廠、化工廠、建材廠等工業余熱，能夠為70%的縣以上城市提供基礎熱源，恰好可滿足城鎮集中供暖需求。”中國工程院院士江億表示。
此前在接受記者采訪時，中國城鎮供熱協會副理事長劉榮也稱，由于對供熱能力的挖掘深淺不一，北方有相當一部分熱電聯產機組，實際并未充分發揮供熱潛力，大批存量熱源被白白浪費。
“我們曾實地調研北方某集團20萬千瓦以上機組，發現僅有6%的機組達到最大供熱能力，熱電聯產熱量產出僅為可產出量的44%，待開發供熱潛力竟高達約3000萬千瓦。而且這不是個案，應該先發揮好現有能力，再去考慮別的事情。”劉榮稱。
以300公里為半徑
余熱資源均可實現長距離經濟輸送
以燃煤電廠和工業余熱為主體的熱源，體量大、成本低、相對集中，且回收利用不會增加新的排放。但另一方面，由于這些電廠、工廠大多遠離城市中心，如何高效率回收、長距離輸送，同時不額外增加經濟負擔，成為新模式能否真正落地的關鍵。
對此，新模式按照“溫度對口、梯級利用”原則，利用降低回水溫度的辦法，提高余熱回收系統的能源利用率及熱網輸送能力，減少輸送過程的熱損失。“一套完整熱循環主要由‘一供一回’兩根管網組成。在常規方式中，供水溫度為120-130攝氏度，回水降至50-60攝氏度。溫差越大，熱網輸送效率越高、溫度損失越少。”付林介紹，大溫差技術可在供水條件不變的情況下，將回水溫度降至20-30攝氏度。輸送能力由此提高60%以上，為實現熱的長距離輸送奠定基礎。
“利用上述方式，凡是城市周邊300公里半徑內的余熱資源，均可實現長距離經濟輸送。”付林舉例，該模式率先在山西太原得以推行，覆蓋當地約60%的供熱面積。運行以來，累計減少燃煤276萬噸，與大型燃煤鍋爐相比，年節約標煤120萬噸。同時，每平方米改造投資成本不超過100元，在同等條件下遠低于燃煤、燃氣等其他取暖方式。
此外，新模式還提出利用燃氣作為末端調峰，承擔尖峰負荷的保障方案。“電廠及工業余熱適合承擔基本負荷，初投資高、運行費低；燃氣適合作為調峰熱源，低投資、高運行費。燃氣調峰應采用分布式，以經濟最優為目的，設置合理調峰比例。”付林表示，燃氣作為調峰熱源，將大幅增加冬季燃氣用量，擴大冬夏用氣負荷差。對此，可通過設置季節性儲氣設施，結合燃氣調峰熱源，提高城市供熱的經濟性；分布式燃氣調峰熱源則作為應急熱源，保障供熱穩定與安全。
根據測算，未來，在北方集中供熱增至200億平方米的情況下，電廠和工業余熱作為主要熱源，最高可占到總供熱量的70%左右。在熱網達不到的地方，再采用獨立燃氣鍋爐和電熱等分散方式供熱。“對比繼續采用煤改氣、煤改電的方案，新模式綜合供熱能耗降低50%，大氣污染物排放可減少80%，綜合供熱成本下降25%左右。”付林稱。
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