清潔取暖的政策機(jī)制、實(shí)現(xiàn)途徑及發(fā)展建議

吳春玲 許娜 蘇晶

1 中國建筑科學(xué)研究院天津分院

2 中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司

0 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，我國取暖規(guī)模正逐年增加。截至目前，我國城鎮(zhèn)約有120億m2，鄉(xiāng)村約100億m2建筑需要取暖，總數(shù)巨大。從取暖方式上來看，我國城鎮(zhèn)中約70%采用集中供暖，而鄉(xiāng)村取暖則主要以散煤鍋爐為主，無論是集中供暖還是分散取暖，煤炭均是最主要的能源利用形式。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，取暖能耗已高達(dá)建筑總能耗的三分之一以上。

煤的燃燒會產(chǎn)生大量的SO2，NO2，煙塵和粉塵等污染物，因此燃煤取暖是造成中國空氣污染的重要原因之一，在一定程度上導(dǎo)致部分城市在冬季出現(xiàn)持續(xù)的霧霾天氣。研究表明[1]，部分城市各污染物濃度在取暖期均明顯高于非取暖期，如表1所示。取暖季的開始會直接導(dǎo)致多種污染物濃度的顯著上升，其中SO2增加幅度超過70%，構(gòu)成中國霧霾主要成份的PM2.5濃度增加將近三成，其影響不容小覷。

表1 取暖城市污染物濃度在取暖期和非取暖期的差異

為在滿足居民冬季取暖需求的同時做到節(jié)約能源并改善空氣質(zhì)量，“清潔取暖”引起了社會各界的高度重視。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人在相關(guān)工作會議上強(qiáng)調(diào)：“推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖，關(guān)系北方地區(qū)廣大人民群眾溫暖過冬，關(guān)系霧霾天能不能減少，是能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容”。2017年政府工作報告中也提出“全面實(shí)施散煤治理，推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖”。在國家大力推進(jìn)清潔取暖的政策背景下，本文梳理了清潔取暖的含義及政策機(jī)制，探討其實(shí)現(xiàn)途徑，并就其未來的發(fā)展提出了針對性的建議，以期能為清潔取暖相關(guān)政策、技術(shù)提供參考。

1 清潔取暖的含義及政策機(jī)制

1.1 清潔取暖的含義

清潔取暖是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它包含著從熱源到末端的整個熱量制取到消費(fèi)的過程。清潔取暖是指采用清潔的熱源，高效的實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)全生命周期內(nèi)低能耗、低排放的一種供暖方式，它涵蓋“清潔的熱源”、“高效的輸配系統(tǒng)”、“高性能的建筑”三個方面。

1）從能源高效利用、污染物超低排放角度，因地制宜的選擇合適的清潔能源形式或者采用技術(shù)措施使得傳統(tǒng)的能源實(shí)現(xiàn)低能耗、低排放，均可視作“清潔取暖”。

清潔取暖絕非完全摒棄傳統(tǒng)能源的使用，而是要高效、合理的利用能源，實(shí)現(xiàn)低污染、低排放。常見的清潔能源主要包含天然氣、電能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、空氣熱能等，除此之外，超低超凈排放的燃煤熱電?lián)產(chǎn)、大型燃煤鍋爐也應(yīng)視作清潔采暖技術(shù)之一。相關(guān)研究表明[2]，燃煤發(fā)電機(jī)組若采用燃煤煙氣污染物超低排放技術(shù)，除塵效率可達(dá)到99.8%～99.9%，脫硫效率可達(dá)95%以上，NOx脫除效率可達(dá)70%～80%，滿足“清潔取暖”相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2）從高效輸配系統(tǒng)角度，采用智慧熱網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對整個熱量輸配過程的智慧調(diào)控，減少熱量的輸送損耗及過量供熱，即通過“節(jié)流”方式達(dá)到“清潔取暖”。

3）從高性能建筑角度，通過增加末端建筑的保溫蓄熱能力，減少熱損失，從而達(dá)到“清潔取暖”的目的。

1.2 清潔取暖政策機(jī)制

1.2.1 國家政策

在我國“五位一體”總體布局下，先后出臺了多項環(huán)境及能源發(fā)展問題的政策要求及行動計劃。加快清潔能源利用，提高能源利用效率，積極發(fā)展綠色建筑，推進(jìn)供熱計量等內(nèi)容從不同方面促進(jìn)了清潔取暖工作的進(jìn)一步展開。

表2 國家層面清潔取暖相關(guān)政策匯總表

清潔取暖是在國家環(huán)境及能源發(fā)展總體規(guī)劃下必然要開展的重點(diǎn)工作。2017年5月，財政部等國家多部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于開展中央財政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖試點(diǎn)工作的通知》，支持12個試點(diǎn)城市推進(jìn)清潔方式取暖替代散煤燃燒取暖，并同步開展既有建筑節(jié)能改造，因地制宜，多措并舉，從“熱源側(cè)”和“用戶側(cè)”兩方面實(shí)施清潔取暖改造。財政支持根據(jù)試點(diǎn)城市規(guī)模的不同，每年安排5億元至10億元不等，以期使試點(diǎn)城市形成示范帶動效應(yīng)，為其他地區(qū)提供可復(fù)制、可推廣的范本，為清潔取暖的全面展開奠定了基礎(chǔ)。

從國家政策上來看，國家大力支持清潔取暖工作，并且逐漸從單純的補(bǔ)貼能源利用過渡到通過試點(diǎn)城市探索因地制宜、多措并舉的清潔取暖推進(jìn)模式。

1.2.2 地方政策

在國家相關(guān)清潔取暖政策的指導(dǎo)下，各地方也相應(yīng)出臺了有關(guān)的支持政策和具體工作方案。從政策內(nèi)容方面來說，目前各地清潔取暖工作的展開主要集中在以下幾方面：

1）加大熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱建設(shè)，加快城市集中供熱設(shè)施建設(shè)，提高集中供熱普及率。

2）推進(jìn)煤炭的清潔利用，禁止使用高灰份、高硫份的劣質(zhì)煤炭。

3）加快清潔能源替代利用，逐步提高清潔能源使用比重。

4）積極發(fā)展綠色建筑，新建建筑嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造。

5）推進(jìn)供熱計量改革，開展供熱系統(tǒng)節(jié)能改造，老舊管網(wǎng)改造和熱計量系統(tǒng)改造。

為保障以上政策內(nèi)容的實(shí)施效果，各地也制定了相應(yīng)的目標(biāo)，并且出臺了一定的補(bǔ)貼政策，部分地區(qū)的目標(biāo)及補(bǔ)貼方式可參見表3。

表3 部分地區(qū)清潔取暖目標(biāo)及補(bǔ)貼方式

2 清潔取暖實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 熱源

一般來說，在燃煤供暖方式中，熱源效率最高是熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖，其次是各種形式的區(qū)域燃煤鍋爐，效率在35%～85%之間。大型燃煤鍋爐的效率高于中小型鍋爐，而分戶燃煤爐供暖效率最低，可低至15%[3]。由此可知，發(fā)展集中供暖，尤其是采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的集中供暖是促進(jìn)能源高效利用，實(shí)現(xiàn)清潔取暖的有效方式。與煤炭相比，天然氣、工業(yè)余、廢熱及可再生能源等均屬于清潔能源范疇。圖1是集中供暖領(lǐng)域清潔取暖熱源主要實(shí)現(xiàn)途徑，圖2是家用散煤清潔取暖改造熱源主要實(shí)現(xiàn)途徑。

對于家用散煤清潔能源取暖的技術(shù)，表4詳細(xì)對比分析了空氣源熱泵，燃?xì)獗趻鞝t，電采暖，太陽能采暖和移動供熱車技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，初投資和運(yùn)行費(fèi)用等情況。

圖1 清潔取暖熱源實(shí)現(xiàn)途徑

圖2 家用散煤清潔取暖熱源改造技術(shù)

表4 幾種常見家用散煤清潔能源改造利用技術(shù)的對比分析

目前，采用空氣源熱泵進(jìn)行取暖，作為農(nóng)村“煤改電”的一種重要形式，已經(jīng)在我國北方地區(qū)大規(guī)模推廣。以北京農(nóng)村為例，在2016年的“煤改清潔能源”工作中，采用空氣源熱泵的用戶比例達(dá)到66.78%[4]，如圖3所示。

圖3 北京市2016年煤改清潔能源設(shè)備安裝比例

2.2 熱網(wǎng)

熱網(wǎng)承擔(dān)著熱量輸送與分配的任務(wù)，熱量能否合理高效的輸送并分配到用戶，與熱網(wǎng)的調(diào)控能力密切相關(guān)。長時間以來，我國對熱網(wǎng)的調(diào)控重視不足，“大流量小溫差”運(yùn)行現(xiàn)象嚴(yán)重，造成能源浪費(fèi)。

智慧熱網(wǎng)技術(shù)是以熱源設(shè)備、輸配管網(wǎng)、熱用戶設(shè)備等組成的物理熱網(wǎng)為基礎(chǔ)，將大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)與之結(jié)合而形成的新型熱網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，控制自動化，系統(tǒng)最優(yōu)化和管理信息化，確保供熱系統(tǒng)更加清潔、高效、安全、可靠。利用智慧熱網(wǎng)技術(shù)，通過監(jiān)測整個熱量供應(yīng)過程的熱耗、電耗、水耗情況，供暖系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)異常并處理，根據(jù)需要對熱網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。再結(jié)合氣候補(bǔ)償，變頻控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制策略，從而實(shí)現(xiàn)按需供熱，避免多余的熱量供應(yīng)并減少管網(wǎng)中能量輸送過程的損失，使節(jié)能最大化。

以天津市北辰區(qū)宜白路供熱站為例，通過以換熱站為節(jié)點(diǎn)，對供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)實(shí)施氣候補(bǔ)償、變頻調(diào)節(jié)改造，水質(zhì)處理及管網(wǎng)平衡改造，建立了智慧熱網(wǎng)監(jiān)控平臺，相較于改造前，一個采暖季節(jié)單位面積熱量為 11.49 kWh，節(jié)電量為 1.78 kWh/m2，節(jié)水量為21.66 kg/m2，直接節(jié)約供熱能源成本220.76萬元，節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.3 熱用戶

熱用戶為熱量的消費(fèi)終端，降低熱用戶的需熱量能夠從需求側(cè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，除嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)外，被動房技術(shù)、熱計量技術(shù)也是熱用戶處可采用的清潔取暖技術(shù)。

1）被動房技術(shù)

被動房技術(shù)的核心理念就是通過合理的節(jié)能設(shè)計和施工技術(shù)使建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能達(dá)到最優(yōu)化，并通過對自然通風(fēng)、采光等的充分利用以及余熱的高效回收利用等，最終實(shí)現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境，最大限度地降低對主動式機(jī)械取暖或制冷系統(tǒng)的依賴或完全取消這類設(shè)施[5]。

目前，被動房技術(shù)已經(jīng)在河北、天津等地建成了示范性項目，總體來說，采用了被動房技術(shù)的建筑項目節(jié)能率可達(dá)到90%左右，對能源的依賴性大大降低[6]。以中國建筑科學(xué)研究院中美近零能耗示范樓為例，2015年示范樓全年總運(yùn)行電耗為34.2 kWh/(m2a)，其中暖通空調(diào)和照明運(yùn)行電耗僅為21.6 kWh/(m2a)，相對于常規(guī)建筑，建筑的隔熱保溫能力顯著增強(qiáng)，建筑末端需求明顯降低，從需求側(cè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，達(dá)到“清潔取暖”。

2）熱計量技術(shù)

當(dāng)熱作為商品，節(jié)能建筑安裝熱計量設(shè)備和溫控裝置后，用戶可以自行調(diào)控室內(nèi)溫度，充分調(diào)動了用戶按需用熱的積極性，有力促進(jìn)了節(jié)能工作。當(dāng)前全面推動實(shí)施供熱計量已成為北方城鎮(zhèn)集中供熱的總體趨勢。

3 清潔取暖發(fā)展建議

清潔取暖是在當(dāng)前大環(huán)境下必然要開展的重點(diǎn)工作。從以上分析可知，清潔取暖政策支持力度大，可用技術(shù)手段多，具有良好的開展基礎(chǔ)。但現(xiàn)階段清潔取暖工作尚未形成完善的工作體系，仍有許多問題亟待解決。

1）統(tǒng)籌考慮從熱源到末端全過程清潔化

目前發(fā)布并實(shí)行的有關(guān)清潔取暖的政策中，主要的側(cè)重點(diǎn)都放在了“煤改清潔能源”即熱源上，對取暖過程其他部分的清潔化改造有所忽略。建議統(tǒng)籌考慮，對取暖從熱源到末端的全過程進(jìn)行清潔化改造。熱源處采用清潔高效的能源系統(tǒng)，熱網(wǎng)配備智慧的監(jiān)測管理系統(tǒng)，末端通過節(jié)能改造提升建筑物性能，多方面并重，多措并舉，全面提升清潔取暖的效果。

2）建立健全清潔采暖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系

目前僅有天津市出臺了關(guān)于清潔能源替代家用散煤供暖的技術(shù)導(dǎo)則，大部分地區(qū)清潔取暖的實(shí)施過程缺乏技術(shù)性的指導(dǎo)，難以保證技術(shù)實(shí)施的質(zhì)量。根據(jù)清潔取暖工作的特點(diǎn)，應(yīng)從新建及改造兩個方面給出相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)導(dǎo)則、實(shí)施細(xì)則等，加強(qiáng)清潔取暖工作開展的規(guī)范化，提高項目實(shí)施質(zhì)量。

3）建立集清潔采暖前期規(guī)劃，過程管控和目標(biāo)考核為一體的政策機(jī)制

現(xiàn)階段對清潔取暖項目的前期規(guī)劃和目標(biāo)考核較為模糊，僅僅考核完成的“量”上，而未實(shí)質(zhì)性的評估考核其“質(zhì)”，未將改造后空氣質(zhì)量的改善情況作為量化的評估驗收指標(biāo)。在現(xiàn)有的模式下，清潔取暖工作的參與企業(yè)只要完成了項目的實(shí)施工作，就算是完成了項目，對實(shí)際效果不負(fù)有具體責(zé)任，保量但不保質(zhì)。

建議清潔取暖有關(guān)項目實(shí)施之前，要對實(shí)施的內(nèi)容，預(yù)期達(dá)到的效果有具體的規(guī)劃，論證在進(jìn)行清潔取暖改造后能源節(jié)約，環(huán)境效益以及取暖效果等方面所能達(dá)到的具體效果，并在規(guī)劃的基礎(chǔ)上有條理的開展清潔取暖的實(shí)施工作。在實(shí)施完成后，通過對設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中能源消耗、污染物排放、制熱效率、居民室內(nèi)溫度等進(jìn)行測試，從多方面、多角度進(jìn)行效果評估，建立“先規(guī)劃、再實(shí)施、后評估”的機(jī)制，切實(shí)落實(shí)和保障清潔取暖改造效果。

4）建立對清潔取暖全生命周期的技術(shù)評價體系

我國目前對清潔取暖工作重視程度極高，設(shè)備更換、線路改造給予補(bǔ)貼，電取暖電價給予優(yōu)惠，能源供應(yīng)保證充足，取暖效果能夠在很大程度上得到保證。但隨著時間的推移，當(dāng)補(bǔ)貼政策不再執(zhí)行，居民能否承受得起清潔取暖的費(fèi)用，設(shè)備運(yùn)行效率、能源供應(yīng)能力是否一直能夠滿足居民取暖要求，都將影響著清潔取暖技術(shù)的實(shí)際使用情況。

因此，必須要增強(qiáng)對清潔取暖技術(shù)全生命周期的應(yīng)用效果評估。在技術(shù)方案確定時，需從適用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能減排效果、取暖能力、能源供應(yīng)情況等多方面對技術(shù)在其使用的全生命周期內(nèi)的效果進(jìn)行考慮，因地制宜選擇合適的清潔取暖技術(shù)，避免出現(xiàn)某些清潔取暖項目實(shí)施后僅是“曇花一現(xiàn)”情況的發(fā)生。