高質(zhì)量導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施 打造北方清潔取暖升級版

姚明濤 付畢安 康艷兵

我國北方地區(qū)余熱資源豐富、技術(shù)可及，可作為基礎(chǔ)供熱負荷滿足北方城鎮(zhèn)冬季取暖需求。太原市創(chuàng)新利用余熱資源，率先導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施，破解了城鎮(zhèn)取暖安全、經(jīng)濟、清潔等因素相互掣肘的難題，具有重要的示范意義。當前，北方多個城市計劃效仿“太原模式”，推進余熱基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)。面向“十四五”，應(yīng)將余熱基礎(chǔ)設(shè)施作為盤活北方清潔取暖全局的“棋眼”，率先推動北方城鎮(zhèn)清潔取暖取得突破，并帶動城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施一體化水平提升，加快打造北方清潔取暖升級版。

一、北方地區(qū)余熱資源利用潛力與可行性

北方地區(qū)余熱資源潛力巨大。我國北方地區(qū)高耗能產(chǎn)業(yè)聚集，生產(chǎn)過程中釋放出來的余熱資源非常豐富，主要以中低品味余熱資源為主，占比約為60%。當前，我國余熱資源開發(fā)利用率僅為43%，其中高品味余熱資源基本得到充分利用，已開發(fā)利用的比例超過80%，而中低品味余熱尚未得到有效利用。經(jīng)有關(guān)機構(gòu)調(diào)研分析，2018年，我國電力、鋼鐵、有色、建材、化工等五大高耗能行業(yè)共9種子產(chǎn)品的低品位余熱資源總量為7.4億噸標煤，可開發(fā)利用的低品位余熱資源量為5.3億噸標煤，占到總資源量的72%。而2018年我國北方城鎮(zhèn)供暖能耗為2.12億噸標煤，僅電力行業(yè)低品位余熱資源便可滿足北方城鎮(zhèn)供暖需求。

北方地區(qū)余熱資源技術(shù)可及。技術(shù)創(chuàng)新延伸了熱源供熱半徑，余熱資源可及性得到進一步提升。自上世紀80年代初，北京市石景山熱電廠向城區(qū)供暖距離已達20公里，目前20公里左右的長距離供暖技術(shù)已非常成熟。本世紀初，北京市三里河熱電廠向通州區(qū)進行跨區(qū)域供暖的距離達到30公里。從有關(guān)機構(gòu)調(diào)研情況來看，北方地區(qū)各類工業(yè)企業(yè)（如鋼鐵、水泥、有色、石化等）建設(shè)過程中，均已考慮交通運輸、城市生活區(qū)距離等因素，各大生產(chǎn)企業(yè)距離周邊城市均在50公里以內(nèi)，大部分企業(yè)在30公里以內(nèi)，余熱資源技術(shù)可及。以唐山市為例，城市周邊的鋼鐵企業(yè)基本在市中心半徑25公里以內(nèi)。對于余熱資源豐富而采暖需求較小的城市，已經(jīng)具備與周邊余熱資源匱乏但采暖需求較大的城市進行余熱資源統(tǒng)籌規(guī)劃，探討跨區(qū)域支援、多城聯(lián)網(wǎng)供暖的可行性。

二、北方地區(qū)余熱基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)進展

山西省太原市依托供熱新技術(shù)，充分挖掘遠離城市的電廠余熱，對推進北方城鎮(zhèn)清潔取暖具有極大的示范效應(yīng)。太原市創(chuàng)新采用“大溫差長距離供熱”示范技術(shù)，于2016年采暖季前建成投運長距離輸熱示范工程，將40公里外已有燃煤電廠原本直接釋放到空氣中的低于40度的余熱引入市區(qū)，形成了以遠離城市的電廠余熱承擔基礎(chǔ)取暖負荷、市內(nèi)分布式燃氣和原有熱電廠分別負責調(diào)峰和備用，依托“全市一張網(wǎng)”統(tǒng)一調(diào)配熱源的清潔供熱模式。目前，該項目的供熱面積已超過7000萬平方米，承擔了太原市三分之一的供熱任務(wù)。通過高質(zhì)量導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施，太原市破解了城鎮(zhèn)取暖面臨的安全、經(jīng)濟、清潔等因素相互掣肘難以平衡的難題。一是有效提升了能源供應(yīng)安全水平。為實現(xiàn)燃煤小鍋爐“清零”，太原市原計劃集中上馬8個大型燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目，但這樣會大幅度提高冬季天然氣需求。通過電廠余熱供暖項目，緩解天然氣供需突出矛盾，有力保障了太原百姓溫暖過冬，供氣和供熱實現(xiàn)“雙?！?。二是以政府低負擔贏得民生高回報。電廠余熱供暖項目包括遠郊電廠改造、長距離輸熱管網(wǎng)建設(shè)、市內(nèi)熱力站改造在內(nèi)的初始投資合計67億元，每平方米供熱面積投資不到100元，與現(xiàn)有燃煤鍋爐成本相當，遠低于天然氣供熱成本。太原市政府沒有背上高額補貼包袱，居民采暖價格保持穩(wěn)定，政府和群眾實現(xiàn)“雙贏”。三是取得了顯著的環(huán)境效益。電廠余熱供暖項目成功運行，推動太原關(guān)停了市區(qū)四臺30萬千瓦燃煤熱電機組，替代燃煤鍋爐房4505座，拔掉燃煤煙囪5017根，每年減少煤炭消費200萬噸，騰退出市內(nèi)鍋爐房和煤灰占地近6000畝，能耗和排放實現(xiàn)“雙降”。

北方多個城市積極效仿“太原模式”，推進余熱基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)。大溫差長距離余熱供暖工程安全平穩(wěn)運行3年來，太原市實現(xiàn)了改善民生、拉動經(jīng)濟、節(jié)約資源、保護環(huán)境的共贏，作為熱源的古交興能電廠則因為顛覆認知而成為供熱行業(yè)的“明星”，由遠離市區(qū)的發(fā)電廠變?yōu)槌鞘泄崾袌龅慕^對主力，實現(xiàn)了由單一發(fā)電向能源梯級利用的轉(zhuǎn)變。北方眾多城市，特別是供熱需求剛性增長的省會城市，紛紛計劃效仿“太原模式”推進自身供熱革命。目前，石家莊、鄭州、銀川等正在加快推進，濟南、呼和浩特、西安等正在積極論證可行性。經(jīng)初步統(tǒng)計，北方各城市進入規(guī)劃實施階段的供熱面積已將近4億平方米。此外，膠東半島地區(qū)還研究推動將核電海水淡化與余熱供暖等功能融合，構(gòu)建長距離“水熱同送”一體化管網(wǎng)，通過進一步跨界打造“太原模式”升級版。

三、北方地區(qū)導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施的總體定位

余熱基礎(chǔ)設(shè)施可作為盤活北方冬季清潔取暖的“棋眼”，推動北方城鎮(zhèn)清潔取暖率先取得突破。我國北方地區(qū)煤電、鋼鐵、石化等產(chǎn)業(yè)聚集，工業(yè)余熱資源不但潛力巨大，采集成本也具有較大優(yōu)勢。從理論上講，當供熱距離小于100公里時，長距離余熱供暖將比燃煤鍋爐更具有經(jīng)濟性;當供熱距離小于300公里時，其成本將低于天然氣供熱。從項目實踐來看，當前導(dǎo)入的長距離余熱供暖熱源均在所在城市具有較大成本優(yōu)勢。據(jù)有關(guān)機構(gòu)調(diào)研，北方地區(qū)各主要城市方圓100公里內(nèi)，基本都存在大型高效電廠或高耗能企業(yè)。高質(zhì)量導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施，可以作為盤活我國北方清潔取暖全局的“棋眼”，既有利于在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域創(chuàng)造長距離輸熱管網(wǎng)、水熱同送一體化管網(wǎng)、城市大溫差能源站等新的投資方向，也可通過推動城市設(shè)施更新再造提高長期增長潛力。若按照當前北方城鎮(zhèn)供熱面積的50%（約70億平方米）計算，采用一定距離的余熱供暖，通過替代中心城區(qū)、管線沿線縣市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)有小型燃煤電廠及鍋爐，每年可減少煤炭消費1億噸，相應(yīng)減少二氧化碳排放量2.6億噸，降低二氧化硫等常規(guī)污染物排放超30萬噸，直接拉動投資近7000億元。

余熱基礎(chǔ)設(shè)施可作為提升城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施一體化水平的新方向，切實緩解北方農(nóng)村清潔取暖保供壓力。我國城鄉(xiāng)發(fā)展差距在基礎(chǔ)設(shè)施方面尤為明顯，2018年，北方城鎮(zhèn)地區(qū)清潔供暖率已達到68.5%，而農(nóng)村地區(qū)清潔取暖率僅為24%。推動城鎮(zhèn)供熱基礎(chǔ)設(shè)施向農(nóng)村延伸，實現(xiàn)城鎮(zhèn)與農(nóng)村供熱基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)功能有機銜接，將是提升城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施一體化水平的新方向。高質(zhì)量導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施，在為城市提供供熱服務(wù)的同時，也可以向管網(wǎng)沿線縣城及農(nóng)村地區(qū)居民供熱，未來城市群及都市圈熱網(wǎng)的互聯(lián)互通更將對帶動沿線縣城及農(nóng)村地區(qū)供熱基礎(chǔ)設(shè)施水平提升、提升供熱普遍服務(wù)水平帶來積極作用。此外，與城鎮(zhèn)地區(qū)相比，農(nóng)村地區(qū)天然氣供應(yīng)保障能力相對較弱，若城鎮(zhèn)清潔取暖過于依賴天然氣，將在一定程度上增加農(nóng)村地區(qū)冬季取暖的資源保供壓力。根據(jù)有關(guān)機構(gòu)測算，預(yù)計到2030年我國城鎮(zhèn)采暖面積將從2018年的147億平方米增長至200億平方米，若以天然氣作為重要清潔熱源，北方地區(qū)用于采暖的天然氣消費量將達到760億立方米;而通過導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施可將用于采暖的天然氣消費量降低至390億立方米，節(jié)約近370億立方米的天然氣資源。從城鎮(zhèn)取暖領(lǐng)域節(jié)約的天然氣資源，將有助于緩解“煤改氣”推進過程中的天然氣保供壓力，化解城鎮(zhèn)與農(nóng)村地區(qū)協(xié)同推進清潔取暖過程中的“爭氣”問題，將有助于從全局提升國家能源安全保障能力，并進一步優(yōu)化天然氣利用方式。

四、加快導(dǎo)入余熱基礎(chǔ)設(shè)施的政策建議

（一）以跨區(qū)域統(tǒng)籌構(gòu)建余熱資源更大范圍優(yōu)化配置新格局

各類工業(yè)企業(yè)普遍遠離城鎮(zhèn)，導(dǎo)致城市、城鄉(xiāng)間余熱資源與取暖需求存在嚴重的不平衡，發(fā)展長距離輸熱管網(wǎng)是創(chuàng)新利用余熱資源的必由之路，但就必然涉及地區(qū)間利益平衡，特別是部分跨省余熱調(diào)配項目需要進一步加強統(tǒng)籌。應(yīng)聚焦余熱利用帶來的煤炭消費減量、二氧化碳排放量減少、天然氣資源節(jié)約、可再生能源消納促進等效益，推動相關(guān)指標跨區(qū)域調(diào)配，以效益共享促進余熱資源優(yōu)化配置。

（二）以跨行業(yè)協(xié)調(diào)建立熱源、熱用戶供需激勵相容新機制

余熱供暖的核心是把工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的余熱以梯級利用方式轉(zhuǎn)為民用，實現(xiàn)變廢為寶，從城市返回工業(yè)用戶的回水溫度越低越高效，但當前按熱量計價模式易使供需雙方偏離合理技術(shù)路線。應(yīng)在熱源與城市供熱企業(yè)間探索建立按回水溫度結(jié)算的動態(tài)熱價機制，促進供熱企業(yè)以降低回水溫度為導(dǎo)向加大城市熱力站等市政基礎(chǔ)設(shè)施改造力度，進而促進熱源企業(yè)有動力挖掘更大規(guī)模更低成本的余熱資源，實現(xiàn)激勵相容。

（三）以多方式協(xié)同賦予余熱、天然氣供暖優(yōu)勢互補新定位

余熱供暖具有清潔低碳、經(jīng)濟可行、安全高效的綜合優(yōu)勢，可在北方城鎮(zhèn)供暖中承擔基本熱負荷，極端天氣下激增的熱負荷需求可發(fā)揮天然氣供暖的調(diào)峰優(yōu)勢，進而推動多種供熱方式各取所長、優(yōu)勢互補，將“宜氣則氣、宜電則電、宜煤則煤”的要求落到實處。應(yīng)在“十四五”時期進一步提高余熱資源在北方清潔取暖工作中的定位，將其作為城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)調(diào)結(jié)構(gòu)、保供應(yīng)的優(yōu)先選項，轉(zhuǎn)變以新建燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)或燃氣鍋爐為主的慣性發(fā)展方式。

（四）以多設(shè)施融合打造熱電氣水基礎(chǔ)設(shè)施跨界聯(lián)動新示范

余熱供暖一頭連著煤電、核電等能源設(shè)施，一頭連著城市熱力站等市政設(shè)施，中間長距離熱力管網(wǎng)更是跨區(qū)域的新生事物，北方沿海地區(qū)還可通過水電同產(chǎn)、水熱同送促進余熱基礎(chǔ)設(shè)施融合升級，打造熱電氣水基礎(chǔ)設(shè)施跨界聯(lián)動新示范，推動基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展從按需匹配轉(zhuǎn)向超前引領(lǐng)。應(yīng)在“十四五”時期以余熱供暖為切入點，積極謀劃一批支撐區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重大基礎(chǔ)設(shè)施工程，進一步拓展發(fā)展空間。

（作者單位：國家發(fā)展改革委能源所）