管網(wǎng)更新：絕不僅是“修管子”

6月初，北方多地的小區(qū)路段被圍擋封閉，工人們正在加緊更換或焊接暖氣管線?！岸∠闹巍?，春夏季節(jié)是這張龐大的“城市血管”進(jìn)行維護(hù)和改造的關(guān)鍵窗口期。

自去年以來，在“兩新”“兩重”政策以及今年5月發(fā)布的《關(guān)于持續(xù)推進(jìn)城市更新行動(dòng)的意見》中，都明確將供熱、燃?xì)?、供水等地下管網(wǎng)作為基礎(chǔ)設(shè)施更新的重要方向。近期，國家發(fā)展改革委公開提到，“十四五”以來，已安排超過4700億元，重點(diǎn)支持城市燃?xì)?、排水等地下管網(wǎng)改造和城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造等城市更新項(xiàng)目。

中國擁有世界上最大的集中供熱體系，覆蓋秦嶺—淮河以北的13省及京津兩市，截至2023年末，全國集中供熱面積143.24億平方米。近年來，不少老舊管網(wǎng)服役多年，在一些地方引發(fā)泄漏、爆管等安全事故，改造的緊迫性不言而喻。

集中供熱的更新遠(yuǎn)不止“修管子”這么簡單。供熱是一項(xiàng)涵蓋熱源、熱網(wǎng)輸送以及熱用戶的系統(tǒng)工程，其能耗在中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)較大比重，蘊(yùn)含著巨大的減碳潛力。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署曾指出，區(qū)域供熱是降低碳排放、提高能源效率的關(guān)鍵路徑之一。

能源基金會(huì)低碳城市項(xiàng)目高級(jí)項(xiàng)目主管趙言冰在接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)提到，在“雙碳”目標(biāo)下，大規(guī)模設(shè)備更新和城市更新，為整個(gè)供熱系統(tǒng)減碳升級(jí)帶來了重要契機(jī)。在更新管網(wǎng)的同時(shí)，應(yīng)從更全局的視角出發(fā)，關(guān)注熱源甚至建筑等各個(gè)環(huán)節(jié)，才能更有效地推動(dòng)供熱系統(tǒng)節(jié)能減碳。

供熱管網(wǎng)步入“老齡化”

“一到冬天，家里的暖氣不熱，遇上降溫還得開空調(diào)。”這是不少北方家庭的困擾。

朱正是北京市煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院有限公司（以下簡稱“北京煤熱院”）的副總經(jīng)理兼熱力總工程師，擁有20多年城市供熱工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。他注意到，不少居民對(duì)供暖存在認(rèn)知誤區(qū)：在一些老舊小區(qū)，當(dāng)暖氣不熱時(shí)，一些人會(huì)先想到是供熱鍋爐“不舍得燒”，“甚至有老人發(fā)現(xiàn)屋里不暖和，就趴到窗邊，看鍋爐房的煙囪冒不冒煙”。這樣的誤解，甚至可能導(dǎo)致管網(wǎng)在春夏季改造時(shí)，遭到一些人的不理解甚至抵觸。

實(shí)際上，暖氣不熱的一大原因，是供熱管網(wǎng)和戶內(nèi)采暖系統(tǒng)年久失修，調(diào)節(jié)水平低，存在嚴(yán)重的“跑冒滴漏”。保溫層破損、管壁腐蝕等問題，導(dǎo)致熱損大幅增加。盡管近五年來，多地持續(xù)推進(jìn)供熱系統(tǒng)升級(jí)改造，系統(tǒng)能耗有所下降，但朱正向《中國新聞周刊》提道，“目前管網(wǎng)的平均熱損失率仍高達(dá)20％”。

目前，中國供熱管網(wǎng)正集中進(jìn)入“老齡化”階段。長期研究城市供熱的清華大學(xué)建筑學(xué)院教授付林在接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)提到，中國供熱管網(wǎng)的建設(shè)高峰出現(xiàn)在20世紀(jì)八九十年代，設(shè)計(jì)壽命通常為30年左右。朱正提供的數(shù)據(jù)顯示，目前在北方地區(qū)，使用超過15年的老舊供熱管網(wǎng)占到了40％。

除了熱損失，老舊管網(wǎng)的調(diào)控能力也有限，引發(fā)另一個(gè)典型問題：“近熱遠(yuǎn)冷?！痹谕粋€(gè)小區(qū)里，靠近循環(huán)泵的住戶家里可能會(huì)熱到開窗戶，大量熱能損失，但距離較遠(yuǎn)的住戶暖氣熱不起來，甚至一些用戶拒交采暖費(fèi)。這一現(xiàn)象實(shí)際是各用戶的實(shí)際流量與需求流量不一致——熱水天然更易流向阻力較小的近端，而遠(yuǎn)端管網(wǎng)彎曲多、坡度大，水流阻力顯著增加，因此熱網(wǎng)最重要的一環(huán)是水流調(diào)節(jié)。

朱正解釋，老舊供熱管網(wǎng)系統(tǒng)主要依賴人工調(diào)節(jié)流量，費(fèi)人力，又很難做到精準(zhǔn)控制。他強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前的管網(wǎng)改造，不是簡單地?fù)Q個(gè)新管道、用上新的保溫防腐材料，這很可能治標(biāo)不治本，而是需要整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)的更新，包括自動(dòng)控制、智慧調(diào)控的改造，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)與按需供熱。

此外，老舊管網(wǎng)帶來的更嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，是日益突出的安全隱患。朱正提供的數(shù)據(jù)顯示，近年來，各類供熱系統(tǒng)事故發(fā)生點(diǎn)統(tǒng)計(jì)中，熱網(wǎng)事故占比高達(dá)50％—60％，遠(yuǎn)超熱源、熱用戶等其他環(huán)節(jié)。

近年來多地出現(xiàn)相關(guān)事故。如2021年初，鄭州一條熱力管網(wǎng)爆管，導(dǎo)致地面塌陷，一名騎電動(dòng)車的行人不幸遇難，另有一人被燙傷?！盁o論從供熱的安全性還是穩(wěn)定性看，供熱管網(wǎng)的系統(tǒng)性改造都有非常大的必要性。”付林強(qiáng)調(diào)。

事實(shí)上，過去十多年間，多地都在陸續(xù)進(jìn)行供熱管網(wǎng)的改造。但受訪專家提到，過去的改造更多是“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”，通常集中在個(gè)別小區(qū)或單位，缺乏系統(tǒng)性統(tǒng)籌。此外，供熱管網(wǎng)的建設(shè)與管理主體一般是地方熱力公司，一些公司考慮到資金壓力，即便收到大量居民投訴，也還是讓管網(wǎng)“帶病運(yùn)行”，只要能保證室溫達(dá)到20攝氏度以上，“湊合用就行”的理念既造成了企業(yè)運(yùn)維成本過高，埋下了長久的安全隱患。

改造老舊管網(wǎng)也存在諸多挑戰(zhàn)。2016年，酒泉市肅州區(qū)發(fā)生供熱管道爆裂，導(dǎo)致15萬人停暖。北京煤熱院后續(xù)參與事故診斷及設(shè)計(jì)改造。朱正記得，當(dāng)時(shí)原始設(shè)計(jì)圖紙與實(shí)際情況嚴(yán)重不符，作為診斷資料，已不具備參考價(jià)值——這在不少老城區(qū)都比較常見。他們的第一個(gè)任務(wù)，便是重新摸排、繪制圖紙。

此外，隨著城市規(guī)模擴(kuò)張，建筑格局復(fù)雜，老舊管網(wǎng)的許多設(shè)計(jì)也與當(dāng)下不匹配?！耙郧肮芫W(wǎng)的敷設(shè)方式、管件選型、作業(yè)空間都不一樣了，甚至過去的管線沒有嚴(yán)格規(guī)劃，東拐西拐，甚至上面還有給水管、電力管或燃?xì)夤?，開挖和改造的難度極大，對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的要求很高?！敝煺龑?duì)《中國新聞周刊》說。

不同于過去的點(diǎn)狀更新，受訪專家指出，近幾年包括“兩新”政策在內(nèi)的政策更強(qiáng)調(diào)整體性，老舊管網(wǎng)改造被納入加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、打造宜居、韌性城市的大框架中。

此外，政策層面也在加大資金支持。國家發(fā)展改革委固定資產(chǎn)投資司負(fù)責(zé)人在5月的發(fā)布會(huì)上表示，“十四五”以來，中央財(cái)政已累計(jì)安排超4700億元，用于支持城市燃?xì)?、排水等地下管網(wǎng)改造，以及城鎮(zhèn)老舊小區(qū)等配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。多地陸續(xù)出臺(tái)文件推動(dòng)改造進(jìn)程。以北京為例，2023年北京市發(fā)展改革委發(fā)布專項(xiàng)通知，對(duì)城市熱網(wǎng)供熱管道老化更新項(xiàng)目，市政府固定資產(chǎn)投資可承擔(dān)項(xiàng)目總投資的50％，對(duì)區(qū)級(jí)項(xiàng)目提供15％的資金補(bǔ)助，區(qū)級(jí)財(cái)政需按不低于市級(jí)比例予以配套。

熱網(wǎng)系統(tǒng)面臨轉(zhuǎn)型

節(jié)能減碳也是推動(dòng)供熱管網(wǎng)更新的重要目標(biāo)之一。

2024年5月，國務(wù)院發(fā)布的《2024—2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》中明確提到，推進(jìn)老舊供熱管網(wǎng)等更新升級(jí)，加快節(jié)能建筑改造。到2025年底，完成城市供熱管網(wǎng)熱損失較2020年降低2個(gè)百分點(diǎn)左右。

但供熱系統(tǒng)的減碳遠(yuǎn)不只是降低熱損。據(jù)《中國能源報(bào)》在2023年報(bào)道，國家清潔取暖原評(píng)估專家組組長趙文瑛提到，北方采暖季二氧化碳年排放量約10億噸，約占全國碳排放總量的10％——這一數(shù)字與整個(gè)交通行業(yè)的碳排放水平相當(dāng)。

多位受訪業(yè)內(nèi)人士指出，供熱系統(tǒng)的減碳空間巨大，但從整個(gè)供熱系統(tǒng)來看，熱網(wǎng)并非碳排放的“重災(zāi)區(qū)”，真正具有減碳潛力的，是前端的熱源結(jié)構(gòu)。能源基金會(huì)低碳城市項(xiàng)目高級(jí)項(xiàng)目主管趙言冰向《中國新聞周刊》表示，即使管網(wǎng)全部更新，如果熱源仍以燃煤或燃?xì)忮仩t為主，整體效果依然有限。

當(dāng)前中國集中供暖仍以燃煤為主。根據(jù)中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)2024年數(shù)據(jù)，燃煤燃?xì)饣剂瞎嵴既珖泄釤嵩吹?5％以上，電力、可再生能源和工業(yè)余熱等只占不到 5％。

供熱系統(tǒng)不僅是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障，也關(guān)乎未來城市的環(huán)境質(zhì)量與低碳轉(zhuǎn)型路徑。受訪專家提到，基礎(chǔ)設(shè)施改造往往投入大、周期長，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，這樣的大工程不應(yīng)僅是“修修補(bǔ)補(bǔ)”，更應(yīng)成為重新思考未來城市能源系統(tǒng)的重要契機(jī)。

事實(shí)上，推進(jìn)北方冬季清潔供暖，已被多次寫入政策文件。但趙言冰提到，業(yè)內(nèi)也在圍繞一個(gè)基礎(chǔ)性問題展開討論：在“雙碳”目標(biāo)下，隨著燃煤熱源逐步退出、電力和可再生能源被廣泛鼓勵(lì)用于供暖，現(xiàn)有熱網(wǎng)系統(tǒng)將發(fā)揮什么作用，是否還需繼續(xù)擴(kuò)大？

這一基礎(chǔ)性問題，可以借鑒一些國外供暖經(jīng)驗(yàn)。趙言冰介紹，在北美、西歐等地，因獨(dú)棟住宅多，主要采用的并非集中式采暖，而是以燃油、燃?xì)忮仩t為主的分散式供暖，近些年正逐步被熱泵替代，既減碳，也有助于降低對(duì)天然氣的依賴，緩解俄烏沖突帶來的能源風(fēng)險(xiǎn)。而在丹麥、芬蘭等北歐國家，更多是采取區(qū)域供熱系統(tǒng)，雖然整體規(guī)模遠(yuǎn)不及中國，但他們正在探索新一代的區(qū)域供熱系統(tǒng)應(yīng)用，為推進(jìn)區(qū)域供熱系統(tǒng)脫碳轉(zhuǎn)型提供新的思路和實(shí)踐。

根據(jù)水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院與丹麥能源署在2024年發(fā)布的供熱報(bào)告，自20世紀(jì)70年代石油危機(jī)以來，丹麥持續(xù)推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型，大規(guī)模整合可再生能源與工業(yè)余熱，大力發(fā)展風(fēng)電供暖，并通過熱電聯(lián)產(chǎn)、熱泵和儲(chǔ)熱等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)了高比例的可再生能源供熱。數(shù)據(jù)顯示，自1975年以來，丹麥在國內(nèi)生產(chǎn)總值翻番的同時(shí)，碳排放量減少了53％。

在趙言冰看來，北歐國家的經(jīng)驗(yàn)表明，低碳甚至零碳供熱的關(guān)鍵，是優(yōu)化熱源，如果能提供低碳的熱源，那么熱網(wǎng)也可以為零碳的新型供熱系統(tǒng)提供解決方案?！澳壳坝?、德國等西歐國家也正在提高低碳熱源的熱網(wǎng)系統(tǒng)的比重。對(duì)中國而言，如果熱源實(shí)現(xiàn)低碳，北方大規(guī)模的熱網(wǎng)仍然可以作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，為未來零碳新型供熱系統(tǒng)出力?！彼f。

接下來的關(guān)鍵問題是，如何拓展多樣化的低碳熱源。“目前行業(yè)有許多討論，但一個(gè)確定的方向，就是逐步替代燃煤鍋爐?！壁w言冰對(duì)《中國新聞周刊》說。過去十多年間，為改善空氣質(zhì)量，全國多地在政策推動(dòng)下推廣“煤改氣”“煤改電”及可再生能源供暖。以北京為例，自2013年起大力推進(jìn)“煤改氣”，到2015年底，中心城區(qū)基本淘汰燃煤鍋爐，目前也在逐步降低燃?xì)忮仩t的使用比例。

在供熱轉(zhuǎn)型過程中，也會(huì)面臨諸多新挑戰(zhàn)。例如，在已推行“煤改氣”的河北，盡管供熱公司有政府補(bǔ)貼，但仍有多地出現(xiàn)停暖情況。據(jù)《中國能源報(bào)》報(bào)道，河北當(dāng)?shù)赝Ｖ构┡脑蚴菤庠床少弮r(jià)格長期高于銷售價(jià)格，企業(yè)為避免虧損進(jìn)一步擴(kuò)大，減少購氣，進(jìn)而引發(fā)天然氣供應(yīng)緊張。

目前在部分地方財(cái)政吃緊的形勢(shì)下，在趙言冰看來，更需要系統(tǒng)性地探討供熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、提高供熱效率、盤活更多的市場資源，從更大角度去思考熱力系統(tǒng)如何保供、如何減排，包括探索更經(jīng)濟(jì)、低碳的替代熱源方案，比如重視原本被排放掉的余熱的價(jià)值，在供熱保障的前提下，讓更多市場主體參與到新型熱力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行中。

2023年，北京在全國率先發(fā)布推動(dòng)新能源供熱高質(zhì)量發(fā)展的專項(xiàng)文件，明確“堅(jiān)持新能源供熱優(yōu)先”的原則，提出新建供熱項(xiàng)目中，新能源供熱裝機(jī)容量占比原則上不低于60％。2018年，山東推行清潔取暖計(jì)劃，因地?zé)?、生物質(zhì)資源豐富，當(dāng)?shù)刂贫硕囗?xiàng)政策，加快生物質(zhì)能、地?zé)崮艿惹鍧嵐岱绞降耐茝V和使用。

在付林看來，未來供熱系統(tǒng)的發(fā)展路徑在目前有一定的共識(shí)：應(yīng)該依托現(xiàn)有的集中供熱管網(wǎng)，拓展多元化的綠色熱源——垃圾焚燒廠、核電站等工業(yè)余熱將成為主要熱源；同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱電協(xié)同，利用熱力系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰；發(fā)展儲(chǔ)熱技術(shù)，解決長周期、跨季節(jié)的供熱難題。在集中熱網(wǎng)無法覆蓋的地區(qū)、以超低能耗建筑等高能效建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的新建小區(qū)，推廣熱泵及其他可再生能源供熱等方式，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的多元供給。

但多位受訪專家指出，在操作層面，盡管國家出臺(tái)了諸多支持文件，清潔供熱的減碳價(jià)值因不夠顯性，仍未得到足夠的重視，而且缺乏具備可復(fù)制性的示范工程或示范城市作為引領(lǐng)。

更為關(guān)鍵的是，供熱系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型涉及能源、住建等多個(gè)部門。以丹麥為例，丹麥能源署專門負(fù)責(zé)區(qū)域供熱的政策、技術(shù)、市場等工作。未來中國仍需有一個(gè)機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌牽頭推動(dòng)新型熱力系統(tǒng)的發(fā)展。

“一切熱力問題都是在算經(jīng)濟(jì)賬”

目前已經(jīng)有一些城市在探索新的熱源方式。其中電廠和工業(yè)余熱，被普遍認(rèn)為是低碳供熱的重要替代熱源之一。

2024年11月13日，天津供暖季首日，東麗區(qū)啟動(dòng)了全市首個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠余熱供熱項(xiàng)目。該項(xiàng)目投資3.6億元，新建12公里輸熱管道，將兩家垃圾焚燒廠的余熱接入城市熱網(wǎng)，替代原有的燃?xì)忮仩t，為約5萬戶居民和商戶供暖。據(jù)介紹，一個(gè)供暖季可節(jié)省天然氣3000萬立方米，減少二氧化碳排放9.33萬噸，政府燃?xì)庋a(bǔ)貼支出也可減少5000多萬元。

但并非所有項(xiàng)目都能順利復(fù)制天津的經(jīng)驗(yàn)。朱正和團(tuán)隊(duì)近期接觸到一個(gè)設(shè)在北京懷柔的項(xiàng)目：一家垃圾焚燒電廠希望利用余熱，為幾公里外的熱力公司供暖。技術(shù)上并沒什么挑戰(zhàn)，但問題是：由誰出資建設(shè)連接電廠和熱網(wǎng)的管線？

一種方案是，垃圾焚燒電廠只賣熱源，熱力公司負(fù)責(zé)投資建設(shè)輸熱管網(wǎng)。但后者的顧慮在于，供熱管網(wǎng)投資高、回報(bào)慢，增加了熱力公司的企業(yè)負(fù)擔(dān)。

另一種方案是，電廠承擔(dān)全部建設(shè)成本，但這必然會(huì)提高購熱的價(jià)格，對(duì)熱力公司來說，這就失去了最初選擇低成本工業(yè)熱源的“誘惑力”。

“一切熱力建設(shè)的決策問題，歸根結(jié)底都是在算經(jīng)濟(jì)賬?！敝煺寡?，未來該項(xiàng)目可能需要引入第三方投資機(jī)構(gòu)參與，才能緩解現(xiàn)有雙方的博弈。

除了工業(yè)余熱，在北方城市中，目前普及最廣的余熱利用方式，是火電廠通過熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電和供熱。

早在2012年，付林曾參與太原市區(qū)供熱系統(tǒng)的改革設(shè)計(jì)。為治理霧霾、改善空氣質(zhì)量，太原計(jì)劃關(guān)停市區(qū)內(nèi)上千座燃煤鍋爐，但替代熱源從何而來成為一大難題。有人建議在市區(qū)新建天然氣電廠，同時(shí)供熱和發(fā)電。付林則提出，將市區(qū)40公里外一座火電廠的余熱引入城市熱網(wǎng)，最終該方案被采納，并由付林主導(dǎo)實(shí)施。

工業(yè)余熱潛力大，但同時(shí)也面臨挑戰(zhàn)，包括熱源穩(wěn)定性問題，以及多數(shù)工廠位于城市邊緣甚至遠(yuǎn)郊，如何把熱輸送到城區(qū)。

長輸管網(wǎng)成為連接熱源與用熱端的重要方式。因太原郊區(qū)的發(fā)電廠名為古交電廠，付林主持的項(xiàng)目名為“太古大溫差長輸供熱工程”，總投資48億元，建設(shè)了4條近40公里的主管道，可滿足太原市區(qū)約40％的供熱需求。付林介紹，這是國內(nèi)最早建成的長輸供熱管網(wǎng)。初期外界對(duì)其經(jīng)濟(jì)性曾存疑，但數(shù)據(jù)顯示，該項(xiàng)目單位供熱面積的投入成本不超過每平方米100元。與燃?xì)獠膳啾?，不僅節(jié)省天然氣消耗，還可降低約50％的供熱成本。目前該項(xiàng)目已安全運(yùn)行近10年。

朱正也接觸了多個(gè)長輸管網(wǎng)項(xiàng)目。他向《中國新聞周刊》表示，考慮到經(jīng)濟(jì)性，長輸管網(wǎng)更適用于人口密集的大中型城市，“拋開市場行為以外因素，一般更適合在集中供熱面積超過2000萬平方米的城市中推廣”。目前，石家莊、鄭州、濟(jì)南、長春、太原等地，以熱電聯(lián)產(chǎn)及電廠余熱為主熱源的長輸熱網(wǎng)已成為北方城市主力供熱模式之一。

在“太古項(xiàng)目”之后，不少城市陸續(xù)找到付林，探索利用長輸管網(wǎng)輸送工業(yè)余熱的可行方案。近期，他參與的一個(gè)新項(xiàng)目，計(jì)劃將山東一家核電廠的余熱，通過長輸管網(wǎng)輸送至約100公里外的青島市區(qū)。

他介紹說，中國沿海分布著大量核電廠，余熱資源豐富?！皳?jù)我們測算，這些核電廠每年可提供約20億吉焦的熱量，可以覆蓋近50億平方米的供熱面積——相當(dāng)于北方地區(qū)采暖需求的三分之一。”

不過，建設(shè)長輸管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)門檻并不低。前期投入大、投資回收周期長，并非所有項(xiàng)目都具備可行性。付林強(qiáng)調(diào)，項(xiàng)目必須因地制宜，謹(jǐn)慎評(píng)估?！坝行┑胤綖榱死瓌?dòng)投資，反而出現(xiàn)了‘大馬拉小車’的情況，比如本來只需要一根管道，卻上了兩根，反而影響了運(yùn)行效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性?！?/p>