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高质量推进建筑供热节能低碳转型发展

高质量推进建筑供热节能低碳转型发展

  • 分类:行业动态
  • 作者:中国能源杂志社
  • 来源:中国能源杂志社
  • 发布时间:2024-07-19
  • 访问量:0

【概要描述】高质量推进建筑供热节能低碳转型发展

高质量推进建筑供热节能低碳转型发展

【概要描述】高质量推进建筑供热节能低碳转型发展

  • 分类:行业动态
  • 作者:中国能源杂志社
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​摘要:推进热力系统低碳转型发展,是能源低碳转型的重要议题。目前,我国建筑供热低碳转型面临化石能源热源占比高、生活热水和南方供热需求增长潜力大、供热系统老旧设施多、低碳/零碳热源鼓励政策不够细化、农村清洁取暖长效市场机制尚未形成,供热基础数据获取难等挑战和问题。建议加强顶层设计、明确供热用能低碳转型目标和路径、开展供热系统改造升级、健全激励机制、加强基础能力建设,以发展新质生产力为导向,高质量推进建筑供热节能低碳转型发展。

关键词:建筑供热;节能;低碳转型;高质量

热力是非常重要的终端能源消费品种。从全球看,用于供热和制冷的能源消费量约占全球终端能源消费量的一半。由于我国热力生产和消费数据的统计口径仅是商品化的热力,不包括自产自用热力、工业工艺用热等,纳入统计的热力远远低于实际的终端能源消费量。我国终端热力消费主要用于建筑用热和工业用热,包括供暖、热水、工业热力、工艺用热等,其中建筑用热约占30%。目前,我国热力生产和消费严重依赖化石能源,同电力系统相比,热力系统的低碳转型相对滞后。高质量推进供热用能低碳转型发展是对我国建设新型能源体系、实现碳达峰碳中和目标的重要支撑,也是与百姓生活密切相关的民生大事。应以发展新质生产力为导向,创新供热技术和模式,改造升级传统供热系统,提高用能效率,发展低碳/零碳热源,加快促进供热领域节能降碳。

一、我国建筑供热发展现状

建筑供热主要用于满足建筑供暖、生活热水及功能建筑用蒸汽等需求,其中建筑供暖用能约占90%。不同气候区、不同建筑类型,建筑供暖方式和用能特点差异性较大。

(一)北方城镇建筑供暖

目前,我国北方城镇建筑供暖以大中型集中供暖系统为主要方式,用以保障冬季室内最低温度达标。我国北方地区集中供热总规模居世界首位,并遥遥领先于世界第二。截至2022年底,我国北方城镇供暖建筑面积已达167亿平方米,能耗2.17亿吨标准煤,约占全国建筑能耗总量的19%,单位面积供暖能耗约为13千克标准煤/ 平方米,主要通过燃煤热电联产、燃煤锅炉房、燃气锅炉房等满足供暖需求。近10年来,我国城镇集中供暖面积年均增长率达8.7%。根据中国城镇供热协会数据显示,2022年,城镇集中供暖面积约为132亿平方米;集中供暖管线总长度约为59.1万千米,城市、县城供暖管线长度分别占83.5%、16.5%,且全部为热水管线。其中,一次管网、二次管网分别约占28%、72%;一、二次管网中使用年限超过15年的老旧管网占比分别约为21%、32%。目前,我国城镇民用建筑中节能建筑面积占比已超过65%,但在北方供暖地区仍存在一定比例的老旧住宅,这类住宅室内普遍舒适性差、能耗高,供热矛盾突出。

(二)北方农户取暖

长期以来,我国北方农村住宅绝大多数由农户自建,以分散的单体房屋为主,缺乏整体规划和节能标准,房屋结构普遍较简易,保温效果差、建筑能效低。北方农户冬季采暖普遍采用分散采暖方式,绝大多数采用“部分时间、部分空间”采暖模式,对采暖室温要求较城镇居住建筑低;部分农村建制镇住户采用小区集中采暖方式。农村取暖存在散煤燃烧、能效低、污染排放高等问题。自2017年,以“减污”为核心,我国全面启动了北方地区清洁取暖工作,其中农村清洁取暖是难点、重点。每年中央财政安排奖补资金支持清洁取暖城市试点,至今已实施5批,涉及15个省份共88个试点城市,试点示范期为3年,中央财政奖补资金累计已投入1071亿元,拉动地方财政和社会资本投入超过4000亿元,取得了显著效果。根据中国建筑节能协会清洁供热产业委员会(CHIC)数据显示,截至2023年底,北方地区供热总面积245亿平方米(城镇175亿平方米,农村70亿平方米),其中,清洁供热面积186亿平方米,清洁取暖率达76%;累计减少了约1亿吨农户散煤消费量,并为改善北方地区秋冬季空气质量发挥了重要作用。然而,农村清洁取暖也还存在一些问题,如有些地方缺乏对清洁取暖规划和适宜技术路径选择的科学指导;侧重热源侧的清洁替代,忽视用户侧的建筑保温改造;对财政补贴依赖性强,清洁取暖可持续发展的长效市场化机制尚未形成;重建设、轻维护,对清洁取暖项目后期维护缺乏统筹考虑。如果这些问题得不到有效解决,势必影响后续清洁取暖可持续发展。

(三)南方夏热冬冷地区家庭取暖

我国长江流域聚集了全国42%的人口、48%的民用建筑面积,没有市政规模的集中供暖,绝大多数家庭普遍采用家用冷热双制空调、电暖器、电暖风机等简易式取暖设备,热效率较低,冬季室内热舒适性相比于集中供暖的北方地区普遍较差,仅满足较低水平的采暖服务需求。目前,南方家庭平均采暖能耗强度仅3千克标准煤/ 平方米左右,南方取暖总能耗达0.5 亿吨标准煤左右,其中电力、天然气分别约占70%、30%,未来南方取暖能耗还将大幅攀升,成为我国建筑能耗增长的主要因素。

(四)生活热水

除了建筑供暖,生活热水及蒸汽也离不开建筑供热。根据清华大学建筑节能研究中心数据估算,2021年我国用于生活热水的能耗约为0.28亿吨标准煤,用于医院蒸汽和酒店蒸汽的能耗约为0.03亿吨标准煤,可见蒸汽相对热水而言用能占比很小。目前,我国城镇家庭已基本普及了生活热水,其中电热水器和燃气热水器占主导。根据国家统计局数据显示,2022年我国每百户居民热水器拥有量为89.9台,其中城市居民98.2台/百户、乡村居民78.1台/ 百户;另据调研数据,用户使用电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、空气源热泵热水器的占比分别为50%、40%、8%、2%。居民生活热水消费量是衡量生活水平的重要标志,目前我国城镇家庭户均生活热水用量约为50升/ 户·天,仅为美国、日本户均生活热水用量的1/5左右,未来必将进一步增长,有可能达到目前水平的3 ~ 5倍。

二、供热用能低碳转型面临的挑战和问题

(一)化石能源热源占比高,对建筑碳排放影响大

我国北方城镇建筑供暖热源以燃煤热电联产为主。根据中国城镇供热协会数据显示,2022年,燃煤热电联产约占55.4%、燃气热电联产约占6.6%、燃煤锅炉约占14.6%、燃气锅炉约占21%,工业余热等其他热源仅占2.3%。受供需空间及管理机制的制约,目前仅局部区域有少量工业余热供暖示范工程,跨区推进更是缓慢,大量工业余热资源还没有用于城镇供暖。在严寒地区,燃煤锅炉供暖的占比还相当高。根据作者对齐齐哈尔市实地调研,目前其城区、县城的燃煤锅炉供暖占比分别达49%、72%,受地方财政条件制约,调整热源结构相当困难。以燃煤为主的热源结构,对建筑领域碳排放影响很大,供热碳排放约占北方采暖地区15个省建筑领域碳排放总量的48%,其中黑龙江、吉林甚至达到近70%。鉴于燃煤热电联产是集中供热的主要热源,在能源转型去煤化的趋势下,火电机组将逐渐改造为调峰机组,一批煤电机组正积极开展“三改联动”(节能降碳改造、供热改造和灵活性改造)。然而,燃煤热电联产机组参与电力深度调峰也会带来诸如供电煤耗增加、排放超标、频繁启停增加安全风险等新问题,需要克服对供热保障的不利影响。

(二)生活热水和南方供热需求增长潜力大,亟待科学引导

长期以来,我国建筑节能重点围绕建筑本体开展工作,包括提高新建建筑节能标准、推进既有建筑节能改造,主要关注建筑围护结构热工性能的提升,从而有利于降低建筑采暖空调用能负荷,但是对生活热水需求关注不够。随着我国经济社会发展和生活水平的提高,建筑功能越来越受人们关注,未来生活热水需求将大幅增长。在能源低碳转型的大背景下,提高电气化率、消纳绿色电力将是未来发展趋势。在新建建筑和既有建筑改造项目中,如何更好地统筹考虑生活热水供应问题,需要引起高度重视。与此同时,目前南方家庭取暖市场总体仍处于简易低效、低品质水平,如何基于节能降碳措施提升南方家庭取暖品质,回应居民要求改善冬季室内热舒适性的迫切需求,政府亟待在取暖技术路线引导、能源基础设施保障、市场监管等方面做出明确的制度安排。

(三)供热系统老旧设施多,供热分户计量效果欠佳

我国以“源- 网- 站- 户”为节点的热力系统老旧设备设施居多,仪表配置不足或选型不匹配,数据的采集与传输、历史信息的统计和分析缺失,容易影响供热的安全与质量。供热系统还普遍存在热力平衡调节困难、过量供热及供热不足并存、管理粗放等问题,亟待推进融合新一代信息技术的智慧供热。供热系统源、网、站、建筑全面的热计量配置是智慧供热的基础。然而,从多年来供热分户计量收费实践看,效果并不理想。一方面,我国住宅以大型公寓为主,户间传热、用户报停、户表质量等问题难以解决,导致几乎没有真正按分户的方式进行计量收费。另一方面,热计量收费价格不合理,多数试行分户计量的地区实施“上封顶、下不保底”的收费政策。实际收费中,超过按面积收费标准的不多收费,而小于按面积收费标准的却少收费,这样容易导致供热企业利益受损。各地如何结合实际,科学推进供热计量和按供热量合理收费,以引导供热企业积极开展节能改造,培养用户按需用热的节约意识,是亟待解决的问题。

(四)促进零碳热源发展的政策落实难,有待具体细化

尽管国家从宏观层面鼓励可再生能源供热、工业余热供热发展,但是相关政策仍较难落实,有待进一步完善。一是目前供热经营管理大多采用特许经营权或经营权模式,由供热企业向当地政府申请或竞争获得,具有排他性。由于各类可再生能源供热技术的适用条件、经济性不同,在现有的政策机制下,如果没有特许经营许可,可再生能源热源很难并入热网。二是地热项目管理体制机制亟待理顺,部分项目未享受其他清洁取暖供暖方式的优惠政策。三是生物质能供暖相关标准缺乏,政府部门对秸秆作为能源使用、深埋还田缺乏统筹规划。如作者对齐齐哈尔市调研发现,目前有关部门要求每年60%的秸秆深埋还田,该规定存在不合理性。如若将秸秆优先作为能源使用,秸秆灰渣再还田则较合理。四是可再生能源供暖相关电价优惠政策没有完全落实。根据作者对忻州市风电供暖项目调研发现,风电必须先上电网,再从电网取电供暖,按工商电价计电费,项目亏损严重。热泵是供热低碳转型的核心技术,但据调研企业反映,热泵推广应用中最大的障碍在于电力配套不到位、电价成本高,需要出台鼓励热泵推广应用的电价优惠政策。五是各地对工业余热供暖缺乏统筹规划,行业鼓励引导政策不足,大多数工业余热供暖项目尚未纳入清洁取暖财政支持范围,地方重视程度不够,工业余热供暖市场化运作受制约。

(五)缺乏统筹全国供热管理的专门机构,供热基础数据获取难

供热涉及热源、管网和末端用户环节,组织实施涉及多个部门。长期以来,中央政府仅对北方地区供暖的重点环节进行指导,由地方政府为主负责实施,缺乏中央政府层级的牵头部门。热力同电力一样是终端用能的主要品种,准确的供热生产和消费数据是核算供热碳排放的基础。由于缺乏专门管理部门,供热基础数据获取难。目前,我国仅商品化的集中供热被纳入国家统计范畴,自产自用热力、工业工艺用热和农村非商品化热力均未纳入热力统计口径,统计口径小、热力生产量和消费量被严重低估。

三、对策建议

(一)加强顶层设计,明确供热用能低碳转型战略目标和路径

加强顶层设计,凝聚行业共识。把热力系统低碳转型作为新型能源体系建设的重要内容统筹考虑,明确战略方向,按照“提能效、降需求、调结构、优运行”的原则,谋划供热用能低碳转型的战略目标、任务和路线图,加快推进建筑供热节能低碳转型发展。一是大幅提升新建建筑节能标准,深入推进既有建筑节能保温改造,降低供热负荷需求。二是明确未来热电联产的发展方向、定位,推进煤电机组“三改联动”,统筹考虑电力调峰和供热保障需要,增加储热设施,实现“热电解耦”。三是因地制宜选择供热方式。针对北方地区城镇建筑,应充分利用好既有集中供暖管网资源推进区域供热,支持利用工业、核能等余热替代部分燃煤热电联产、燃气锅炉房的热源,因地制宜利用污水源、地热能、太阳能等多能互补系统进行供暖,发展智慧供热。其中,对于热网覆盖范围内的既有建筑,应从热源能效提升和二次管网水力平衡入手,提升供热系统用能效率和质量;对于非热网覆盖范围内的建筑,优先采用可再生能源分布式或分散式供热、集中管理模式。针对北方农户,应继续开展清洁取暖,并进一步向高效化、零碳化转型,在做好农房节能保温改造的前提下,优先鼓励消纳可再生能源电力、采用空气源热泵进行采暖,加快散煤替代;探索空气源热泵等建筑用电设备智能群控制技术,开展电力需求侧响应,在满足用电需求的前提下,尽可能选择电力少增容、不增容的技术措施。针对南方家庭,采用分户供热方式,并鼓励电能替代;在有条件的地区,鼓励利用周边工业余热或可再生能源资源发展城镇分布式小区供热方式。

(二)推进供热系统改造升级,深挖节能降碳潜力

一是应用新一代信息技术发展智慧供热,支持供热传统基础设施转型升级,对使用年限超过20年的老旧供热管网逐步实施更新改造工程,推进供热场站、管网智能化改造,鼓励供热企业尽可能降低热网回水温度、增加储能设施挖掘节能潜力,提升供热系统节能减排效果、经济效益及供热安全水平。二是开展热电联产机组“热电解耦”、第四代低温供热系统等项目试点示范。三是及时修订《民用建筑节能条例》,对供热计量不再强调分户要求,可根据实际选择采用分栋、分户等计量方式。四是调整既有的热计量收费政策,公共建筑和具备条件的节能居住建筑全面实行供热计量收费,居住建筑可采取分栋计量方式,以楼栋热量表为结算点,按面积或户用热量分摊到户,室内安装温度调控装置。

(三)健全激励机制,发展低碳/零碳热力系统

出台优惠政策,鼓励采用更多低碳/ 零碳热源。一是加强规划引领,将可再生能源供热、余热供热作为适宜地区城市能源规划的重要内容,结合节能建筑规划,做好可再生能源、余热资源与城市及区域能源体系的衔接和融合,并对可再生能源热源、余热并入热力管网问题加以明确。二是支持可再生能源供热特许经营。三是出台低碳/ 零碳热源供热项目用电电价优惠激励政策。四是调整完善供热定价机制,建立包含环境外部性及碳成本在内的标杆热价制度,提升低碳/零碳热源供热的市场竞争力。五是相关激励政策还应与建筑节能政策协同,以确保采用低碳/ 零碳热源供热的房屋是高能效的节能建筑。与此同时,调整现行热电联产管理制度,加大政策支持力度,明确认定标准,推进煤电机组“三改联动”,提高热力系统和电力系统灵活性。

(四)加强能力建设,夯实供热数据基础

健全供热管理机构,夯实供热数据基础。一是建议研究成立相关职能部门,统筹全国供热相关的管理职能。二是健全供热能耗相关基础数据统计体系,并建立部门间数据共享机制。三是加快完善可再生能源供热计量统计制度,将可再生能源供热纳入能源消费统计体系,并与新增可再生能源消费不纳入能源消费总量和强度控制等政策做好衔接。

全文6502字,详见《中国能源》2024年第5期。
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