| 我国能源现状及清洁能源供暖技术展望 | ||
| 作者： 发布于：2018/7/20 11:07:53 点击量： | ||
我国能源现状及清洁能源供暖技术展望
郑庆红 吴博 陈凯 周学磊 李男
（西安建筑科技大学 陕西 西安710055）
1 背景
我国在经济飞速发展的今天，能源消耗日益见长，由此带来的空气污染严重影响了人民的正常生活和工作，由此引起的健康问题也造成个人和国家的损失，据有关报道，雾霾及空气污染使得呼吸道及过敏症状患者年增长15%-30%，2016年由雾霾造成的经济损失更是高达8000-10000亿元[1-3]。
鉴于此，对空气污染乃至其影响因素之一的城市供暖方式的关注度日益提高，在中央相关政策及目前形势下，我国首先针对城市中心区域的分散燃煤供暖锅炉进行了限制和拆除；进一步又针对冬季燃煤供暖进行整改，提出了“煤改气”的政策，在此引导下，有条件的城镇纷纷出台了相关政策，绝大部分燃煤锅炉换成了相对污染少的燃气锅炉，虽然颗粒物等污染有所减少，但带来了“气荒”等问题。同时，燃气锅炉排出的氮氧化物也是造成雾霾的“元凶”之一。因此，供暖系统使用清洁能源已经到了非常紧迫的关键时候。在此同时，新的节能和清洁能源供暖技术也在不断的涌现，但其经济性和适用性还有待进一步研究，清洁能源供暖技术的应用也到了必须深入细致进行研究和推广的时候。
1.1我国能源形势
我国属于“富煤、缺气、少油”现状，石油60%依靠进口，燃气36%依靠进口。2016年我国终端能源消费比例见图1所示，各类能源消费占比见图2所示。
1.2大气治理污染雾霾的需求
目前构成雾霾的主要污染物是氮氧化合物，雾霾的来源：
地面排放的颗粒物导致的直接污染，燃煤、扬尘、汽车尾气等，排放到空中的NOX经过光化学反应，生成O3，把各类气体氧化成为气溶胶，形成PM2.5，燃煤、扬尘、汽车尾气、燃气。煤改气可以解决雾霾？
①与燃煤相比产生同样的热，燃气排放的NOX总量是燃煤的60%~70%，
②对于燃气热电联产电厂，由于其热电比低，因此输出同样的热量，NOX排放量与燃煤相当。因此全国使用天然气并非解决实现大气清洁的关键。必须彻底改变能源结构，以可再生能源和核能为主。
江亿院士指出：无论从能源安全，大气清洁还是缓解气候变化，天然气都不是最终的解决途径。只有靠“能源革命”全面发展可再生能源与核能，才可破解三大问题。如何实现我国未来的低碳能源？我国的能源结构调整的路径在哪里？是以煤为主——煤、油气、可再生能源与零碳三足鼎立；还是以煤为主——低碳能源，跨过油气时代。
不同的能源结构路径对应不同的终端消费侧的变革模式；什么是未来可持续发展的供暖模式？这是我们急需回答的问题。
1.3低碳发展缓解气候变化，我国态度明确，
我国明确表示，通过减排使地球平均温度上升不超过2K，世界全年总排放量不超过150亿吨，目前我国年排放100亿吨，2016我国一次能源消费总量43.6亿tce，石油占19%（其中67%进口）；天然气占6%（进口占34%，约12%来自页岩气和煤层气），2017年底出现的气荒仅增加200亿m2的采暖需求。
一次电力发电量1.8万亿kWh，其中水电、风电、光电共1.55万亿kWh，核电0.21万亿kWh，零碳已占到电力消费总量30%
1.4终端能源消费结构
按照发电煤耗发折算，我国终端用能中电力占比已超过40%，天然气消耗2083亿m3，其中集中采暖占14%，居民生活占18%；
 图5 终端用能结构图
1.5供暖用能
对于未来北方供暖的热源方式，鉴于以上原因北方不可大力发展天然气供暖，更不能发展天然气热电联产。燃气热电联产和冷热电三联供并不高效，反而增加了电网峰谷变化，还占用了宝贵的天然气资源，应在各地尽快停止发展。
而各类电动热泵将是一种重要的供暖热源，其规模应达到25%左右。以空气源热泵为代表的各类电动热泵技术已经可以在全国各种气候条件下高效供热。
1.6清洁能源
清洁能源=可再生能源+零碳能源；
新能源=可再生+天然气
我国北方城乡需要采暖的建筑面积250亿m2全部用气要2500亿㎡，
发达国家也经历了从煤→油气加入→可再生能源比例增加的过程，
 图6 各类清洁能源占比趋势
目标2030~2050实现占比80%以上；
我们现在建筑能源消费占比20%（发达国家35%），但也是需要挖掘潜力的。我国可成为可再生能源：水电（2万亿）、风电（1万亿）、光电（0.5万亿）、核电（1万亿）、燃煤燃气电厂（4.5万亿）、非电燃料17亿吨标煤、生物质8.5亿（生物质燃气1800m³、压缩颗粒3亿吨、直接燃烧4亿吨）；核算出二氧化碳排放量36亿吨，满足要求。
2 供暖技术现状及发展
2.1 供暖技术现状
目前我国现有的供暖模式按热源方式主要划分为：燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、生物质锅炉、电蓄热锅炉的热水供暖系统、热电联产的集中式供暖系统、空气源、水源和地源（包括浅层干热岩）热泵供暖系统、太阳能供暖系统等；按供暖方式可划分为：散热器供暖、低温地板辐射供暖、单元式燃气锅炉供暖、电热膜辐射供暖、风机盘管集中供暖等等。
近年来，政府对集中供热系统建设的投入逐年上升，集中供热行业取得了快速发展。全国的集中供热面积和供热量得到稳定增长。我国供热产业热源总热量中，热电联产占62.90%、区域锅炉房占35.75%、其它占1.35%。随着节能减排淘汰落后产能政策在全国的推广，各级地方政府加快了拆除高耗能、高污染、低热效率的区域小锅炉的步伐，而热电联产机组及大吨位锅炉具有节约燃料和减少环境污染的特点，依旧是我国主要的集中供热主体。我国集中供热覆盖率仍处于较低水平，仅在北方各省的主要城镇建有集中供热系统，且平均覆盖率不到50%；南方城镇和我国广大的农村地区则基本没有集中供暖设施，仅能依靠天然气炉、空调、电炉和蜂窝煤等独立供热方式取暖[4]。
图7 我国供暖区域分布占比 图8 不同供暖系统形式占比 2.2. 清洁供暖技术发展展望
综上所述，清洁能源供暖技术的应用市场很大，但由于地域、地质条件、电力来源不同及气候限制等因素的限制，清洁能源供暖技术在应用的过程中，必须因地制宜，不能一刀切，既不能一味强调“煤改气”，也不能在气荒来临就转到“煤改电”，因为很多地区电力依然是依靠火力发电，而我国的能源供给依然是靠煤炭，所以煤炭发电带来的污染不能忽视。太阳能利用和地源热泵、污水源热泵等技术也是要依赖合适的地域条件和地质条件等。
同时，清洁能源供暖技术在造价和使用寿命方面有待提高，在政府政策引导和补贴的同时，要降低造价。因此，清洁能源供暖技术的推广和应用任重而道远。
参考文献 [1] 邹燚. 中国雾霾灾害的经济损失评估及公众治理意愿研究[D]. 江苏:南京信息工程大学,2015.
[2] 赵文昌. 空气污染对城市居民的健康风险与经济损失的研究[D]. 上海:上海交通大学,2012.
[3] 李晋. 大气污染造成的健康损失评价研究[D]. 陕西:西北大学,2012.
[4]《2018年中国城市供热行业现状研究分析与发展趋势预测报告
作者简介：郑庆红，女，出生于1966年2月，西安建筑科技大学副教授，从事暖通空调研究和教学。
收稿日期：2018年6月6日
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