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清潔能源供暖,不只省下“一塊錢”

來源:科技日報 2023-02-09 08:35:48 點擊:

2020年12月底,山西靈丘風電供暖項目首臺風機并網發電。
2021年底,山東東營空港產業園中深層地熱供暖項目投產運行。
2021年底,河北平泉市分布式光伏+電取暖項目建成并投入使用。
2021年底,我國南方地區首個核能供熱工程——浙江海鹽核能供熱示范工程投產。
中核集團供圖
2021年,我國首個也是最大的商用核能供熱項目“暖核一號”二期工程正式投運。

【深瞳工作室出品】

  采 寫:實習記者 都 芃 策 劃:陳 瑜

  近年來,以核能、風能、太陽能等為代表的清潔能源在我國能源消費中的占比不斷提升。國家發展改革委公布的數據顯示,2021年,我國清潔能源消費占比達到25.5%。正如一條“鯰魚”,雛形初現的清潔能源供暖攪動傳統能源主導的供暖領域,為供暖領域瞄準“雙碳”目標,開展智慧轉型,帶來更多可能。

  山西靈丘縣,群山環抱。西北風呼嘯著掠過山尖,整個縣城冷得在風中打顫。去年入冬以來,靈丘縣室外氣溫多次突破零下10攝氏度。但在該縣五靈鎮易地扶貧搬遷戶王期兵的家中,暖氣熏得人暖洋洋的,室溫達到20攝氏度。

  不再需要燒煤,憑借風電供暖,王期兵享受到了和城市同樣的供暖服務。“咋也沒想到吹了一輩子的山風,現在能供暖了。”王期兵感到不可思議。

  近年來,以核能、風能、太陽能等為代表的清潔能源在我國能源消費中的占比不斷提升。國家發展改革委公布的數據顯示,2021年,我國清潔能源消費占比達到25.5%。

  在冬季大氣污染治理以及“雙碳”目標壓力下,我國居民的取暖方式正變得“百花齊放”,核能供暖、風電供暖、生物質能供暖、地熱能供暖等清潔能源供暖方式加速普及。

  《“十四五”可再生能源發展規劃》中明確,太陽能熱利用、地熱能供暖、生物質供熱、生物質燃料等非電利用規模達到6000萬噸標準煤以上。

  面對既定的“雙碳”目標,推動供暖能源清潔化、低碳化已從一道“選答題”逐漸成為“必答題”,我國正在加速探索如何“解題”。

  清潔能源供暖,雨后春筍般發展

  “不用燒煤了以后,我們把鍋爐都當廢鐵賣了。”山東海陽市豐源熱力有限公司是海陽市供熱特許經營企業,該公司生產技術部經理李?聘嬖V科技日報記者,自核能供暖啟用后,該公司原有換熱站40噸熱水鍋爐已經拆除。

  2021年,依托海陽核電站,我國首個也是最大的商用核能供熱項目“暖核一號”二期工程正式投運,供暖范圍覆蓋海陽主城區,讓20萬居民享受到了核能帶來的溫暖,海陽也成為我國首個“零碳”供暖城市。

  同年,秦山核電與海鹽縣簽訂協議,雙方合作開展“浙江海鹽核能供熱示范工程”,這是我國南方地區首個核能供熱工程。建成后的首個供暖季,4000余戶海鹽居民享受到了和北方城市一樣的“暖氣自由”。預計到2025年,該項目全面建成后,供暖面積將達到400萬平方米,基本覆蓋海鹽主城區和秦山街道、澉浦鎮。

  2022年末,遼寧紅沿河鎮也依托當地紅沿河核電站,成為東北首個核能供暖地區。

  清潔能源參與供暖并非近年才有的新鮮事。

  在2016年底召開的中央財經領導小組第十四次會議上,習近平總書記強調,推進北方地區冬季清潔取暖,關系北方地區廣大群眾溫暖過冬,關系霧霾天能不能減少,是能源生產和消費革命、農村生活方式革命的重要內容。要按照企業為主、政府推動、居民可承受的方針,宜氣則氣,宜電則電,盡可能利用清潔能源,加快提高清潔供暖比重。

  隨后,清潔能源供暖如雨后春筍般發展。

  “暖核一號”一期工程在2019年11月率先建成。風電供暖則起步更早。2018年,國家電力投資集團有限公司(以下簡稱國家電投)于山西靈丘縣投資建設40萬千瓦風電供暖項目,成為我國目前建設的最大風電供暖項目。7000余名易地扶貧搬遷居民享受到了風電帶來的溫暖。

  過去數年間,在內蒙古、黑龍江、吉林等風電資源較為充足的地區,國家電投、國家能源集團、華能集團等大型能源企業先后投資建設多個風電供暖項目,總裝機容量突破百萬千瓦。

  “風電供暖需要先將電能轉化為熱能。”山西靈丘風電供暖項目負責人、國家電投河北公司(雄安公司)晉北區域新能源總站副站長曹孝斌向記者介紹,風電供暖常用的電熱轉化設備為蓄熱電鍋爐。以山西靈丘風電供暖項目所用蓄熱電鍋爐為例,其主要包括電阻絲及蓄熱磚。蓄熱磚由氧化鎂磚和氧化鋁磚組成,能夠被加熱到700攝氏度以上并進行儲熱。除熱源不同外,蓄熱電鍋爐的換熱原理和換熱流程與傳統燃煤鍋爐基本一致,因此基礎設施可實現共通共用。

  除集中供暖外,近年來,清潔能源在分布式供暖中也逐漸扮演重要角色。生物質能作為其中之一,在農村地區散煤替代中發揮著重要作用。

  生物質能是秸稈等農林廢棄物經專業加工后制成的清潔能源。雖然燃燒過程會釋放部分二氧化碳,但從全生命周期來看,其仍然是零碳排放能源,且相比散煤較少產生硫氧化物、氮氧化物等污染物。

  隨著相關技術不斷取得突破,生物質能發展逐漸加速。如上海發電設備成套設計研究院有限責任公司(以下簡稱上海成套院)憑借國內首次研發出的黑顆粒高溫水洗技術,開發出了移動式綠能顆粒生產裝置“秸能一號”,有效破解了生物質能燃料儲運不便、價高質低等瓶頸。目前,該裝置已在黑龍江省佳木斯市“一區三縣”開展供暖散煤替代試運行,預計將在2024年實現佳木斯全市域農村約1000萬平方米清潔取暖散煤替代。

  算經濟賬,更要算生態賬

  “溫暖一座城 湛藍一片天”,這是海陽開展核能供暖時經常提到的一句口號,后來這句口號又補充了半句,“少交一塊錢”。

  2021年,海陽核電“暖核一號”二期工程正式投運后,海陽居民的取暖費不升反降,由過去的每平方米22元降至21元。核能供暖給當地居民帶來了看得見的實惠。

  取暖費下降背后,是供暖企業省下的真金白銀。

  此前供暖季,當地供暖公司要從河北等地購買至少18萬噸原煤,燃煤鍋爐配套的脫硫設備等還需額外耗電。不再需要燃煤供暖后,其一年僅耗電量便可減少900萬度。開啟核能供暖后,海陽市已將12臺燃煤鍋爐全部拆除,熱力企業改為從核電站購買熱源,再利用原有管網輸送熱源,由此省去了大筆設備、人工、運維等費用,居民取暖成本得以降低。

  海鹽居民對此同樣有切身感受。此前海鹽縣楓葉小區取暖主要依靠小區自建的天然氣供暖設備,每個供暖季物業向居民收取每平方米46元的取暖費。而在核能供暖覆蓋該小區后,其取暖費價格下降為每平方米30元。

  居民得實惠,企業同樣不吃虧。

  風電企業開展供暖業務更加看重其消納“棄風”的價值。由于風電具有較強的不穩定性,通常一定區域范圍內的風電存在上網總量限制,即發出的電力并不一定能夠全部并入電網,超出限制無法上網的風電被稱為“棄風”。風電供暖項目則為消納“棄風”提供了適宜場景。

  曹孝斌表示,風電供暖項目能為風電企業帶來整體效益改善。按照相關規定,風電供暖項目所用電量可以按照一定比例轉換為風電場增加的上網電量。

  以山西靈丘風電供暖項目為例,其每個采暖季可消耗電力約1億千萬時,其中可利用電網谷段電力約9600萬千瓦時。

  “如果這部分谷段電力全部來自原本的‘棄風’電力,即使按照平價電價計算,增加的這部分上網電量每年便可為電廠增收2810余萬元。”在曹孝斌看來,在風電限電較高的區域,此類項目意義更大,可以顯著提升風電利用率,減少限電損失。

  清潔能源供暖不僅要算經濟賬,更要算生態賬,生態賬比經濟賬更加亮眼。

  山東核電提供的數據顯示,截至2023年1月底,“暖核一號”項目已完成三個供暖季,正在進行第四個供暖季供暖任務,累計對外提供清潔熱量381.5萬吉焦,減少原煤消耗34.3萬噸,減排二氧化碳63萬噸;靈丘40萬千瓦風電供暖項目,發電及供暖每年可為國家節約標煤28萬噸,減排二氧化碳80萬噸。

  上海成套院董事長、黨委書記顧皚在談到生物質能參與供暖時表示,未來碳交易市場的不斷發展,或將有效平衡清潔能源供暖帶來的生態價值與經濟價值。“比如北京目前碳交易價格每噸二氧化碳約為100元,而每噸生物質能顆粒燃料可減排二氧化碳2.6噸,那么便可額外獲得收益260元。”

  “宜”字當先,不能盲目上馬

  面對清潔能源供暖這道“必答題”,一系列“答案”已浮出水面。雖然選擇眾多,但因地制宜仍然是首要標準。

  中國工程院院士倪維斗看好生物質能供暖在農村地區的應用。他認為,對缺少集中供暖基礎設施的農村地區,生物質能供暖作為分布式的清潔能源供暖方式是更加適宜的選擇。

  生物質能原料來自于農林廢棄物,獲取便捷,經專業加工后可直接燃燒使用,無需額外購買設備,具有成本低、使用便利的特性,適于農村地區應用。但倪維斗也強調,生物質能屬于分布式能源,應就近利用,一旦運輸距離過長,不僅成本提升,其運輸過程也會額外消耗大量能源,應因地制宜進行規劃。

  在集中供暖中應用清潔能源,選擇什么樣的清潔能源供暖方式同樣重要。清潔能源開發受環境因素影響大,不同的清潔能源供暖方式有著顯著的區域性。

  目前核能供暖的覆蓋范圍最高可達核電站周邊200至300公里,但采用熱電聯產式的核能供暖機組運行時需大量冷水進行冷卻,因此僅適用于部分沿海地區。內陸地區想用上核能供暖,則要寄希望于低溫供熱堆。如中核集團研發的“燕龍”泳池式低溫供熱堆已列入吉林省遼源市相關項目規劃。

  風電供暖則對地區風力資源有著較高要求,尤其看重當地電價成本。“風電供暖項目建設要因地制宜,除風力資源外,還要充分考慮當地峰谷電價差、電成本或供熱補貼政策等因素。”曹孝斌提到,目前不同地區對于風電供暖用電價格仍未有統一的政策標準,如部分地區可參照享受居民“煤改電”用電電價,但也有部分地區無相關政策。

  對缺乏供暖基礎設施的南方地區,政府、企業、居民間的配合至關重要。

  負責海鹽核能供暖項目建設運營的浙江零碳熱力有限責任公司總經理陳鸝鸝提到,其所在公司主要負責海鹽核能供熱工程主管網建設,而主管網到居民家中的配套支網建設主體并不明確,權責劃分不清晰,導致資金無法落實,項目推進困難,有待相關部門提供進一步的政策指引。

  同時,陳鸝鸝表示,南方地區開展清潔能源集中供暖面臨管網建設工程量大,項目投資額度大等瓶頸。項目建設亟須拓寬融資渠道,落實政策扶持,并加深居民對于核能供暖的認知與了解。

  清潔能源供暖作為新興事物正蓬勃發展,但目前仍面臨較大不確定性,各地區需結合當地資源稟賦、資金情況、相關政策摸索前行。

  “不論是集中還是分布式清潔能源供暖,都在特定區域和一定邊界下具備較好效益和推廣價值,不同技術選擇都需要因地制宜、一事一議,定制化地進行路線選擇和方案設計。” 顧皚總結道。

  不僅要瞄準未來,還要兼顧當下

  清潔能源供暖方興未艾,但與此同時,部分傳統供暖企業卻陷入舉步維艱的困境。

  在2022年供暖季中,黑龍江鶴崗等多個地區因供暖公司虧損加劇,導致供暖暫停。

  清潔供熱產業委員會宣傳部部長孫小宇告訴記者:“目前北方集中供暖的熱價都是政府批復的指導熱價,市場的調節能力不足。近兩年煤炭價格大幅上漲,多地熱價處于‘倒掛’狀態,許多企業在‘賠本’供熱。”

  孫小宇建議,當下應開展熱力市場化改革,理順能源價格與熱價關系,實施能源價格與熱價聯動。建立成本信息檔案,健全有效的成本約束機制,明確合理價格及聯動標準,使政府定價能夠覆蓋各環節成本,實現政府的民生責任、居民的取暖需求以及企業的合法權益相統一。

  對清潔能源供暖來說,熱價同樣是有力的“指揮棒”。讓熱價“動起來”,不僅將改善傳統供暖企業生存狀況,同時也有利于清潔能源供暖發展。

  一方面,以煤炭為代表的傳統化石能源價格時有波動,當與熱價聯動后,成本較為穩定的清潔能源將更具優勢,增加地方政府和企業的投資積極性。

  國家電投核能發展總工程師,山東核電有限公司黨委書記、董事長吳放舉例說,核能供暖項目投產后,核燃料價格占總成本比重較小,也更加穩定,不會受到化石能源價格波動影響。

  另一方面,清潔能源供暖也亟須建立符合自身特點的熱價體系。

  曹孝斌認為,現有的熱價定價機制仍是以火電為基準,作為未來新型電力系統的重要組成部分,清潔能源綜合價值應高于火電。因此推廣應用清潔能源供暖項目,需要建立相應的成本監審體系,提高清潔能源熱價定價標準,充分體現清潔能源價值,從而實現可持續發展。

  熱價改革著眼于解燃眉之急。瞄準未來,供暖領域正醞釀一場真正的智慧轉型。

  全面提升供熱系統能效與智能化水平,構建安全低碳、清潔高效、智慧經濟的新型供熱系統,推進城鄉供熱節能低碳轉型,將成為推動“雙碳”目標落實的重要舉措,清潔能源也將在其中扮演重要角色。

  孫小宇表示,智慧供熱是未來供熱領域的一場系統化改革,在熱源側要推動清潔能源更多參與供暖并推廣多能互補模式;在熱網側則要推進系統節能降碳改造,提升建筑能效水平;用戶端需要進一步普及熱計量收費替代傳統的按取暖面積收費,為智慧供熱打下基礎。

  正如一條“鯰魚”,雛形初現的清潔能源供暖攪動傳統能源主導的供暖領域,為供暖領域瞄準“雙碳”目標,開展智慧轉型,帶來更多可能。

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來源:科技日報
校對:田暢
監制:韓冰潔

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