一、 引言 隨著人們生活水平的提高，冬季取暖需求將長期存在。當前，我國北方地區清潔取暖比例低，特別是部分地區冬季大量使用散燒煤，大

一、 引言

隨著人們生活水平的提高，冬季取暖需求將長期存在。當前，我國北方地區清潔取暖比例低，特別是部分地區冬季大量使用散燒煤，大氣污染物排放量大，迫切需要推進清潔取暖，這關系到北方地區居民溫暖過冬，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。

2017 年，“電代煤”和“氣代煤”（以下簡稱“雙替代”）政策的推動下，京津冀及周邊地區實際完成“雙替代”近 600 萬戶，據估算，減少散煤約 1800 萬噸。其中“2+26”城市完成 475 萬戶（超額 17%完成任務）。但同時也應該看到大力推進“煤改氣”，曾令華北地區一度出現“氣荒”，一些地區冬季天然氣供需缺口達到 10%-20%。一方面反映了我國對清潔供暖、改善大氣環境的迫切需求，另一方面我國的清潔取暖難以依靠一兩種能源來解決（能源供給與經濟性壓力），另外在供熱管網、電網、天然氣管網與調峰等基礎設施方面還存著很多短板。當前情況下，發揮清潔煤、電力、天然氣、地熱等多種清潔能源的優勢，宜煤則煤、宜氣則氣、宜電則電，多能互補，是我國北方地區實現清潔供暖的可行方式。

二、 北方供暖基本情況

2.1 供暖區域和時間

冬季采暖是我國北方居民的生活需求。中國供暖分界線位于北緯 33 度附近的秦嶺和淮河一帶，歷史可追溯至上世紀 50 年代，中國在蘇聯援助下為城市居民安裝集中供熱系統。但當時的中國正面臨嚴峻能源短缺，于是作為中國南北分界線的"秦淮線"就成為集中供暖的界限。

根據《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017-2021 年）》，北方地區包括北京、天津、河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山東、陜西、甘肅、寧夏、新疆、青海等 14 個省（區、市）以及河南省部分地區，涵蓋了京津冀大氣污染傳輸通道的“2+26”個重點城市（含雄安新區，下同），具體包括：北京市、天津市，河北省石家莊、唐山、廊坊、保定、滄州、衡水、邢臺、邯鄲市，山西省太原、陽泉、長治、晉城市，山東省濟南、淄博、濟寧、德州、聊城、濱州、菏澤市，河南省鄭州、開封、安陽、鶴壁、新鄉、焦作、濮陽市的行政區域。

（2）取暖總面積約 206 億平方米

截至 2016 年底，我國北方地區城鄉建筑取暖總面積約 206 億平方米。其中，城鎮建筑取暖面積 141億平方米，農村建筑取暖面積 65 億平方米。“2+26”城市城鄉建筑取暖面積約 50 億平方米。

2.2 供暖用能現以煤炭為主

（1）用能結構

根據 2016 年底數據，我國北方地區取暖使用能源以燃煤為主，燃煤取暖面積約占總取暖面積的 83%，天然氣、電、地熱能、生物質能、太陽能、工業余熱等合計約占 17%。取暖用煤年消耗約 4 億噸標煤，其中散燒煤（含低效小鍋爐用煤）約 2 億噸標煤，主要分布在農村地區。北方地區供熱平均綜合能耗約 22 千克標煤/平方米，其中，城鎮約 19 千克標煤/平方米，農村約 27 千克標煤/平方米。

（2）供暖熱源

在北方城鎮地區，主要通過熱電聯產、大型區域鍋爐房等集中供暖設施滿足取暖需求，承擔供暖面積約 70 億平方米，集中供暖尚未覆蓋的區域以燃煤小鍋爐、天然氣、電、可再生能源等分散供暖作為補充。城鄉結合部、農村等地區則多數為分散供暖，大量使用柴灶、火炕、爐子或土暖氣等供暖，少部分采用天然氣、電、可再生能源供暖。

（3）熱網系統

截至 2016 年底，我國城鎮集中供熱管網總里程達到 31.2 萬公里，其中供熱一級網長度約 9.6 萬公里，供熱二級網長度約 21.6 萬公里。集中供熱管網主要分布在城市，城市集中供熱管網總里程約 23.3萬公里，占城鎮集中供熱管網總里程的 74.6%，縣城集中供熱管網總里程約 7.9 萬公里，占城鎮集中供熱管網總里程的 25.4%。

（4）熱用戶

熱用戶取暖系統包括室內末端設備和取暖建筑。室內末端設備主要有散熱器、地面輻射、發熱電纜或電熱膜、空調等，以散熱器為主。北方地區城鎮新建建筑執行節能強制性標準比例基本達到 100%，節能建筑占城鎮民用建筑面積比重超過 50%。農村取暖建筑中僅 20%采取了一定節能措施。

三、 集中清潔供暖技術經濟性分析

集中供暖清潔化主要包括三個途徑：一是通過熱電聯產等集中供熱替代；二是采用優質煤+先進鍋爐技術；三是使用天然氣、電、生物質等清潔燃料替代燃煤。集中供暖優點有：①提高能源利用率、節約能源。②有條件安裝高煙囪和煙氣凈化裝置，便于消除煙塵，減輕大氣污染，改善環境衛生。 ③減少工作人員及燃料、灰渣的運輸量和散落量，降低運行費用，改善環境衛生。④易于實現科學管理，提高供熱質量。

3.1 熱電聯產供暖

熱電聯產供熱的燃料主要以煤炭為主，也采用天然氣、燃油等燃料。采用熱電聯產技術，由于發電部分的固有的熱力學冷源損失用作供熱，從而節約了燃料，能源利用效率比單純發電約提高一倍以上。

在適用范圍方面，熱電聯產首先考慮的就是供熱半徑，熱負荷是否在經濟的供熱半徑以內，否則熱網投資太大會影響熱價。根據《熱電聯產管理辦法》（發改能源[2016]617 號）的要求，以熱水為供熱介質的熱電聯產機組，供熱半徑一般按 20 公里考慮，供熱范圍內原則上不再另行規劃建設抽凝熱電聯產機組。以蒸汽為供熱介質的熱電聯產機組，供熱半徑一般按 10 公里考慮。

我們計算技術經濟性取值：煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別按照 5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3 （超低排放），綜合能效 85%，煤價 540 元/噸。

3.2 先進燃煤工業鍋爐供暖

我國自主研發的高效工業煤粉鍋爐燃燒充分，技術成熟，可將工業鍋爐熱效率提高 20%~30%，達90%以上。采用空氣分級燃燒技術，逆噴式懸浮燃燒方式可有效降低 SO2 和 NOx 的生成。目前已廣泛應用于城市工業供汽和供熱。煤粉鍋爐較傳統鏈條鍋爐節煤 30%左右；煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放可以達到 10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，采用布袋除塵器、低硫煤和濕法脫硫裝置或活性半焦吸附技術，應用低過量空氣系數、空氣分級燃燒技術等使 NOx≤200mg/m3，再應用 SCR 或 SNCR，達到超低排放標準。

在適用范圍方面，煤粉鍋爐系統對燃料煤粉有一定要求，煤種以褐煤、長焰煤為主，而且要求煤質比較穩定。

我們計算技術經濟性取值：能效 90%，煤價 800 元/噸(優質煤)。

3.4 地熱供暖（熱泵技術）

采用熱泵技術取暖，可以把熱量從低溫傳送到高溫，包括水源熱泵、地源熱泵以及空氣源熱泵。如果其冷端通過管道埋植于水中，稱之為水源熱泵；若冷端通過管道埋植于土壤中，稱之為地源熱泵。水源熱泵、地源熱泵目前主要應用在北方冬季寒冷的地區。

這里以水源熱泵進行計算。消耗的電能來自超低排放的燃煤發電，其煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別按照 5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，能耗按照 309kgce/kWh 計算。按照 COP 值（制熱量與輸入能量比值）為 5 計算，電價按照 0.5 元/kWh 計算。

3.5 集中供暖技術經濟性對比

清潔燃煤和清潔能源取暖均有污染物排放，但排放環節和排放量不同，燃煤、燃氣取暖等污染物排放發生在取暖過程；電取暖、熱泵取暖（空氣源、地源、水源）、太陽能取暖等污染物排放發生在取暖前的電力生產過程。采用全生命周期方法科學、全面評價不同取暖方式節能環保效果。

以普通燃煤鍋爐為基準，傳統燃煤工業鍋爐以層燃式鏈條爐為主，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別按照 50mg/m3、300mg/m3、300mg/m3（鍋爐大氣污染物排放標準 GB13271），能效按照 60%計算，煤價按照 540 元/噸計算。

從能耗來看，地熱供暖最低，天然氣鍋爐、先進燃煤鍋爐、熱電聯產相當，傳統燃煤鍋爐最高；從污染物排放來看，地熱供暖、天然氣鍋爐、先進燃煤鍋爐、熱電聯產基本相當，傳統燃煤鍋爐最高；從經濟性來看，地熱供暖、先進燃煤鍋爐、熱電聯產運行成本基本相當，天然氣鍋爐最高。

四、 分散清潔供暖技術經濟性分析

在農村地區和城市集中供暖覆蓋不到的部分區域，以分散供暖為主。傳統燃煤爐具取暖污染較為嚴重，可以用優質煤+先進爐具、電取暖、天然氣取暖和熱泵等技術來替代。

4.1 優質煤+先進燃煤爐具取暖

采用優質煤配先進燃煤取暖爐具可以實現清潔取暖。《商品煤質量管理暫行辦法》規定京津冀及周邊地區、長三角、珠三角限制銷售和使用灰分（Ad）≥16%、硫分（St,d）≥1%的散煤。北京、天津等地方也制定了煤炭質量相關標準來規范煤炭的使用。其中北京市制定了《低硫煤及制品》（DB11/097-2014）；天津制定了《工業和民用煤質量》地方標準；河北制定了《潔凈型煤》（DB13/1055-2009）和《工業和民用燃料煤》（DB13/2081-2014）。以上標準對民用及工業動力等用途的煤炭產品進行了規定。

根據第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊和《民用水暖煤爐通用技術條件》2016 年報批稿，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別按照 50mg/m3、100mg/m3、150mg/m3，能效按照 70%計算，噸煤價格 1000 元。

4.5 分散清潔供暖技術經濟性對比

以傳統燃煤爐具取暖作為清潔采暖的基準，根據第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊和《民用水暖煤爐通用技術條件》2016 年報批稿，傳統燃煤爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別按照 400mg/m3、350mg/m3、300mg/m3，能效 40%，噸煤價格 600 元。按照典型民宅（100m2）的采暖熱負荷指標 23.5W/m2，全年供暖季累積熱負荷為 29GJ。設備成本按照十年折舊均攤到每年。 從能耗來看，燃氣爐、南方地區空氣源熱泵、先進燃煤爐比較低，電采暖、普通爐、北方地區空氣源熱泵比較高；從污染物排放來看，普通爐最高，先進燃煤爐次之，燃氣爐、空氣源熱泵、電采暖較低；從燃料成本方面，電采暖最高，空氣源熱泵、燃氣爐較高，先進燃煤爐最低；從費用年值來看（考慮設備），空氣源熱泵最高，電采暖次之，先進燃煤爐最低。

六、 清潔供暖能源結構預測

6.1 2017 年清潔供暖任務超額完成

2017 年，“電代煤”和“氣代煤”政策的推動下，京津冀及周邊地區實際完成“雙替代”（“氣代煤”和“電代煤”）近 600 萬戶，據估算，減少散煤約 1800 萬噸。其中“2+26”城市完成 475 萬戶（超額 17%完成任務），建成約 1 萬平方公里的“散煤禁燃區”，農村清潔取暖破題。從減煤途徑來看，以“氣代煤”為主，占比近七成，“氣代煤”主要分布在河北；“電代煤”總體規模占比不足 30%，主要分布在北京、天津和河南。

2017 年，京津冀及周邊地區實際淘汰 10 萬余臺燃煤小鍋爐。其中，“2+26”城市淘汰 4.4 萬臺，淘汰小煤爐等散煤燃燒設施 10 萬多個。

根據環保部公報，2017 年全國平均 PM2.5 濃度同比下降 6.5%，其中 74 個城市及京津冀、長三角和珠三角地區 PM2.5 平均濃度分別下降 6%、9.9%、4.3%、6.2%。

6.2 從經濟承受力來看，沒有補貼，“雙替代”成本高

從農村居民經濟可承受能力來看，在沒有政府補貼的情況下，可以承受清潔煤+先進爐具的方案。政府推動的“雙替代”是以大量補貼推動的。地方財政負擔較重，未來隨著新項目的推進，以及原有項目的運營維護仍需大量投入，部分地方政府進退兩難，另外還要承擔溫暖過冬的保障壓力。以北京“煤改電”為例，每戶每年 10000 度電補貼指標，每度電補 0.2 元，如按此補貼強度推廣到所有北方地區，光運行費用就需要每年 2000-3000 億補貼，這還沒考慮巨額初投資。

從用戶角度來看，由于政府采取“先用后補”的補貼方式，用戶擔心補貼不到位、運行費用高，不敢敞開用，導致 2017-2018 年采暖期家庭供暖溫度普遍偏低。

6.3 從能源供應來看，天然氣缺口大，峰谷差加大

2017 年中國天然氣進口儲存度近 40%，地下儲氣庫工作能力占 3.4%。LNG 接收站儲罐均是正常運營儲罐，可供調峰使用的容量很小。干線管道管存氣只有在應急狀況下可動用，不具備調峰能力。“氣代煤”新增加大量的天然氣需求，從季節上又集中在冬季，對我國的天然氣保障能力是巨大的挑戰。華北地區天然氣季節峰谷比已達到 3.5，應急儲備僅 1 億立方米，還不夠該地區冬季平均四分之一天的消費量。2017 年“氣荒”之后，重點區域“氣代煤”項目規劃和推進趨于理性，目前一些地區已經轉向更多采用“電代煤”取暖。