北方冬季清洁取暖的思考——以聊城市清洁取暖为案例研究

◎洪志方

北方冬季清洁取暖的思考
——以聊城市清洁取暖为案例研究

◎洪志方

冬季清洁取暖，关系北方地区居民温暖过冬、京津冀地区“2+26”城市地区的大气污染防治。京津冀及周边地区冬季雾霾频发，而清洁取暖可以阻断污染源，是大气污染防治的有效途径之一。本文在论述清洁取暖对大气污染防治影响的基础上，以山东省聊城市为例，按照“因地制宜、多能互补、政府主导、企业主体、全民参与”的原则，介绍冬季清洁取暖所采用的地热供暖工程，以及电能供暖、燃气供暖等综合利用方式，以供暖体制改革为切入点，用市场化体制机制创新为手段，论述北方地区推进清洁取暖，防治大气污染工作过程中面临的问题和挑战。

一、前言

随着社会经济的发展以及人民生活水平的提高，北方地区采暖规模也呈现快速增长的趋势，采暖能耗占比日渐增大。现时，中国北方城市地区取暖主要采用燃煤或燃气热电联产作为热源，并通过供热管网集中供热。受经济发展水平、居民分布密集程度、地区用电负荷等因素影响，部分城市周边、城乡结合部、农村等地尚不能实现集中供暖，大量使用分散燃煤小锅炉、小火炉取暖，取暖效果差、污染物排放总量大。

以燃煤为主的采暖方式，能源转化效率低，产生大量一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及PM2.5等大气污染物。同时北方低收入农村主要的采暖能源是散煤燃烧，散煤没有预先进行脱硫、脱硝、除尘等清洁化处理，燃烧时亦没有任何环保减排措施，产生的大气污染物单位排放量往往相当于发电用煤的近十倍。京津冀主要城市在冬季采暖期间的一次PM2.5增加50%左右，冬季污染物排放强度大，致使环境污染问题凸显，特别是冬季经常性、持续性雾霾天气的出现，受到社会各界的高度重视。

在此社会和环境背景下，中央财经领导小组在第十四次会议上提出“北方地区冬季清洁取暖”这一重要议题，关注北方地区冬季安全供暖及雾霾问题。“十三五”规划纲要确定的165项重大工程项目中就包括北方地区冬季清洁取暖，并以京津冀及周边地区大气污染传输通道“2+26”城市作为重点推进。中央财政补贴标准为直辖市每年10亿元，省会城市每年7亿元，地级市每年5亿元，预计补贴总规模将达到每年158亿元。按照企业为主、政府推动、居民可承受的方针，宜气则气、宜电则电，尽可能利用清洁能源，加快提高清洁供暖比重。

清洁取暖指任何低能耗、低排放供热的方式和系统，包括清洁的热源、低损耗的输热管线、以及高保温绝热性能的建筑物三个环节。在此三个环节中，要提升能源效益，将整体供热的能源消耗量，以及污染物排放量减低至标准，并在过程中保证热力运输的稳定及安全，以确保到户热力的质量。本文重点从能源的供应端进行讨论，包括清洁供暖的重点方式、案例分析、存在的问题以及建议。

二、清洁供暖的重点方式

清洁供暖指的是通过消耗可再生的或非再生的（天然气等）及经洁净技术处理过的能源供热。在各种可再生能源中，太阳能受地理和季节限制，在最需要供热的区域（东部地区）和时间（冬季）资源量并不丰富，故供热能力有限。而生物质能，品质低、耗费资源量大，且清洁与否是受争议的。相较而言，深层地热能可直接利用供热，无需额外转换过程，综合效率较高，是供热源头中一次能源的首选。国家能源局积极推进地热供暖工程，以及电能供暖、燃气供暖和燃煤电厂“超低排放”行动计划。

1. 地热供暖

地热资源的开发利用已逐步由粗放型向集约型转变，充分运用集中供热、梯级开发、降低地热水排放温度、地热水回灌、自动控制等技术，有效地利用了当地的地热资源，减少了其损失，提高了社会经济效益。地热水资源是具有多种用途的自然资源，既可应用其蕴藏的能源，又可利用其水资源，因此开发地热资源都十分重视实行梯级开发，综合利用。降低地热水利用后的排放温度是减少热资源浪费的重要途径，提高了地热水资源的利用率。地热水回灌是减少热水资源消耗、控制热储层压力下降、提高地热资源利用率、保护环境的重要手段，国内外在地热资源开发中均十分重视这一技术的运用。但应注意的是，地热资源分布不均，且开发利用受区域采矿权的限制，建设投资成本高昂，所以并非通用的清洁供暖方案。

2. 煤改电/电能供暖

使用电能供暖，能大幅减少直接燃烧散煤取暖所产生的污染，且使用灵活、成本相对较低，是主流的清洁供暖措施。国家能源局会同国家发改委等7部委联合印发《关于推进电能替代的指导意见》，将居民取暖领域电能替代作为重点任务推进，明确了电供暖的主要领域，即针对燃气（热力）管网难以覆盖的个别城区、郊区，以及农村等大量使用散烧煤取暖地区，鼓励通过电锅炉、分散式电供暖、热泵等方式替代燃煤供暖。同时，在配电网建设改造、设备投资补贴、峰谷电价、电力直接交易等方面给予支持政策。清洁高效的电能发热器包括空气源热泵和电锅炉。

空气源热泵由电动机驱动，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气中的热量作为低温热源，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，经压缩后转化为高温热能来提供热源，能源效率是普通电热取暖设备的3到4倍。以北京“煤改电”项目为例，使用空气能热泵供暖设备，每年可消减散煤燃烧2.5万吨左右；一个采暖季每平方米运行成本只有9至12元，是城市集中供暖费用的一半左右1. http://www.yinhang123.net/zixun/ssxw/2017/0306/646623.html，而且没有任何污染气体排放，同时具备高的环境及经济效益。

电锅炉是以电力为能源并将其转化成为热能，从而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体的锅炉设备。蓄热式电锅炉是基于阶梯电价，根据电力部门鼓励在低谷时段用电加热，并享受优惠电价的政策而推出的一种新型、高效节能电加热产品。蓄热式电锅炉配以蓄热水箱及附属设备即构成蓄热式电锅炉系统，利用蓄热水箱中的热水采暖，从而达到全部或部分使用低谷电力目的。

按照《北京市“十三五”煤改电实施计划》，“十三五”时期“煤改电”计划完成1521个村67.4万户电采暖改造。“十三五”“煤改电”改造任务完成后，预计北京每年可多压减燃煤202.2万吨，减排二氧化碳542.1万吨、二氧化硫5万吨、氮氧化合物1.46万吨。“煤改电”的关键，是要增加来自新能源发电的比例，否则煤的脱硫脱硝不达标，污染仍得不到消除。太阳能、生物质能、风能、水能、潮汐能等可再生能源均可先转换为电力，然后转换成热力供热。

3．燃气供暖

2015年，京津冀分别出台“煤改气”政策，目标趋于量化。《北京市2013-2017年加快压减燃煤和清洁能源建设工作方案》指出，到2015年和2017年，全市燃煤总量分别比2012年削减800万吨和1300万吨。同时要求，建设四大燃气热电中心，全面关停燃煤电厂。天津市针对治理大气污染推出的“津八条”提出，重点整改燃煤锅炉和电厂煤改气，大力推广天然气的使用。其中，供热方面，天津市中心范围内所有供热锅炉全部改为燃气不再烧煤，2015年年内全部改造完成。河北省办公厅发布《关于印发河北省燃煤锅炉治理实施方案通知》指出，河北省预计2017年底前淘汰燃煤锅炉11071台，2017年力争天然气供应规模达到160亿立方米以上，指标落实到具体县市。

在2017年大气污染防治工作方案涉及的“2+26”城市中，大多数城市都出台了与“煤改气”相关的政策。方案要求全面加强城中村、城乡结合部和农村地区散煤治理，要求北京、天津、廊坊、保定市在2017年10月底前完成“禁煤区”建设任务，并进一步扩大实施范围，实现冬季清洁取暖。

4．燃煤电厂“超低排放”行动计划

“十三五”期间，国家能源局正在推进包括热电联产机组在内的燃煤机组实施“超低排放”改造，改造后的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度接近天然气发电机组排放标准。目前，北方地区已完成“超低排放”改造1.3亿千瓦，可减少烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放4.9万吨、14.4万吨、24.6万吨。

三、聊城市清洁取暖的现状分析

聊城位于冀鲁豫三省交界处，被列入京津冀协同发展区、京津冀及周边地区大气污染联防联控区。由于产业基础和地理位置等多方面的原因，空气质量在“2+26”个城市中排名第13位，对京津冀污染物输出较大。无论从本身大气污染治理的迫切性还是从服务首都大气污染防治的大局看，聊城开展冬季清洁取暖工作都意义重大、影响广泛、群众期盼。本文以聊城为案例，通过分析聊城的清洁取暖现状，提出适合的清洁取暖技术和政策机制，为京津冀及周边地区的大气污染防治做出贡献。

（一）资源禀赋

聊城市光资源比较充足，地处我国太阳能资源可利用区。煤、石油、天然气、石灰石、石膏、铁等地下矿藏丰富。聊城市地区属层控砂岩孔隙型低温地热田，在地质构造上属于华北地区的一部分，通过聊城市东侧的聊考大断裂将聊城市切割为东西两大部分，特殊的地热地质条件，使断裂两侧存储着丰富的地热资源。据初步勘探，聊城市的地热资源面积达到5408平方公里，是全国地热资源非常丰富的地区之一。

（二）能源供给

聊城市传统供热模式多采用燃煤结构，主城区以热电联产方式进行供热供暖，煤炭占比达80%以上，天然气和地热占比不足20%；农村地区基本上仍然全部以散煤燃烧自取暖。冬季取暖期聊城市大气污染情况相当严重。

1．电力供应

聊城市是山东省能源输出基地，全市共有燃煤发电机组83台，装机容量1290.8万千瓦，燃煤总量约2951万吨。作为能源输出城市，聊城市发电机组集中，装机容量在全省位居前列，煤炭消费量居高不下，污染物减排工作压力很大。

2．天然气供给

全市管道天然气累计用气量约为20亿立方米，现有燃气经营企业共80家，管道天然气企业18家，LNG汽车加气站6座，CNG汽车加气站34座（母站3座），液化石油气灌装站41座。全市累计铺设天然气管道3927.86公里，累计发展管道天然气用户48.67万余户。

3．热力供给

全市集中供热面积约6396万平方米，其中主城区集中供热面积为2100万平方米。主城区形成了以华能聊城热电公司、国电聊城发电公司和蓝天热电三大热源点，供热能力超过4000万平方米，热网基本形成“四纵”、“四横”的布局，供热主管道约150公里，基本能够满足未来五年城市发展对供热的需求。所辖县各有1-2家电厂，满足所在地的供热需求。

（三）清洁供暖的重点方式

聊城地区应因地制宜发展地热作为集中或分散供暖热源，积极推进水热型（中深层）地热供暖。按照“集中式与分散式相结合”的方式推进中深层地热供暖，在“取热不取水”的原则下，进行传统供暖区域的清洁能源供暖替代，将地热能供暖纳入城镇基础设施建设中。开发使用地热资源进行供暖，推广地源热泵供暖技术。积极应用新技术、新工艺和高效专用设备，将地下浅层地能的低位能量转变为可利用的高位能，实现冬季供暖、夏季供冷，显著提高社会效益及经济效益。

充分利用现有电力资源充足的优势，大力发展煤改电项目建设，积极推进各种类型电供暖。在热力管网覆盖不到的区域，推广碳晶、石墨烯发热器件、电热膜等分散式电取暖。科学发展集中电锅炉供暖，鼓励利用低谷电力，有效提升电能占终端能源消费比重。鼓励新能源富集地区实施电供暖。在风电、光伏等清洁能源电力富余地区，充分利用存量机组发电能力，试点推广蓄热式电锅炉供暖，提升电网调峰能力。

依据《聊城规划区燃气发展专项规划》（2012-2020）、《聊城市CNG、LNG专项规划》（2012-2020）和各县（市）的《燃气发展专项规划》，大力推动市域天然气管网建设的全覆盖，力争到2020年全市建成相对完善的天然气供气网络，使管道天然气、液化石油气和CNG、LNG汽车加气等清洁能源充分利用，逐步形成燃气消费构成相对合理、经济效益、社会效益、环境效益突出的城镇燃气产业格局。同时，积极推动城市燃气应急调峰气源储备设施建设，确保城镇燃气供应稳定和安全运行。

充分利用存量热电联产机组供热能力，扩大热电机组供热范围，加强热电联产供热范围内燃煤小锅炉的关停力度，提高供热比重。鼓励热电联产机组根据热负荷需求进行乏汽供热改造，进一步增加机组供热能力，降低机组发电煤耗率。鼓励具备条件的机组改造为背压热电联产机组。着力提升热电联产机组运行灵活性。全面推动热电联产机组灵活性改造，提升电网调峰能力。重点提高环保水平，进一步提升热电联产机组和燃煤锅炉的环保要求，热电联产机组和城市主城区的燃煤锅炉都必须达到“超低排放”水平，其余燃煤锅炉必须达标排放，淘汰超标排放的中小燃煤锅炉。提高供热燃煤质量，优先燃用低硫分、低灰分优质煤。

此外，聊城地区工业企业众多，为工业余热资源利用提供了有力保障，应继续做好工业余热回收供热。开展工业余热供热资源调查，对具备工业余热供热的工业企业，鼓励其采用热电联产、余热余压利用等技术进行对外供热。因地制宜，选择具有示范作用、辐射效应的园区和城市，统筹整合高耗能企业的余热余能资源和区域用能需求，实现梯级利用。大力发展热泵，蓄热及中低温余热利用技术，进一步提升余热利用效率和范围。

四、清洁取暖存在的问题

第一，清洁供暖成本较高，补贴不可持续。清洁供暖成本普遍高于普通燃煤供暖，要保障清洁供暖企业合理盈利水平，且用户可以承受，政府在财政上必须给予大量补贴。巨额补贴的方式不可持续，在价格差异下，散煤很难经由市场机制被替代。加上现存散煤购买渠道多，政府监管力道不足，使散煤治理工作陷入困境2. http://finance.sina.com.cn/roll/2016-09-08/doc-ifxvukhx4633381.shtml。

“煤改气”对于改善空气质量虽然效果良好，但改造前期需要投入大量人力、财力、物力，面临供热成本激增等问题；运营后，每平米的供热成本要高于居民接受的价格标准，价格倒挂明显，难以推广。另外，天然气季节性峰谷差较大（最大峰谷差超过10倍），造成天然气供暖期存在缺口、非供暖期供大于求的情况。燃气管网也存在薄弱环节，农村地区燃气管网条件普遍较差，部分地区配电网网架依然较弱，改造投资较大。

第二，供热计量收费不力。现时集中供热系统的症结在于，很多小区缺乏热力调节手段和不采用末端热计量，按照供热面积统一收费，而且容易出现热力失调。有些居民的室内过热时，直接采取窗户大开的方式主动散热而不是关暖气。有些居民反而室温不达标，为尽量多获取热量，就私接串联多组散热器，导致整栋楼宇供热质量下降。更有一些老旧房屋没有采取保温措施，采暖热负荷远高于设计标准。由于无调节手段及固定收费，办公室、教室夜间和假期照常供热，空置住宅亦照常供热，估计有三至四成热量遭到浪费3. http://www.docin.com/p-864868885.html，这种集中供热系统直接提高了供热成本和居民取暖负担。

第三，供热营运体制不完善。供热区域为专属运营，不同区域热源独立发展，不能互相调节，导致供热能力未充分发挥。天然气供应中间环节过多导致成本偏高制约推广应用。这就造成了商业模式单一，清洁供暖企业仍采用传统的商业模式，在业务范围、服务水平、经营模式、融资方式等方面存在较大局限，创新能力有待提升。

第四，技术支持能力有待提高。很多清洁取暖技术属于新兴产品技术，现在仍处于发展起步的初级阶段，相关技术标准和法律规范仍不完善，造成市场标准不统一，操作不规范，产品质量和性能仍不够稳定，导致用户体验较差制约清洁取暖的推广。

第五，地方供热缺少全局性统筹规划。长期以来，地方供热规划以项目建设为中心，而不是以整体供热需求为导向，缺乏对天然气、电、可再生能源等多种能源形式供热的统筹谋划，导致供热布局不科学、区域优化困难。以北方热电联产及风电为例，因联产机组以“以热定电”为策略运行，导致调峰能力不足；当热能供不应求时，增加热能供应量只能同时增加电力输出，热电联产额外产生的电力导致北方风能被大量抛弃，浪费了可再生能源4. http://news.bjx.com.cn/html/20170615/831330-4.shtml。

五、建议

首先，深入推进供热机制体制改革。供热机制体制改革的核心是供热收费改革。应在划分政府、供热企业和用户的职能、管理权、管理方式上重新定位，破除换热站产权壁垒，理顺供热管理体制，减少经营环节，实现供热计量收费，从源头减少能源消耗，降低居民取暖成本。

其次，完善配套政策，强化综合协调。目前可再生能源的实施细则尚未出台，需要加快明确和完善。此外，清洁能源利用的补贴政策还不全面，应继续完善相关财政激励体制，完善定价和补偿机制，鼓励技术突破和推广，降低使用清洁热源的成本。还应完善相关清洁取暖技术的标准和法律规范，统一市场标准、规范操作、稳定产品质量和性能，提升用户体验，推动清洁取暖的广泛应用。

第三，充分发挥市场机制作用。针对当前的供热商业模式和融资渠道单一的问题，应充分发挥PPP等市场化融资机制，多方提供资金支持，大力整合财政资金与社会资本。充分调动企业和用户的积极性，强化企业在清洁取暖领域的主导地位。发挥各级政府在清洁取暖中的推动作用，推动相关体制机制改革，构建科学高效的政府推动责任体系。建立第三方的专业化清洁供暖企业，为居民提供专业化服务。

第四，大力提高技术支撑能力。根据热源侧和用户侧的需求制定完善的清洁供暖规划，充分发挥清洁供暖专家在技术支撑方面的作用，加大科技投入，完善技术服务体系，引导并鼓励清洁供暖产业的快速发展。

第五，做好清洁供热规划。集中供热是治理大气污染的过渡阶段，做好热电联产供热规划，是缩短这一过渡阶段的有效手段。制定一个既充分利用热电厂余热、又利于清洁能源行动实施方案，有利于城市能源结构做出大的改变。强化城市管理，将经营理念引入并贯穿供暖的规划、建设、管理之中，建立财政投入和市场融资相结合的多渠道、多元化投入和政府主导、市场推进、用户参与的机制。

最后，强化环境执法，提高环保意识。推动清洁供暖是大气污染防治的重要手段，通过加强环境执法不仅可以推动能源结构调整，减少煤炭消耗，还可以提高居民的清洁取暖消费意识，有利的推动清洁供暖工作。

为促进生态文明建设，在能源环境领域开展更多有益的探索，《绿叶》杂志与北京环能科技发展中心合作推出“能环瞭望”栏目。

●洪方志，北京能环科技发展中心主任助理。

（责任编辑 陈莹）