基于“双碳”战略背景下安徽省园区供热减排研究

李 玉，陈 晨

(1.淮河能源燃气集团有限责任公司，安徽 淮南 232001；2.平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司，安徽 淮南 232001)

1 引言

2020年，碳达峰、碳中和加快能源去碳化进程，“双碳”战略目标的提出直接推动了新一轮能源革命，能源消费端、供应端低碳减排步伐加快，节能减排已成为能源行业发展的主基调，社会经济发展的大趋势。2021年被纳入碳排放管控的2200余家发电企业已开展全国2019～2020年度首个周期碳排放履约清缴工作。城市区域性集中供热不仅能提供稳定、可靠的优质热源，对于节约能源，改善大气环境，降低碳排放有积极作用，经济效益和环境效益凸出。供热行业因热源形式、技术水平、管理方式不同，碳排放差异显著[1]。目前，学术界对于区域性供热碳减排也开展了一定研究。常莎莎等[2]以沈阳市为例开展了供热行业碳排放基准线研究。陈晓雨[3]从推进集中供热节能减排的研究背景和优势等角度出发，通过优化和调整集中供热结构和更新供热设备等方式，开展相关策略分析。李浩淼等[4]从节能降耗、降低污染物的排放量、提高设备利用率等方面论述了大型热电联产机组集中供热在节能减排中的作用。陈淑静[5]对天然气作为城市集中供热热源的可行性进行了探究，认为城市集中供热应在以煤炭为主热源的基础前提上，逐步提高天然气等清洁能源的比重。陈蒙等[6]开展了北方城市集中供热能耗影响因素分析与探究，认为在2010～2019年期间，人口规模和能效提升对集中供热总耗能的影响在贡献率上变化不大。张宪金等[7]开展了高效集中供热系统节能运行管理研究。林静[8]基于能源、效率和热价视角，论述了中国供热如何摆脱高耗能低效率。程娟等[9]对传统能源供热模式和可再生能源供热分类进行了简要分析。刘梦男[10]开展了新建燃煤热电联产项目的碳减排量化分析，为新建燃煤热电联产电厂温室气体排放提供参考。刘岩[11]对集中供热改造方法学在碳减排计算、监测和核查等方面展开了研究。丁慧敏[11]立足于可持续发展视角下，研究城市集中供热未来的发展方向。张真真等[12]基于能源变革、绿色发展的时代背景，开展了绿色智能的集中供热系统节能技术分析。

纪林林[13]探究了节能技术在热电联产集中供热系统的应用。张艳辉[14]通过对供热成本的构成分析，建立相关函数模型，开展了集中供热盈亏边界条件研究。梁界飞[15]基于乏汽余热利用的新型热电联产集中供热系统思路，开展了全工况运行优化研究。2020年9月，《安徽省节约能源条例》实施，要求“鼓励支持工业园区、产业基地进行节能改造，在有条件的城市推广集中供热。2021年10月，《安徽省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》[16]印发，纲要明确指出“将推进能源革命，优化能源结构，扩大清洁能源开发利用,提升能源清洁高效利用水平”，本文在此背景下展开研究分析。

2 基本情况

安徽省内工业园区实现集中供热方式多样， 目前，安徽省省级开发区主要采用燃煤热电联产、生物质发电，以及依托大型燃煤发电机组实行集中供热，尚有部分开发区未实行集中供热，其中集中供热热源主要以煤炭为主，霍山、蒙城等经济开发区开始采用燃气锅炉实现集中供热。近期，新上集中供热项目主要为燃煤热电联产机组，集中燃煤热电联产项目相较于分散燃煤小锅炉，供热效率大幅提升，为分析更加直观明确，论文结合淮河能源燃气集团某热电联产项目，分析园区集中供热和分散供热碳排放量差异。同时，在不考虑经济性条件下如发展天然气集中供热，分析其碳排放与煤炭集中供热的差异。

淮河能源燃气集团某热电联产项目拟建于安徽省亳州市古井智能园区内，位于古井产业园北侧，项目响应安徽省打赢蓝天保卫战、大气污染防治重点工作等要求，建成后计划替代古井镇区域内的原有分散燃煤机组，并保障新增用户热需求，同时促进区域能源消费结构优化调整，实现降污减排提质增效。项目拟投资建设4×75 t燃煤高温高压锅炉+3×8.5 MW·h 背压汽轮机机组，年设计供热量为332.29×104GJ，年发电量为17595×104 kW·h，机组高温高压锅炉执行《电站锅炉技术条件》(GB/T34348-2017)标准，锅炉热效率达91%以上，相较于安徽省现有园区主要用热企业采用的燃煤抽凝机组，锅炉设计容量都在50 t以下，执行《燃煤工业锅炉节能监测》(15317-2009)标准，锅炉热效率在78%左右，该项目建成后燃煤锅炉效率提升达13%。本文按照古井智能园区热电联产设计年供热量332.29×104GJ(约100万t年供热量)测算，进行碳排放比较分析。

3 碳减排分析

3.1 燃煤集中供热替代分散供热碳减排分析

(1)供热煤耗比较。1 GJ单位供热煤耗=34.12(1 GJ折算标准煤量)/(99%×91%)(管道效率×锅炉效率)=37.87 kgce/GJ；在年供热量 332.29×104GJ/a下，供热年消耗量为12.58万t标煤。按照本项目替代都是老旧小锅炉，执行《燃煤工业锅炉节能监测》(15317-2009)标准78%效率测算，可知在同等供热量下，老旧小锅炉单位供热煤耗为44.18 kgce/GJ，供热消耗量为14.68万t标准煤。碳排放情况如表1所示。

表1 燃煤集中和分散供热碳排放分析

(2)发电煤耗比较。为确保数据分析更精确，具有参考价值，将热电联产机组发电煤耗与全国燃煤发电机组进行比较。本文参照国家能源局发布的2020年全国电力工业统计数据。统计显示6000 kW及以上电厂供电标准煤耗为305.5 mg，按照厂用电5%计算，折算成发电煤耗为291 mg，那么全年发电煤炭消耗量为5.12万t标准煤。本项目热电联产发电煤耗为163 gce/(kW·h)，相比全国燃煤发电机组煤耗率降低128 mg，全年降低煤炭消耗量为2.2万t标准煤，发电煤耗降低幅度为41.8%。

综合上述分析可知：本项目相比老旧锅炉和单纯煤炭机组发电年节约煤炭消耗量为4.3万t标准煤。仅从降低能源消耗的角度出发，碳减排量降低了21.7%。

3.2 燃气供热替代燃煤热电联产减排分析

仍以古井智能园区供热为例，比较煤炭和天然气两种燃料在供热量相同情况下碳排放差异。古井智能园区热电联产设计煤种含碳基为53.77%，煤热值为5000 kCal/kg；在不考虑经济性条件下，假定仅采用天然气锅炉方式供热，依据《锅炉节能技术监督管理规程》(TSGG0002)，天然气锅炉热效率限定值92%，天然气含碳基设定为95%，天然气典型热值为8500 kCal/Nm3。暂不考虑损耗，按照古井智能园区年供热量332.29×104GJ/a测算，碳排放如表2所示。

表2 燃气和热电联产供热碳排放分析

综上对比：在同等供热量下，燃气供热比燃煤供热二氧化碳排放降低16.5万t，碳减排率达46.3%，按照当前50元/t的碳税均价测算，仅碳减排这部分节约近825万元企业运营成本。如考虑天然气三联供等综合利用方式，还可进一步减少碳排放。

4 结论与建议

4.1 结论

(1)从国内研究研究成果和本论文分析对比可知园区采取集中供热替代分散供热，利大于弊，环境效益和经济效益突出。

(2)从淮河能源燃气集团某热电联产项目案例分析结果可知，集中供热碳减排达14.3%～46.3%，企业碳减排成本大幅降低，最高可节约825万元。

(3)推广热电联产集中供热有助于园区绿色转型升级，助推企业绿色效益增长点，同样对于安徽省加快产业结构调整推动减污降碳协同增效，促进双碳目标如期实现具有重要意义。

4.2 建议

(1)立足当前能源发展新形势和双碳战略目标，建议安徽省结合现有园区供热现状，统筹考虑供热改造成本、管理改革方式突破和区域经济承受力，分阶段有序推进集中供热替代，鼓励热电联产、分布式能源等绿色低碳项目建设。

(2)通过严格大气污染物排放标准，建立环保大数据监控平台，掌握大气污染物和碳排放量，缓解用热价格增长幅度，为当前及未来一段时期内能源结构调整提供数据支撑，加快倒逼集中供热方式转变。

(3)建议支持运用减温减压、储热等技术实现热电解耦，解决热电联产项目电力难以调度问题，满足可再生能源电力消纳需求。

(4)在热源替代方面紧跟国家政策导向，充分发挥天然气清洁、高效、低碳、灵活资源属性特点，尝试在增量供热市场方面逐步采用天然气替代煤炭作为热源供应，缓解碳排放总量增长，逐步融合光伏、风电和储能等设施，形成园区多能供给局面，保障用能需求，并支持出台天然气大用户直供、分布式能源站隔墙售电等支持性政策，合理疏导天然气供热在初期成本压力，以实现地区经济和社会可持续发展。

5 讨论

鉴于在“双碳”战略背景下，区域集中供热减排分析研究成果相对较少，安徽省这块处于空白区，本文以当前集中供热具有代表性的热电联产项目为例，进行了碳减排的量化分析，具有一定参考价值，明确了集中供热的环境和经济效益，目前安徽省园区经济快速发展、基础设施配套不断完善、供热规模逐步扩大。在长三角一体化经济发展格局推动下，能源消耗总量还是不断提高，倒逼省内燃料升级加快替代，由于生物质受制于燃料来源、煤炭受制于排放指标等因素，未来园区天然气热电联产势是集中供热的一个发展方向。下一步希望在此基础上，进一步开展燃气集中供热技术工艺改造、经济技术可行性分析、管理模式改革以及能源减量替代方案等相关研究，对推动区域集中供热高效推广,进一步节能降耗提供一定依据。