碳中和战略背景下我国寒冷地区集中供热技术发展方向

王涛

（甘肃省安装建设集团有限公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

为应对全球性的气候变化，构建人与自然和谐共处、可持续发展的格局，我国制定了在2030年前实现碳达峰、在2050 年之前实现碳中和的战略目标。我国内蒙古东北部以及吉林省、黑龙江省、辽宁省等寒冷地区冬季集中供热会产生较高的碳排放量，最高可占建筑运行碳排放比重的26%之上。为促进寒冷区域集中供热的稳定性，同时也为降低碳排放量，需要加强对寒冷区域集中供热技术的关注，分析各项技术对低碳发展目标的影响，构建我国寒冷区域集中供热发展技术路径。

1 我国寒冷地区集中供热技术发展现状

综合分析我国寒冷区域城镇集中供热用能情况，其现状可总结如下：以东北区域为代表的寒冷区域集中供热能耗强度更高。现阶段，我国北方约七成以上的建筑都使用了集中供热管网的供热格局，尽管城镇供热总面积达建筑总面积的25%，但其所损耗的能量却远超建筑总能耗的25%。造成这一现状的主要原因包含①节能建筑占比较小，维护结构保温效果不佳，建筑门窗存在传热系数高，气密性差的问题；②分户计量、分室控温等温度调节方法尚未普及，致使部分建筑内存在房间热量不均、上下楼层间热力失调等问题；③供热管道年久失修，存在渗漏水、保温性下降以及水利失衡等问题，因建筑管道年久失修所造成的热损失最高可达整体热量的1/3；④供热系统能源效率较低，时至今日，我国严寒地区冬季供暖仍以燃煤供暖为主，燃煤锅炉热效率较低[1]。

2 用能影响因素与发展目标规划

2.1 用能影响因素分析

我国寒冷区域供热的主要能源种类包含燃煤、燃气、电力、地源以及水源热、工业余热等。不同热源形式的碳排放以及利用效率差异极大，如热电联产供热能源的利用效率在80%以上，而燃煤功能的效率仅为70%，但燃煤的碳排放量却居高不下。由此需要加强对清洁取暖能源的关注，落实“煤改气”、“煤改电”等各项措施的大范围应用，增加如水源热泵、空气源热泵、工业余热以及太阳能等清洁、可再生能源的应用比例。在热力输配过程中，管道热损耗以及输送配电都会加剧能源损耗。开始基础上错误的建筑设计以及管道布设都会加剧热力损耗，如用户侧循环泵选型偏大、阀门过滤器型号不匹配，亦或是由于基础施工、后期装修等造成的管网负载力、压降过大等问题，都会导致供热能耗的增加。

2.2 发展目标规划

结合我国“十三五”重点研发项目“我国城市建设绿色低碳的发展路线”进行分析，明确我国寒冷地区各阶段集中供热低碳发展目标。

2022 年开始直至2025 年，随着该区域范围内居民对高质量生活需求的提升以及城镇化大范围发展，该区域集中供暖能耗将呈现出快速增长的趋势。但为尽快落实“碳中和”、“碳达峰”的战略目标，需要相关区域在2025年之前将集中供热的能源损耗总量（折算为标准煤）控制在1.7 亿t 之内，同时将碳排放量（折算为CO2）限制在3.8亿t以内。2025—2035年，应加大对清洁供暖能源的使用，因而寒冷区域的集中供暖消耗需要控制在较为平缓的状态，这与建筑面积增长放缓有关。要求相关区域在2035年前需集中供热能源总消耗量控制在2.9 亿t 以内，碳排放量在1.7 亿t 以内。2035—2060 年，随着清洁供热能源的普及以及各类型绿色建筑的发展、供暖技术的进步等，寒冷区域的供暖需求量会呈现出不断下降的趋势，而与之相对应的是集中供暖能耗的持续下降。由此，在2060 年前寒冷区域需要控制集中供热能源总消耗量在0.9 亿t 之内，而碳排放量则需要控制在1.4亿t左右。

3 技术路径研究

1）针对集中供热源头技术层面：首先，在碳达峰阶段来临之前及2022～2025年间，我国寒冷地区便应该有意识地淘汰35t 以下的燃煤锅炉，并依照分区域、分阶段的形式逐渐运用工业余热、热电联产等新型集中供热形式代替传统燃煤锅炉。在我国寒冷地区的黑龙江、吉林以及辽宁等省份的大部分城市还在运用小容量燃煤锅炉进行集中供热，然而小锅炉仅能完成55%～60%的效率转换，即使是大型锅炉的转换效率也仅能达到70%左右。由此逐步淘汰规模燃煤锅炉将直接降低10%～15%的能源损耗；其次，我国寒冷地区应在碳达峰阶段到来之前，全部应用清洁热源进行供热，并在碳中和阶段来临之前逐步推进多热源互联互通、多热源储热等新型技术，持续优化热源综合转换效率。在碳中和阶段中则需要实现全面化的供热精细化管理以及热量计费、收费制度改革[2]。

2）针对建筑输配系统层面：一方面，我国寒冷地区应重点实施老旧建筑供热管网维护、修复以及更新改造工程，利用更完善的基础设施，有效降低输配系统的热量损耗。以城乡结合区域部分老龄建筑为例，相关建筑的供热管网一旦出现保温层脱落、破损或漏水、渗水等情况，其管道的热损失可达到管道整体输送热量的30%。因而需要政府联动，供热企业以及相关社区组织，分区域、分层次、分重点地实施老旧建筑输热管网翻新工程项目；另一方面，应有意识地提升老旧建筑的智能化、信息化供热性能，即充分发挥跨区域长距离输热、智慧热网等先进技术。针对不同住宅区域面积输配电耗差异较大、新旧住宅供需不平衡等问题，则需要在发展长距离输入的基础上建立乡、镇、区、市等各级指挥管理平台。利用信息化指挥调度、人工智能监管热力站、热能计费等技术，实现热网智慧运转，为用户提供更智能化、舒适的生活。

3）针对建筑供热末端管理系统层面：需要政府加强对节能降耗、热能，供需等各类知识的普及，发展用户自主、按需供热的弹性供热技术，同时引导用户通过家居装修、房屋改造等方式达成清洁供暖、无能耗保温（提升光照时长、增加建筑外立面保温层等措施）等弹性供热技术。依照实际情况进行分析，由于大部分用户缺乏对其自身取暖需求的认知，因此会在室外温度较低的情况下自主增设供热措施，如铺电热毯、提升空调温度等，凡此种种都会加剧热量损失以及能源损耗。同时在用户感知其室内温度较高的情况下，也会通过开窗、开门、关闭供热阀等方式进行散热，从而引发了近20%～30%的热量损耗。因此，相关部门应该以更完善的供热计量系统为先决条件，在妥善优化供热计量收费模式的基础上，落实供热和受热分离机制，并将表阀一体化、可调节喷射泵等新型技术落实到用户家中，结合建筑改造的方式，有效降低末端浪费以及过量的碳排放，引导用户根据自我需求进行合理调节。

4 结束语

总而言之，碳达峰、碳中和的目标不能一蹴而就，应结合寒冷区域的供热需求以及现有的技术特征、技术成熟度等综合判断集中供热的供给与需求。近期阶段应以老旧建筑改造、老旧线路翻新、燃煤锅炉取缔、新型供热，能源普及等为主，而中远阶段则应进一步强化技术低碳特征，加强智慧供热、核能供热等高级供热模式的普及。依照地区集中供热需求以及技术发展趋势，逐步实现量变到质变的提升。