我国北方供暖能耗和低碳发展路线

  根据清华大学建筑节能研究中心建立的中国建筑能耗模型（CBEM）的研究成果，2017年，我国北方城镇供暖能耗为2.01亿tce（吨标准煤），占建筑能耗的21%。2001年~2017年，北方城镇建筑供暖面积从50亿m2（平方米）增长到140亿m2，增加了将近2倍，能耗总量增加不到1倍。能耗总量的增长明显低于建筑面积的增长，表明节能工作取得的显著成绩。平均单位面积供暖能耗从2001年的23kgce/m2（吨标准煤/平方米）降低到2017年的14kgce/m2，降幅明显。

  二是高效和清洁供暖热源方式占比迅速提高。总体看来，随着北方地区冬季清洁供暖工作的逐步推进，高效的热电联产集中供暖、区域锅炉方式大量取代小型燃煤锅炉房和户式分散小煤炉，让热源的整体效率大幅度的提高。随着煤改气、煤改电政策的推广，以燃气为能源的供暖方式比例增加，同时水源热泵、地源热泵、空气源热泵的供暖面积也加快速度进行发展。此外，工业余热供暖、生物质供暖、太阳能供暖等可再次生产的能源供暖方式也开始出现。

  清洁取暖是解决我们国家社会主要矛盾的一个实践。党的十九大提出，新时代我们国家社会主要矛盾是人民日渐增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。当前，北方开展的清洁取暖重大工程正是源于对这一矛盾的深刻认识所提出的。

  2016年12月21日，习主持召开中央财经领导小组第十四次会议并强调，推进北方地区冬季清洁取暖等6个问题，都是大事，关系广大人民群众生活，是重大的民生工程、民心工程。推进北方地区冬季清洁取暖，关系北方地区广大群众温暖过冬，关系雾霾天能不能减少，是能源生产和消费革命、农村里的生活方式革命的重要内容。要按照企业为主、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。由此，“清洁取暖”首次进入全国视野，在北方地区引起广泛讨论。

  随后，国务院和地方政府加快制定发展清洁取暖的具体规划和技术路线日，国务院印发了由住房和城乡建设部等十个部委共同制定的《北方地区冬季清洁取暖规划（2017年~2021年）》（以下简称《规划》），明确了清洁取暖的定义，强调清洁取暖必须从热源、热网和用户末端三个方面同时推进、缺一不可，并提出了具体推进策略，即因地制宜选择供暖热源、全方面提升热网系统效率、大大降低用户取暖能耗。

  目前，我国城镇供热热源中仍有超过一半是各类锅炉，这与节能低碳的要求完全不符。因此，北方供暖要实现低碳发展，必须彻底改变当前的热源模式，向以低品位热源为主的能源结构转型。

  如果回收工业低品位余热的50%、热电联产余热的80%，则在供暖季至少可获得35亿GJ（吉焦）的余热热量。如果未来我国北方地区可接入城镇集中供热管网的建筑面积为160亿m2，则平均每平方米能够得到用于供暖的余热0.22GJ/m2（吉焦/平方米）接近供暖平均需热量的0.23GJ/m2。如果在终端再采用天然气锅炉或天然气吸收式热泵调峰，补充严寒期热量，由天然气提供0.02GJ/m2的热量，那么只需要再补充110亿m3（立方米）天然气，就能解决这160亿m2城镇建筑的供暖热源。所需要的能源仅为110亿m2天然气和输配工业与发电余热的水泵电耗、约400亿kWh（千瓦时），以及提取部分低品位热量所需要的一些蒸汽和电力、约1200亿kWh电力。按照发电煤耗计算，1600亿kWh电力再加上110亿m3天然气，共折合燃煤5300万tce、单位供热能耗3.5kgce/m2，仅为目前北方地区供暖强度的1/4。这应该是实现城镇供暖低碳节能的方向，而且与我国整体能源发展趋势一致。

  北方城镇建筑的另外20%、约40亿m2，由于种种原因不能与集中供热网连接，则能够使用各类电动热泵或燃气壁挂炉分散供暖。如果两种方式各占一半，则需要800亿kWh电力和200亿m3天然气，折合5500万tce。这样，未来，在我国城镇建筑面积达到200亿m2后，总的供暖能耗为1.08亿tce，仅为目前140亿m2建筑面积供暖能耗的54%。

  二是火电厂规划的基本功能为电力调峰，当冬季改为热电联产方式，在发电的同时还要承担建筑供热，存在如何满足电力调峰需求的问题。这需要彻底改变目前火电厂热电联产的模式，变“以热定电”的方式为“热电协同”的方式。在火电厂安装巨量的蓄热装置，同时通过电动热泵和吸收式热泵提升发电过程排出的低品位余热，使发电过程产生的余热能全部回收利用，在不改变电厂锅炉蒸汽量的前提下大范围调节对外输出的电量。这种改造方式虽然设备投入较高，但是能有效解决热电厂存在的电与热之间的矛盾。未来，我国北方地区的火电厂都同时肩负电力调峰和冬季供热的任务，这种模式应是未来北方火电厂的主要模式。

  总之，从我国可再次生产的能源为主、化石能源为辅的能源系统蓝图出发，能得出我国北方地区城镇的供暖热源方式：主要是依靠调峰用火电厂的低品位余热以及钢铁、有色、化工、建材等工业生产过程中排放的余热，作为基础供热热源承担90%以上的总热量和70%以上的最大负荷，构建北方地区热能大联网系统。同时，辅之终端以燃气为动力的调峰热源，承担30%左右的最大负荷和不到10%的总热量，构建我国北方地区新型供热热源系统。