清华大学付林：我认为宝贵的天然气要用于更为合理的地方

原标题：清华大学付林：我认为宝贵的天然气要用于更为合理的地方随着我国城市能源结构的调整及环保要求持续加强，以天然气为一次能源的采暖方式渐成趋势。然而，受资源紧张、成本偏高、能源转换效率不足等因素制约，这一方式也暴露出不少问题，亟待进一步完善。那是否存在更为理想的城市供热方式？在清华大学建筑节能研究中心教授付林看来，北方地区供热减排潜力巨大，可将现有大型电厂及工业余热利用起来，辅之以天然气资源调峰，构建以京津冀一体化为范本的新型清洁供热体系。文丨朱妍中国能源报记者清洁取暖改造留下“后遗症”中国能源报：随着清洁取暖改造的集中、持续推进，北方采暖正在发生越来越多的变化。结合该背景，您如何看待北方城镇供热现状？付林：截至2016年底，我国北方城镇供热面积约140亿平方米，其中50%以上仍在使用污染严重的燃煤锅炉，约25%为燃煤热电联产供热，另有20%左右为天然气或电供热。每年还在新增建筑的情况下，清洁热源存量缺口已有70多亿平方米，清洁供热任务艰巨而急迫。目前，国家越来越重视北方清洁取暖问题，已展开系统认识探索，以加快提高清洁取暖比重。改造初衷是好的，成效也有目共睹，但同时也应及时总结、反思推行过程中出现的问题，特别是改造留下的一些“后遗症”。中国能源报：需要反思的“后遗症”主要有哪些？付林：清洁取暖改造的重点在于究竟怎么“改”。我们常说“宜气则气、宜电则电”，到底如何因地制宜？这是值得反思的关键。例如，北方多地以天然气为燃料的热电联产，从经济性看，因其投资高于分散的小燃气锅炉，燃料成本又比燃煤电厂高，往往只有在发电上网电价较高的条件下，才能体现出优势。除导致被改造地区供热成本大幅上升外，该方式因热电比小而造成天然气消耗量特别大。仅在京津冀地区，若按北京供热模式全部改为天然气热电厂和锅炉，至少就需600亿方天然气，相当于全国总用量的1/4，由此可能带来供气安全保障、氮氧化物排放加剧等一系列后续问题。再如，热电联产虽是北方城市能源转换效率最高的供热方式，但因其普遍采用“以热定电”模式，导致大量发电根据供热需求而定，难以再为电网调峰服务。如何在清洁取暖的同时解决这一矛盾，优化电、热、燃气构成的能源系统运行，是又一重要任务。“好气用在调峰上 ”中国能源报：如何优化电、热、燃气等资源在城市供热中的运行？付林：首先要弄清楚，天然气究竟该不该用于城市采暖？我认为宝贵的天然气要用于更为合理的地方，即设置在城市热网末端承担供热调峰作用。目前不少城市直接将燃煤锅炉改为大型燃气锅炉供热，该方式并不值得推广。燃气锅炉宜分散而不宜集中，在热网难以达到的地方，可适当采用分散化的小型燃气锅炉供热。同时，城市应重视建设季节性天然气储气设施，保障冬天供气安全。此外，还可将“以热定电”转化为“热电气协同”的方式，大幅提高热电联产灵活性，实现热电解耦。在北方城市已基本覆盖热网的基础上，可加装蓄热装置和热泵。电负荷低谷期，机组减小发电量并通过热泵消耗电量而产生高温热量，该热量存入蓄热装置；用电高峰时，供热机组减少抽汽供热而多发电，采暖负荷通过蓄热装置放热承担。由此在改变机组不同时间发电量的同时，实现电力调峰优化运行。中国能源报：除调峰外，如何进一步挖掘天然气供热的潜力？付林：天然气由一个碳加四个氢组成，燃烧时氢元素转化为水蒸气，也就是我们常见的白烟，携带较大比例热量。若能将这部分热量回收利用，不仅可消除冒烟问题，还可进一步提高燃气供热效率。现有大型热电厂中，尚有超过其供热量40%的低温烟气余热有待利用。针对大型燃气热电联产，我们现可通过全热回收技术，在输入燃气量不变、输出电力基本不变的前提下，将输出热量提高40%以上。针对燃气锅炉，利用直接接触式换热技术，使烟气温度降至20摄氏度甚至更低，由此实现深度回收，再通过吸收式热泵进行加热，从而将供暖热效率提升10%以上。即可实现热回收、减排与节水一体化，还可降低烟气氮氧化物浓度10%以上。探索京津冀清洁供暖一体化中国能源报：上述回收技术的经济性如何？付林：以北京为例，如按发电小时3500小时计算，燃气电厂年用气量约75亿方，燃气锅炉采暖季消耗气量约53亿方。根据上网电价0.65元/千瓦时、天然气价2.5元/标方折算，北京因供热产生的总成本约400亿元/年，每年额外还有上百亿元运行补贴。随着四大燃气热电中心的上马，北京城区已结束燃煤供热历史。北京燃气电厂供热能力现为1.2亿平方米，如能将排放烟气全部回收，再加上调峰部分的热量，即相当于在不增加天然气用量的情况下，新增供热面积1亿平方米。北京还有超过5亿平方米的天然气锅炉供热，余热回收后可增加5000多万平米供热面积。两部分相加达1.6亿平米左右，这意味着，不仅可使北京20%的建筑实现零污染供热，每年还可节约用气16亿方。中国能源报：基于这些技术，可为城市清洁供暖带来哪些推动？付林：实际上，余热回收技术既可用于燃气电厂，也可吸收北京周边燃煤电厂及工业余热。例如，利用周边燕山石化的余热可满足北京当地超2000万平方米供热需求。随着大温差、远距离供热技术得到应用，相比于天然气锅炉供热而言，余热供热的经济半径可达300公里以上。在北京300公里半径内，仅现有电厂供热潜力就达10亿平方米，甚至可满足京津冀地区其他城市的热需求。通过“外热入京”将余热送入北京，同时利用少量天然气配合调峰，即“4座燃气热电中心+燃气分布式调峰+N处余热回收”的方式，相比现行纯靠天然气供热的模式，不仅减少污染排放，还可减少能耗80%以上、降低供热成本1/3。在此基础上，我们还设想了一种以供热、天然气和电力为核心的京津冀清洁供热一体化模式。统筹考虑京津冀地区的能源资源，例如除“外热入京”，还可将北京的天然气资源分出一部分给津、冀等地，通过“热电协同”技术解决该地区乃至邻省的火电深度调峰和可再生能源消纳问题。统筹考虑京津冀地区的供热、天然气和电力资源，继而进一步实现能源一体化，推动供热、天然气、可再生能源及电力的协同发展、协同运行。End责编 | 卢奇秀"做了17年煤炭汽运，现在得改了……”京津冀运输结构调整在即