降低城市集中供熱成本的途徑

李力 王海巖

（1天津津能濱海新能源有限公司天津300204 2中國華電集團發電運營有限公司天津300204）

0 前言

改革開放以來我國經濟實現快速增長，伴隨經濟的快速增長，能源消耗也在快速增加，為解決我國能源與環境日漸突出的矛盾，國務院制定“十二五”期間節能減排總目標，并將具體指標分解至各地方。天津作為國內經濟發展的熱點地區也是節能減排的重點地區，經濟發展與節能減排壓力巨大，既要保持社會經濟快速發展同時到2015年萬元國內生產總值能耗要比2010年下降18%，全市化學需氧量和氨氮排放量分別比2010年消減8.6%和10.5%；全市二氧化硫和氮氧化物排放總量比2010年分別消減9.4%和15.2%。天津地方政府下發節能減排綜合性工作實施方案，多措并舉推進節能減排工作，在具體舉措中也包括推進城市集中供熱由燃煤改為燃氣的工作。雖然燃氣作為清潔能源，氣體燃燒不排放SO2，其中的氮氧化物的排放也比燃煤減少60%以上，燃氣鍋爐熱效率一般在85%以上，且其熱效率與鍋爐的規模大小影響不大，較大中型燃煤鍋爐平均熱效率75%而言，具有較好的節能效益，但由于燃氣燃料成本較高，煤改燃后所帶來供熱成本的增加不可忽視，在實現節能減排目標，為老百姓提供滿意生活環境同時，如何最大化降低城市集中供熱成本，成為關乎民生的問題。

熱電聯產系統相對于熱、電分產系統相比，綜合效率可以提高30%，較鍋爐供熱熱效率至少可以提高50%以上，熱電聯產集中供熱是實現節能的最有效措施已得到社會普遍認同。熱電聯產具有較好的經濟性，綜合燃料成本較低，因此充分發展熱電聯產集中供熱既是城市實現節能減排也是降低城市集中供熱成本的最有效途徑。

1 天津城市集中供熱現狀及燃煤與燃氣供熱的燃料成本測算

1.1 天津地區集中供熱現狀

截至2012年末，天津城市集中供熱面積近3億平方米，其中約65%由大中型燃煤鍋爐供熱，約25%由熱電聯產供熱，其余由燃氣及其它清潔能源供熱。

1.2 燃料成本測算

每GJ熱量燃料成本測算計算公式（1）（2）如下：

公式（1）C=M*P

公式（2）M=109（/4.186*q*η)

其中C——每GJ熱量燃料成本，元；

M——耗煤量，kg；

P——燃料單價，元/kg或元/Nm3；燃煤：0.6元/kg；燃氣：2.4元/N m（3此價格為現行民用燃氣價格）；

q——燃料熱值，kcal/kg或kcal/Nm3；其中燃煤取/lkg，燃氣取8500kcal/Nm3

η——鍋爐熱效率，%。其中燃煤鍋爐熱效率取75%，燃氣鍋爐熱效率取85%。

依據以上公式計算可得：

燃煤鍋爐供熱每GJ熱量消耗的燃料量為63.7kg，直接燃料成本為38.2元。

燃氣鍋爐供熱每GJ熱量消耗的燃料量為33.06 m3，直接燃料成本為79.98元。

2 天津地區煤改燃的情況及政策補貼

作者對幾家煤改燃后的供熱公司兩個采暖季運行情況調查，由于不同供熱公司的負荷狀況以及本身運行管理水平不盡一樣，全采暖季單位面積熱耗也有所區別，但基本在32～38W之間，平均值為35w/m2。整個采暖季按照122天計算，供熱小時數共計2928小時，采暖季平米耗熱量可用公式（3）Q平米=q*3.6*103*T/109計算

其中：Q平米——采暖季耗熱量，GJ；

q——全采暖季m2熱耗指標，按照平均值35w/m2計算；

T——供熱小時數，小時；

則采暖季平米耗熱量為0.369GJ，平米燃氣消耗量12.2立方。

如果按照采暖季單位面積熱耗35W/平米測算，完全使用燃氣供熱，采暖季每平米直接燃料成本將達到29.03元。

即便在民用燃氣價格下由于供熱的平米直接燃料成本均已超過目前天津地區的民用采暖費25元/平米，因此在煤改燃試點地區，供熱公司供熱使用的燃氣價格為每立方米1.5元，天津市政府依據使用量向燃氣公司每立方米再補貼0.9元，按照全采暖季平米熱耗指標平均值35w/m2測算，相當于平米采暖面積補貼11元。

3 充分發揮熱電聯產集中供熱降低城市供熱綜合成本

依據以上數據測算，如果將既有天津市城區和濱海新區的全部燃煤鍋爐供熱面積為1.2億平方米，直接改燃后,即使不考慮新增面積，每年也將消耗天然氣14.27億立方，按照現有補貼政策，則政府每年至少拿出補貼資金13.2億元。

熱電聯產集中供熱由于系統自身的綜合效率高，在目前燃煤價格下，電廠出廠熱價僅為28元/GJ，如果能最大程度利用熱電聯產供熱，不僅從根本上減少燃料消耗，也會有效降低供熱成本，減輕政府與社會負擔。

4 現以天津一個擁有熱源為1200MW熱電聯產系統為例

該系統目前電廠熱源是系統唯一熱源，承擔全部熱負荷的需要，按照初步設計中的60W平米耗熱指標考慮，系統最大供熱面積為2000萬平米。如果該系統是以充分發揮熱電聯產供熱為思路設計，把單熱源供熱系統改造為多熱源聯網系統，由熱電廠1200MW熱源作為主熱源擔負基本熱負荷，將現有大型燃煤鍋爐（總計2400MW）改為燃氣鍋爐作為系統尖鋒熱源，由尖峰熱源承擔尖峰熱負荷，如下表1將采暖季單位面積最低熱耗指標20W作為基礎負荷，由熱電熱源承擔，這樣該供熱系統就可以滿足6000萬平米供熱。

近幾年來隨著新建建筑采用三步節能標準，城市節能建筑比重逐步提升，供熱系統內的綜合熱耗熱指標較設計指標值有了明顯的降低，根據作者過去幾年對一個有2000萬平米供熱面積的系統實際運行參數的總結，結合對天津市區不同供熱系統的調研，在不同室外溫度下采暖季單位面積綜合熱指標可以參照下表。

表1 ：天津地區室外溫度延續小時數及平米熱耗指標

根據上表參數，整個采暖季按照122天計算，供熱小時數共計2928小時，則該系統中不同熱源對外輸出的總熱量可以用公式（4）Q=q*3.6*103*T*A/109計算

其中：Q——熱源輸出熱量，GJ；

q——耗熱指標，w/m2；

T——供熱小時數，小時；

A——供熱面積，m2；

由于熱電滿足的是基礎熱負荷，q值為20 w/m2則熱電熱源輸出熱量為：

Q熱電 =20*3.6*103*2928*6000*104/109=1264.896（萬 GJ）。

如果該系統全采暖季平米熱耗指標為35w/m2，則該系統全采暖季消耗總熱量為：

Q總熱耗 =35*3.6*103*2928*6000*104/109=2213.568（萬GJ）。

6000萬平米供熱系統整個采暖季消耗的總熱量為2213.568萬GJ熱量，而其中熱電廠輸出熱量為1264.896萬GJ（熱化系數為57%），燃氣尖鋒熱源的輸出熱量為948.672萬GJ，按照目前天津地區熱電廠出廠熱價28元/GJ，尖鋒熱源燃氣為每GJ熱量79.98元（此成本以2.4元/立方燃氣氣價測算），該系統總計燃料成本為111291.9萬元，采暖季每平米燃料成本約為18.5元，較前述單獨使用燃氣為熱源的平米燃料成本29.03元每平米燃料成本下降10.5元，已基本接近政府補貼的11元/m2，實現了供熱成本的降低。

由于選取的35w耗熱指標僅為一般值，如果可以進一步降低采暖季平米耗熱指標，提升系統熱化系數，則系統的供熱成本將會進一步降低，即便如此，通過如上數據也可以反映出改造后的系統實現了充分發揮熱電高效節能優勢，同時也會使更多的設備在滿負荷下亦即高效率下運行，其節能與降低運行成本的效果非常顯著。

5 結論

天津作為我國北方特大城市，實現城市集中供熱的節能減排，單純實施煤改燃將大幅提高供熱成本，而有效解決這一問題的途徑，應該借鑒其他城市成功經驗，通過對既有供熱資源的整合，實現以熱電聯產供熱系統為城市供熱骨干，以燃氣為補充，這樣不僅有利于充分利用既有資源，有效發揮系統節能優勢，提高城市集中供熱的經濟性，而且有利于提高城市供熱系統可靠性，改善供熱效果。

[1]石兆玉.供熱系統多熱源聯網運行的再認識[M].全國供熱行業研討會《論文選集》，2000.8

[2]石兆玉.供熱系統運行調節與控制[M].清華大學出版社，1994.1

[3]王魁吉、孫玉慶.熱電廠和鍋爐房的聯合運行與調節[M].全國供熱行業研討會《論文選集》,2000.8