北京市城鄉(xiāng)供熱取暖清潔化歷程及啟示

周揚勝

(北京市生態(tài)環(huán)境局，北京 100048)

1998年國務(wù)院將北京市確定為環(huán)境治理重點地區(qū)。從1998年12月開始至2010年，北京連續(xù)實施了16個階段的控制大氣污染措施；經(jīng)過2011—2012年繼續(xù)治理、2013—2017年實施清潔空氣行動計劃、2018年開始實施打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，在經(jīng)濟社會快速發(fā)展的同時，大氣環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。2018年與1998年相比，地區(qū)生產(chǎn)總值增長到30320億元，按照可比價格計算增長了663%；人口增長到2154.2萬人，增長了72.9%；能源消耗增長到7132.8萬噸標(biāo)煤(2017年)，增長了87.3%；機動車保有量增長到608.4萬輛，增長了348%[1]。SO2年均濃度從1998年的120微克/立方米下降到2019年的4微克/立方米(2004年達到國家二級標(biāo)準60微克/立方米)，下降了96.7%；可吸入顆粒物(PM10)從2000年的162微克/立方米下降到2019年的68微克/立方米(達到國家二級標(biāo)準70微克/立方米)，下降了58%；NO2從1998年的74微克/立方米下降到2019年的37微克/立方米(達到國家二級標(biāo)準40微克/立方米)，下降了50%；細顆粒物(PM2.5)從2013年的89.5微克/立方米下降到2019年的42微克/立方米，下降了51.3%，但是仍超過國家二級標(biāo)準(35微克/立方米)16.7%[1-3]。

20多年間，在對燃煤、機動車、工業(yè)企業(yè)、揚塵等領(lǐng)域?qū)嵤┐髿馕廴揪C合治理過程中，北京市重視燃煤領(lǐng)域冬季供熱采暖熱源的排放治理，大力引進天然氣、外調(diào)電力替代煤炭，供熱能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，有效地控制了采暖季大氣污染，改善了采暖季及全年大氣環(huán)境質(zhì)量。回顧北京市20多年供熱采暖發(fā)展歷程，分析熱源結(jié)構(gòu)演變特點，作者認為，根據(jù)城鄉(xiāng)發(fā)展階段目標(biāo)和客觀需要，以大氣污染治理推進熱源清潔化是北京城市發(fā)展貫徹始終的一條主線，這對于我國北方大氣污染治理重點地區(qū)京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原城鄉(xiāng)冬季供熱取暖逐步清潔化、降碳減排、改善大氣環(huán)境質(zhì)量、提高城鄉(xiāng)居民生活水平，都具有一定的借鑒意義。

在大氣污染治理推進取暖清潔化工作中，既包括僅在冬季對供暖熱源的治理和改造，也包括對全年運行供熱熱源的治理和改造，后者指熱電廠(熱電聯(lián)產(chǎn)一般采用冬季供熱大于夏季、夏季發(fā)電大于冬季的運行模式)。本文所涉及的供熱和取暖(供暖、采暖)是并行混用的，既包括冬季供暖取暖，也包含全年供熱。

1 20世紀90年代分散式燃煤供熱采暖是冬季污染嚴重的重要原因

1.1 20世紀90年代供熱采暖以煤為主

在20世紀80年代初期，北京市的1983版城市規(guī)劃就明確了發(fā)展集中供熱的城市供熱采暖技術(shù)路線。在發(fā)展熱電廠供熱的同時，鼓勵建設(shè)區(qū)域集中供熱鍋爐房，陸續(xù)新建、擴建了一批區(qū)域大型燃煤集中供熱鍋爐房(左家莊、方莊、亞運村、西羅園等鍋爐房供熱面積都在百萬平方米以上)，在一定程度上減少了因房地產(chǎn)開發(fā)所帶來的分散燃煤小鍋爐房的建設(shè)數(shù)量；同時“拆小并大”，推行大院供熱和聯(lián)片供熱，拆除分散燃煤小鍋爐房，以控制大氣污染。但由于集中供熱鍋爐房建設(shè)資金籌措與分散式房地產(chǎn)開發(fā)之間不同步協(xié)調(diào)，區(qū)域集中供熱發(fā)展有限。

1990年，北京市市區(qū)有房屋建筑面積1.76億m2，有暖氣的1.37億m2，占77.8%，其中集中供熱5009.7萬m2(其余8000多萬m2依靠分散式小鍋爐房供熱)。無暖氣的建筑依靠小煤爐采暖，面積3900萬m2，占比22.2%。遠郊區(qū)縣城關(guān)鎮(zhèn)、農(nóng)村基本依靠分散式小鍋爐、小煤爐、柴火爐供暖取暖。

1991—1995年，北京市區(qū)房屋建筑面積由1990年的1.76億m2發(fā)展到1995年的2.19億m2，同期市區(qū)集中供熱總面積由1990年的5009.7萬m2發(fā)展到1995年的7537.3萬m2。1995年，城市熱網(wǎng)(燃煤聯(lián)產(chǎn)機組)供熱面積2835萬m2，占房屋建筑面積的13%；區(qū)域鍋爐房(供熱廠)和集中式燃煤鍋爐房的供熱面積3825萬m2，占房屋建筑面積的17%；聯(lián)片式燃煤鍋爐房供熱677萬m2，占3%；工業(yè)余熱供熱200萬m2，占1%。市區(qū)有14373萬m2建筑面積靠分散式燃煤鍋爐房約3400多臺小鍋爐(單臺容量7MW以下)和140萬臺小煤爐分散供暖取暖，其供暖采暖面積占市區(qū)房屋的66%，其中小煤爐采暖面積3900萬m2。如此眾多的燃煤小鍋爐和小煤爐供暖取暖加重了北京市的大氣污染。1991年，采暖用煤共計720萬噸，占煤炭消費總量的比例為30%。其中鍋爐采暖用煤為320萬噸、小煤爐采暖用煤近400萬噸[4]。

表1 1990年和1995年北京市集中供熱面積和比例

到1997年，北京市天然氣使用量還很少，僅有來自華北油田的1.6億立方米天然氣，主要供應(yīng)單位食堂、居民炊事使用，還不能用于供熱采暖。人工煤氣生產(chǎn)過程污染嚴重，不被認為是清潔能源。煤炭仍然是北京市的供熱采暖能源，北京大氣污染問題引起社會廣泛關(guān)注。

1.2 20世紀90年代北京大氣污染嚴重，冬季更加嚴重

1991—1998年，北京地區(qū)生產(chǎn)總值增長了232%(按可比價格計算)[1]、常住人口增長了20.7%[1]、煤炭消費增長了11.9%[2]、機動車數(shù)量增長了175%[2]；房屋施工面積增長了117%[1]。北京市繼續(xù)將“煤煙型”污染作為治理重點，其中“八五”期間市區(qū)共建設(shè)了34座大型燃煤供熱鍋爐房，供熱2966萬m2[5]但是由于城市建設(shè)和房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展迅速，從而帶來了建筑采暖需求的持續(xù)增長，新建鍋爐房為數(shù)不少，燃煤鍋爐數(shù)量還在不斷增加。雖然也對燃煤鍋爐污染采取了治理措施，推廣優(yōu)質(zhì)型煤并安裝除塵器和脫硫設(shè)備，但由于污染治理技術(shù)水平低、排放標(biāo)準限值寬松，加上治理資金投入不足，治理進度不及新增加污染。1991—1998年，環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明[2]，全市二氧化硫、煙(粉)塵排放總量居高不下，分別為30萬噸/年～38萬噸/年和22萬噸/年～46萬噸/年，環(huán)保欠賬逐年積累。并且，在市區(qū)范圍內(nèi)(規(guī)劃面積1040平方千米)集中了全市50%的人口、80%的建筑、60%工業(yè)產(chǎn)值和80%的能源消耗[2]，市區(qū)大氣污染仍很嚴重。1997年市區(qū)大氣中二氧化硫(SO2)、總懸浮顆粒物(TSP)、氮氧化物(NOx)的年均濃度分別超過國家二級標(biāo)準108%、85.5%和166%，采暖期各項污染物嚴重超標(biāo)，污染成倍增加。以下對比分析市區(qū)采暖季與非采暖季SO2、TSP、NOx、CO濃度差別[2]。

(1)1991—1998年，采暖期市區(qū)SO2污染十分嚴重

8年間，SO2年均濃度超標(biāo)1倍左右；采暖季SO2濃度平均為242微克/立方米、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例平均為65%，非采暖期間SO2污染較輕，平均濃度為39微克/立方米、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例為1.8%。采暖期SO2平均濃度是非采暖期的6.2倍，日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例是非采暖期的36倍。

(2)1991—1998年，采暖期市區(qū)TSP污染更加嚴重

8年間，采暖期TSP平均濃度為436微克/立方米、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例平均為77.6%，非采暖期TSP平均濃度為320微克/立方米、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例為45.7%。采暖期TSP平均濃度是非采暖期的1.36倍，日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例是非采暖期的1.7倍。

(3)1991—1999年，采暖期市區(qū)NOx污染更加嚴重

9年間，采暖期NOx平均濃度為174 微克/立方米、日均濃度的超標(biāo)天數(shù)比例最高為73.8%，非采暖期NOx平均濃度為94微克/立方米、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例最高為48.4%。采暖期NOx平均濃度是非采暖期的1.85倍，日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例是非采暖期的1.5倍。

(4)1991—1998年，采暖期市區(qū)CO污染更加嚴重

8年間，采暖期CO平均濃度為3.9毫克/立方米、日均濃度超標(biāo)率平均為40%；非采暖期平均濃度為2.2毫克/立方米、日均濃度超標(biāo)率平均為7.2%。采暖期，CO平均濃度是非采暖期的1.8倍，日均濃度超標(biāo)率天數(shù)比例是非采暖期的5.6倍。

綜上所述，1991—1998年北京市市區(qū)采暖季大氣中4項污染物平均濃度、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例均是非采暖期的數(shù)倍，采暖期污染更加嚴重，見表2。北京市供熱采暖能源基本為煤炭且多為分散式燃煤鍋爐供熱、小煤爐采暖，是采暖期加重大氣污染的根本原因。

表2 1991—1998年北京市市區(qū)采暖期與非采暖期大氣污染對比

2 北京市供熱取暖清潔化發(fā)展階段和空氣質(zhì)量改善

2.1 實施控制大氣污染階段措施、市區(qū)供熱采暖清潔化初見成效(1998—2010年)

2.1.1 啟動供熱采暖設(shè)施清潔能源改造

1997年，北京市市區(qū)大氣污染仍很嚴重，TSP、SO2、NOx年均濃度分別超過國家二級標(biāo)準85.5%、108%和160%；1997—1998年采暖季3項污染物日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例分別為76.9%、67.9%和68.9%[2]。在北京市第十一屆人民代表大會第一次會議上，大氣污染問題成為熱點，有67名人大代表分別聯(lián)名提出5件有關(guān)大氣污染治理問題的議案。1998年，北京市將防治大氣污染列為市政府15項重點工程之一，市政府責(zé)成原市環(huán)保局組織制定《北京市大氣污染防治目標(biāo)與對策》；1998年5月，國務(wù)院將北京市確定為環(huán)境治理重點地區(qū)[2]，改善首都大氣環(huán)境質(zhì)量成為各方共識。從1998年12月16日北京市政府發(fā)布實施控制大氣污染緊急措施(相當(dāng)于第一階段)到2001—2002年采暖季，所實施的7個階段控制措施每年分為兩個階段，分別為采暖季(10月至次年3月)和非采暖季(3月至10月)。從此，北京市冬季燃煤供熱取暖污染治理工作被系統(tǒng)性地擺到突出位置，開始改變以前分式燃煤采暖、僅靠末端治理、污染逐年嚴重、冬季更加嚴重的被動局面。1998—2010年，北京市連續(xù)實施了16個階段控制大氣污染措施，有力地推進了市區(qū)和遠郊新城供熱采暖清潔化，供熱結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，熱電聯(lián)產(chǎn)大熱網(wǎng)熱力、燃氣鍋爐房逐步成為供熱采暖主力，冬季采暖期和全年大氣環(huán)境質(zhì)量都得到明顯改善。

2.1.2引進天然氣，燃煤從增到降

為治理采暖季供熱采暖熱源排放污染、改善空氣質(zhì)量、提高居民生活水平，在黨中央的大力支持下，北京市把引進天然氣替代煤炭作為治理大氣污染的基本手段，在采暖季供熱采暖能源的清潔化歷程中，天然氣發(fā)揮了“主力軍”作用。1997年11月，陜京一線向北京輸氣；2005年8月，陜京二線竣工并向北京市正式輸氣，北京市天然氣消費量逐年增加。1995年，天然氣銷售量僅為1.2億m3；2000年，天然氣消費量為10.9億m3；2005年，天然氣消費量增長到32 億m3，居全國之首[5]；到了2010年，全市天然氣消費量已達到74.8億m3 [2]，其中供熱采暖消耗51.55億m3[5]。

1998—2003年，盡管能源消費總量逐年增長，但由于天然氣供應(yīng)量逐年增加，煤炭消費量并未增長，保持在2600萬噸/年～2700萬噸/年之間，5年間占比下降了12.5個百分點。可能由于在遠郊新城開始建設(shè)大型燃煤供熱中心，擴大了集中供熱采暖面積，使2005年煤炭消費量達到峰值3069萬噸，2005—2010年煤炭消費量逐步下降，2010年煤炭消費總量為2530萬噸，與1991年煤炭消費量相當(dāng)，占能源消費總量的比例下降到28.2%，比1991年的61.9%下降了33.7個百分點。

表3 1991—2010年北京市能源消費總量及煤、氣、電消費量統(tǒng)計表[2]

說明：1.表格數(shù)據(jù)為能源使用品種初次使用的占比；2.根據(jù)第三次經(jīng)濟普查，對2005—2010年能源消費總量及主要數(shù)據(jù)進行了調(diào)整；3.1991—1999年電力凈調(diào)入“—”表示數(shù)據(jù)缺失。

2.1.3 市區(qū)供熱采暖結(jié)構(gòu)逐步清潔化

1998—2010年，北京市區(qū)范圍內(nèi)供熱采暖清潔化可以分為兩個部分：8個城近郊區(qū)和10個遠郊區(qū)縣新城燃煤鍋爐清潔能源改造；4個城區(qū)平房小煤爐采暖改為電采暖。

(1)燃煤供熱采暖鍋爐清潔改造

1998年以后，隨著天然氣供應(yīng)量的逐年增加，天然氣供應(yīng)領(lǐng)域由原來的以民用炊事為主，拓展到建筑供熱和采暖、工業(yè)動力、燃氣汽車等方面。1997年年底北京市開始推廣天然氣，1998年12月開始實施控制大氣污染緊急措施，加快熱源污染治理，把發(fā)展清潔能源、調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)作為城市能源發(fā)展和污染治理的重大措施。1999—2000年全市首先完成了1.1萬臺燃煤茶爐和3.3萬臺燃煤大灶的清潔能源改造，居民住宅接入管道天然氣，市區(qū)逐步實現(xiàn)炊事燃氣化[2]。

北京把市區(qū)(又稱為城近郊八區(qū))供熱采暖清潔化改造作為重點推進，1998—2000年建設(shè)無燃煤區(qū)煤改清潔能源；2000年起，實施燃煤鍋爐清潔能源改造。對市區(qū)內(nèi)的燃煤鍋爐，根據(jù)天然氣管網(wǎng)通達條件和天然氣供應(yīng)能力，按照先易后難、先小后大(改造鍋爐容量分為≤0.7MW、≤7MW、≤14MW)、先內(nèi)后外(從城四區(qū)到城八區(qū))，先低后高(煙囪高度)的原則，成片進行改造，拆除了一批老舊燃煤鍋爐、安裝新的天然氣鍋爐或者接入燃煤熱電廠大熱網(wǎng)，也有部分燃煤鍋爐改為電鍋爐。1998—2010年，市區(qū)共計完成10435臺燃煤鍋爐的清潔能源改造。同期，北京市新建、擴建了太陽宮、鄭常莊、京豐、亦莊、電子城5座燃氣熱電廠和草橋燃氣熱電中心等一批熱電聯(lián)產(chǎn)項目，新增熱力大網(wǎng)供暖面積2600萬m2；5大燃煤熱電廠完成燃煤機組煙氣除塵、脫硫、脫硝深度治理，依靠大熱網(wǎng)供熱采暖面積不斷擴大。

表4 1998—2010年北京市市區(qū)燃煤鍋爐清潔能源改造項目一覽表[2]

北京市遠郊區(qū)縣新城供熱采暖清潔化，采取“撤小建大”的技術(shù)路線加以推進。從2007年開始，根據(jù)新城供熱規(guī)劃實施燃煤鍋爐整合、集中供熱，并安裝高效除塵和脫硫設(shè)施。2008年投產(chǎn)10座大型燃煤集中供熱中心，供熱面積3000萬m2，替代160多家燃煤小鍋爐房。由于鍋爐燃燒效率提高和安裝了高效除塵和脫硫設(shè)施，煙塵、SO2和NOx分別減排74%、68%和67%。至2010年，累計建成投產(chǎn)30座大型燃煤供熱中心，并配備高效除塵和脫硫設(shè)施，替代了670座分散式小型燃煤鍋爐房，供熱能力達到1.2億m2，平均減排煙塵、SO2和NOx 70%左右[2]，改善了遠郊區(qū)縣空氣質(zhì)量。

(2)城四區(qū)平房區(qū)散煤采暖“煤改電”

北京市東城、西城、崇文、宣武4個城區(qū)平房多，集中供熱管道難以通達，20世紀90年代還在使用小煤爐燒型煤(多為蜂窩煤)取暖，冬季城市籠罩在煙霧之中，對居民造成嚴重危害，是改善大氣環(huán)境質(zhì)量繞不過的難題。1998年，城八區(qū)的小煤爐冬季取暖煤炭消耗量下降到100萬噸。根據(jù)2000年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采暖用小煤爐約50萬戶[5]。

2000年(控制大氣污染第五階段)，北京市提出開展居民平房電采暖試點，首次將散煤采暖清潔工作提上日程。2003年(控制大氣污染第九階段)，東城區(qū)和西城區(qū)完成了一批平房改用電采暖示范工程。平房電采暖采用蓄熱式電暖器替代小煤爐采暖，具有利用夜間谷電蓄熱、白天放熱的特點。為滿足采暖電功率需求，北京電力公司負責(zé)對平房區(qū)配電網(wǎng)進行改造擴容，每戶容量達到10千瓦左右，同時也滿足了家用電器消費的電力條件。戶外線路改造資金由北京電力公司負責(zé)，市、區(qū)財政共同補貼戶內(nèi)線路改造、房屋保溫和電暖設(shè)備購置，共投入資金104億，平均每戶6萬多元。北京市制定了鼓勵電取暖的政策，一是取暖設(shè)備蓄熱電暖器購置安裝費，由市、區(qū)、居民各承擔(dān)1/3；二是實行谷電價格優(yōu)惠政策，谷電優(yōu)惠至0.3元/千瓦時；三是財政補貼政策，市、區(qū)兩級財政對夜間采暖用電各補貼0.1元/千瓦時，居民只需支付采暖電價0.1元/千瓦時。

到2010年，北京市城四區(qū)共完成17.4萬戶“煤改電”[2]。中心城區(qū)民用蜂窩煤使用量由2001年的43萬噸下降到2010年8.2萬噸。2010年，北京市中心城區(qū)仍有10萬戶居民用小煤爐采暖[5]。

(3)北京市供熱結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化

1998年后，天然氣和外調(diào)電力不斷增加，市區(qū)煤炭消費量得到控制，供熱結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化。2005—2010年，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱面積持續(xù)增加，占比由2005年的20.5%增加到2010年的23.0%；燃氣供熱面積持續(xù)增加，占比由35.1%增加到2010年的43.5%；燃煤鍋爐房供熱面積因遠郊城鎮(zhèn)建設(shè)大型集中供熱中心而有所增加，但是占比卻從2005年的41.4%下降到2010年的31.0%。2010年，熱電聯(lián)產(chǎn)及清潔能源供熱達到69%。基本形成了“集中與區(qū)域共支撐、燃氣與燃煤互補充”的多元供熱格局。

表5 2005—2010年北京市供熱結(jié)構(gòu)[6]

2010年底，北京市有5座燃煤熱電廠和1500多座燃煤鍋爐房。城六區(qū)供熱面積4.4億m2，燃氣供熱占66.6%，燃煤電廠熱力大網(wǎng)供熱占15.2%，燃煤鍋爐房供熱占16%(大型燃煤鍋爐房58座，供熱6000萬m2)，年耗煤160萬噸[7]。另外，城鄉(xiāng)接合部和遠郊區(qū)縣農(nóng)村還分散有215戶小煤爐[5]，采暖季煙塵低空直接排放，仍然是造成北京市采暖期大氣污染的主要排放源。

2.1.4 十二年空氣質(zhì)量顯著改善[2]

1998—2010年，北京市清潔能源供應(yīng)逐步增加，促進了供熱采暖的逐步清潔化，顯著地改善了空氣質(zhì)量，尤其是初步控制住了SO2超標(biāo)污染。

(1)初步控制住了SO2超標(biāo)污染

2010年與1998年相比，SO2年均濃度從120微克/立方米下降到32微克/立方米，降幅為73.3%，于2004年達到國家標(biāo)準二級限值(60微克/立方米)；采暖期SO2平均濃度從252微克/立方米下降到64微克/立方米，下降了74.6%，日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例從71.9%下降到4.0%(5天超標(biāo))，下降了67.9個百分點；非采暖期SO2平均濃度從42微克/立方米下降到16微克/立方米，降幅61.9%，2001年起日均濃度已無超標(biāo)天數(shù)。原因分析：SO2污染為燃煤燃燒產(chǎn)生。北京市在對燃煤設(shè)施進行煙氣脫硫治理的同時，大力推進能源清潔化，供熱采暖能源從燃煤轉(zhuǎn)向天然氣，有效地控制了采暖期SO2污染，并使其年度平均濃度持續(xù)下降。

圖1 1998—2010年北京市天然氣消費量和大氣中二氧化硫濃度變化對比

(2)CO濃度降幅超5成

2010年與1998年，CO年均濃度下降了54.5%、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例下降了21.9個百分點；采暖期CO平均濃度下降了54.5%、日均濃度超標(biāo)天數(shù)比例下降了37.2個百分點，非采暖期CO平均濃度下降了53.8%、2010年已無超標(biāo)天數(shù)。原因分析：煤炭不能充分燃燒會產(chǎn)生CO污染，小煤爐采暖時有煤氣中毒現(xiàn)象發(fā)生就是由CO所引起。北京市推進燃煤鍋爐改為天然氣鍋爐、平房散煤采暖煤改電，從熱源源頭防止小鍋爐、小煤爐CO污染。同期的控制機動車污染措施也對降低CO污染發(fā)揮了重要作用。

(3)可吸入顆粒物有所降低

2010年與2000年相比(北京市從2000年開始全年監(jiān)測)，可吸入顆粒物PM10年均濃度下降了25.3%、日均濃度超標(biāo)率下降了22.1個百分點；采暖期平均濃度下降了22.6%、日均濃度超標(biāo)率下降了20.4個百分點；非采暖期平均濃度下降了27%、日均濃度超標(biāo)率下降了23.1個百分點。原因分析：PM10污染物既有燃煤一次排放顆粒物，又有來自機動車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)排放的NOx、SO2、VOC和氨氣等轉(zhuǎn)化形成的二次顆粒物，PM10污染治理效果反映大氣污染綜合治理效果，與治理SO2污染相比難度更大、更加緩慢。

2.2 實施壓減燃煤和清潔能源建設(shè)、清潔空氣和藍天保衛(wèi)戰(zhàn)行動計劃，推進城鄉(xiāng)供熱采暖清潔化和低碳化(2011—2019年)

2011—2019年，為持續(xù)改善空氣質(zhì)量，北京市繼續(xù)推進供熱采暖熱源清潔化，實施壓減燃煤和清潔能源建設(shè)、清潔空氣和藍天保衛(wèi)戰(zhàn)行動計劃。

2.2.1 工作目標(biāo)和主要任務(wù)

(1)加快構(gòu)建本市安全高效低碳城市供熱體系

2010年，北京市把清潔供熱工作提到更高地位。2010年10月，北京市人民政府批轉(zhuǎn)市發(fā)展改革委《關(guān)于加快構(gòu)建本市安全高效低碳城市供熱體系有關(guān)意見的通知》(京政發(fā)〔2010〕30號)，提出構(gòu)建安全高效低碳的城市供熱體系：“十二五”末，要基本建成“1+4+N”+X(1個大熱網(wǎng)+4個熱電聯(lián)產(chǎn)中心+N個燃氣鍋爐房+郊區(qū)新城X個供熱中心)供熱體系，全市供熱能力達到8.5億平方米，基本建成四大燃氣熱電中心，并完成城六區(qū)63座燃煤鍋爐改造；至“十三五”，全面完善“1+4+N”+X供熱體系，全市供熱能力達到10.3億平方米。

(2)壓減燃煤和清潔能源建設(shè)、清潔空氣行動計劃

為貫徹落實國家和北京市大氣污染防治工作部署，2013年8月12日，北京市政府辦公廳同日印發(fā)兩份文件《北京市2013—2017年加快壓減燃煤和清潔能源建設(shè)工作方案》和《北京市農(nóng)村地區(qū)“減煤換煤、清潔空氣”行動實施方案》。前者是全市加快壓減燃煤和清潔能源建設(shè)工作的總體方案，后者則是專門針對農(nóng)村散煤燃燒污染治理的難點問題所提出的具體任務(wù)和方法措施。2013年9月13日，北京市政府印發(fā)《北京市2013—2017年清潔空氣行動計劃》，部署了“能源結(jié)構(gòu)調(diào)整減排工程”任務(wù)。一系列政府文件所提出的四個領(lǐng)域的治理目標(biāo)和任務(wù)(火電廠、燃煤供熱鍋爐、工業(yè)用煤和散煤)，有3個領(lǐng)域與清潔供熱采暖有關(guān)，2013—2017年的主要目標(biāo)是：(1)建設(shè)四大燃氣熱電中心，全面關(guān)停燃煤電廠，清潔能源發(fā)電比例達到100%，削減燃煤920萬噸。(2)削減鍋爐燃煤220萬噸：城六區(qū)完成137座約4900蒸噸(3430MW)鍋爐“煤改氣”，削減燃煤120萬噸；遠郊新城和重點鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)20蒸噸(14MW，不含)以下燃煤采暖鍋爐全面實施清潔能源改造，削減燃煤100萬噸。(3)多措并舉治理城六區(qū)散煤燃燒，削減燃煤100萬噸：東城區(qū)和西城區(qū)實現(xiàn)采暖無煤化，完成6.5萬戶平房采暖“煤改電”；加快朝陽區(qū)、海淀區(qū)、豐臺區(qū)和石景山區(qū)城鄉(xiāng)接合部城市化建設(shè)進程，按照“城市化改造上樓一批、拆除違建減少一批、炊事氣化解決一批、城市管網(wǎng)輻射一批、優(yōu)質(zhì)煤替代一批”的原則，削減散煤。(4)平原農(nóng)村地區(qū)結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化建設(shè)，完成25萬戶電力、燃氣和可再生能源清潔改造，為清潔能源采暖創(chuàng)造條件，力爭完成散煤采暖清潔能源改造20萬戶。

(3)打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)

2018年9月，北京市人民政府印發(fā)的《北京市打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》提出，加快構(gòu)建綠色低碳、安全高效、城鄉(xiāng)一體、區(qū)域協(xié)同的現(xiàn)代能源體系。到2020年，優(yōu)質(zhì)能源比重提高到95%，基本解決燃煤污染。供熱采暖領(lǐng)域的主要任務(wù)是：(1)打好壓減燃煤收官戰(zhàn)。按照先平原、再山區(qū)逐步推進的原則，以“煤改電”為主，科學(xué)選擇技術(shù)路線，因地制宜推進農(nóng)村地區(qū)村莊“煤改清潔能源”工作。2018年，完成平原地區(qū)450個村“煤改清潔能源”，同步開展農(nóng)村住宅節(jié)能改造。完成平谷區(qū)、延慶區(qū)5座燃煤供熱中心的鍋爐清潔能源改造，基本實現(xiàn)全市平原地區(qū)“無煤化”。(2)進一步降低燃氣采暖熱水爐氮氧化物排放。新建、改建、擴建工程禁止使用能效標(biāo)識2級及以下的燃氣采暖熱水爐，氮氧化物排放要達到燃氣采暖熱水爐國家標(biāo)準規(guī)定的5級要求。

2.2.2 五年削減燃煤1700萬噸

(1)削減散煤300萬噸。2013—2017年，北京市城鄉(xiāng)共完成105.24萬戶散煤采暖清潔能源改造工程，按照每戶燃燒散煤3噸估算，全市5年共減少散煤300萬噸左右。

(2)城六區(qū)和遠郊區(qū)的建成區(qū)燃煤鍋爐完成“煤改氣”。完成23420MW(33420蒸噸/小時)燃煤鍋爐清潔能源改造任務(wù)，按使用單位計99.8%的燃煤鍋爐已淘汰，按容量計95.8%的燃煤鍋爐已淘汰。遠郊新城建成區(qū)35蒸噸/小時(24.5MW)及以下的燃煤鍋爐全部淘汰。

(3)完成燃煤熱電廠改造為燃氣熱電中心(熱電廠“煤改氣”)。2017年3月，北京市四大熱電廠燃煤機組關(guān)停，其中華能停機備用。

2013—2017年，北京市削減燃煤近1700萬噸。2017年，全市煤炭消費總量下降到490萬噸，占能源消費總量的比重為5.7%。其中，供暖鍋爐房140萬噸、農(nóng)村居民采暖120萬噸、城鎮(zhèn)居民采暖60萬噸，以及工業(yè)終端消費61萬噸、發(fā)電36萬噸、農(nóng)業(yè)13萬噸、第三產(chǎn)業(yè)59萬噸。

2.2.3藍天保衛(wèi)戰(zhàn)燃煤削減到300萬噸以內(nèi)

2018—2019年，累計完成總?cè)萘?190 MW(1700蒸噸/小時)燃煤鍋爐的清潔能源改造，16萬余戶完成散煤清潔能源替代，燃煤鍋爐基本“清零”，平原地區(qū)基本實現(xiàn)“無煤化”。2019年，遠郊新城燃煤供熱中心全面完成清潔能源改造，全市燃煤消費總量削減到300萬噸以內(nèi)，全市集中供熱清潔化比例達99%以上。另外，3年累計完成3.5萬多MW(5萬多蒸噸/小時)燃氣鍋爐的低氮燃燒改造。

1998—2019年，全市完成總?cè)萘?3370MW(90528蒸噸/小時)燃煤鍋爐的清潔能源改造；城鄉(xiāng)散煤清潔能源替代124萬戶[數(shù)據(jù)來源為《北京環(huán)境年鑒2017》、北京執(zhí)政紀事(2017—2019)稿件]。

2.2.4 全市供熱結(jié)構(gòu)實現(xiàn)無煤化

2011—2019年，北京市連續(xù)9年實施壓減燃煤、清潔能源建設(shè)、清潔空氣行動計劃和藍天保衛(wèi)戰(zhàn)計劃，進一步改善了供熱結(jié)構(gòu)，清潔供熱比例不斷提高。燃氣熱電中心供熱基本保持在1/4比例；燃煤鍋爐房供熱面積和占比持續(xù)大幅度下降，2018—2019年采暖季實現(xiàn)無燃煤鍋爐供暖；燃氣鍋爐房供熱面積占比持續(xù)增長，從2010—2011年采暖季的44.1%提高到2018—2019年采暖季的69.2%；電能及其他取暖主要在城區(qū)平房區(qū)和農(nóng)村村莊，2015—2016年采暖季電取暖占比雖然只有1.3%，但是對于難以實現(xiàn)集中供熱的老城區(qū)平房、集中供熱不經(jīng)濟的農(nóng)村地區(qū)建筑采暖、居民溫暖過冬卻發(fā)揮了不可替代的作用，2013—2019持續(xù)增長，2018—2019年采暖季提高到6.4%。

2.2.5十年空氣質(zhì)量持續(xù)改善(2011—2019年)

2019年與2010年相比，北京市空氣質(zhì)量持續(xù)改善：PM10從121μg/ m3下降到68μg/m3(首次達到國家二級標(biāo)準70μg/ m3)，下降了43.8%；SO2從32μg/下降到4μg/m3，下降了87.5%：NO2從57μg/m3下降到37μg/m3(首次達到國家二級標(biāo)準40μg/m3)，下降了35.1%；PM2.5從2013年的89.5μg/m3下降到2019年的42μg/m3，下降了53%，但仍超過國家二級標(biāo)準35μg/m3的20%[2-3]。

表6 2010—2019年北京市供熱結(jié)構(gòu)變化[6]

3 北京市供熱采暖清潔化特點及啟示

3.1 北京供熱采暖清潔化歷程特點

3.1.1北京城鄉(xiāng)供熱采暖清潔化范圍隨著發(fā)展階段逐步擴大

北京市根據(jù)空氣質(zhì)量改善的需要，根據(jù)天然氣供應(yīng)和資金投入條件，首先將人口密集的市區(qū)(城八區(qū))供熱采暖清潔能源改造放在優(yōu)先位置。1998年開始，清潔能源改造分步推進，推行家庭燃氣化和餐飲食堂燃氣化，按照鍋爐從小到大的順序，逐步以氣代煤，即使到2010年，近郊區(qū)仍然有大型燃煤供熱鍋爐房供熱采暖。中心城區(qū)平房型煤采暖污染治理從2000年啟動試點，直到2017年累計完成20多萬戶平房采暖“煤改電”，改造投入平均每戶高達6萬多元[2]，前后持續(xù)17年。

遠郊區(qū)新城建成區(qū)供熱采暖清潔化分兩步走。一開始并沒有像市區(qū)那樣推行清潔能源改造，而是在科學(xué)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從2007年開始“拆小并大”，建設(shè)大型燃煤供熱中心，并配套安裝了先進的污染治理裝置，拆除分散式小型燃煤鍋爐房。直到2019年完成燃煤供熱中心清潔能源改造。

城鄉(xiāng)接合部供熱采暖清潔化依靠城市化得以實現(xiàn)。近郊區(qū)的城鄉(xiāng)接合部散煤采暖一直是大氣污染治理的難點，曾經(jīng)在2007年控制大氣污染第十三階段措施中提出采取清潔能源替代煤炭散燒取暖。但是，由于城鄉(xiāng)接合部建設(shè)缺乏規(guī)劃、私搭亂建現(xiàn)象十分嚴重，能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和提升無法實施，只得隨著近幾年城鄉(xiāng)接合部基本完成了城市化建設(shè)，散煤燃燒污染問題才得以解決。

3.1.2北京供熱采暖清潔化是首都能源特殊地位和經(jīng)濟水平支撐的結(jié)果

經(jīng)過20多年的發(fā)展，北京市完成了從以煤為主的能源結(jié)構(gòu)到以電力、天然氣為主的能源結(jié)構(gòu)巨變，2018年北京全市天然氣消費量已經(jīng)達到191.6億m3。天然氣消費占比為34.2%[8]，電力消費比重為26.3%，煤炭消費僅占2.8%[7]。天然氣和電力供應(yīng)保障是由北京市的首都地位所決定的。

北京市不僅投入巨資推進清潔能源建設(shè)工作，而且還對建筑供熱采暖實行財政補貼。北京的經(jīng)濟發(fā)展水平已經(jīng)達到世界發(fā)達地區(qū)標(biāo)準，有支撐清潔能源供熱采暖的經(jīng)濟基礎(chǔ)。2018年，北京市人均地區(qū)生產(chǎn)總值為140211元，高于同期全國人均117%；北京市財政收入7861億元[8]，人均36500元，分別是河北省、河南省人均財政收入的4.94倍、6.77倍。

據(jù)北京市城市管理委員會供熱辦公室介紹，2018—2019年采暖季居民取暖補貼約為70億元。

(1)北京市所有熱電廠已經(jīng)實現(xiàn)“煤改氣”、全部建成燃氣熱電中心，但是供熱采暖的收費價格卻沒有調(diào)整，依然保持燃煤機組熱電聯(lián)產(chǎn)供熱時24元/平方米·采暖季的收費標(biāo)準(盡管在北方城市不算低)，而燃氣熱電中心的出廠熱價已經(jīng)從33元/GJ上漲到82元/GJ，熱網(wǎng)運行虧損由市財政補貼，折合19元/平方米·采暖季。北京市大熱網(wǎng)的供熱建筑面積為2.1億平方米，每年補貼總額近40億元。

(2)北京市燃氣鍋爐房供熱采暖收費標(biāo)準為30元/平方米·采暖季，但是依然不能支撐供熱成本。北京市對在市區(qū)、郊區(qū)運行的燃氣鍋爐房分別按照7.7元/平方米·采暖季和5.8元/平方米·采暖季的標(biāo)準給予財政補貼，其中市級財政負擔(dān)80%、區(qū)級財政負擔(dān)20%，每個采暖季全市大約補貼30億。

(3)對于中心城區(qū)平房的電能采暖，按照0.2元/千瓦時的標(biāo)準，由市、區(qū)共同給予補貼；對于家庭燃氣壁掛爐分戶采暖，按照15元/平方米的標(biāo)準給予補貼。

3.1.3北京市農(nóng)村基本實現(xiàn)采暖清潔化是城鄉(xiāng)一體化和農(nóng)村發(fā)展階段的客觀要求

北京市農(nóng)村散煤采暖污染治理、基本實現(xiàn)清潔能源采暖，不是僅僅為了改善空氣質(zhì)量獨立推進的，而是生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、發(fā)展改革等部門為推進環(huán)境改善、農(nóng)村建設(shè)、能源現(xiàn)代化以及村民改善生活愿望等諸多因素共同推動的結(jié)果。為減輕散煤采暖污染，北京市遠郊區(qū)縣農(nóng)村地區(qū)也嘗試過生物質(zhì)鍋爐采暖，終因污染控制效果不理想，存在年頭比較短。只有當(dāng)農(nóng)村電網(wǎng)擴容得以實施、管道燃氣可以通達，并且在市、區(qū)兩級財政提供雄厚的財政補助，農(nóng)村居民收入提高后，北京市直到2013年才開始推行以電驅(qū)空氣源熱泵、燃氣采暖熱水爐為主體的清潔采暖。北京農(nóng)村清潔采暖以“安得起、用得起”為原則，給予財政補助政策：(1)對農(nóng)宅節(jié)能保溫改造每戶補助1萬元，同時實施抗震加固改造的，每戶補貼2萬元的補貼；(2)空氣源熱泵購裝費補貼每戶2.4萬元以上，其他清潔采暖用具購裝費市、區(qū)、家庭分別承擔(dān)1/3；(3)電采暖夜間12小時電費按照0.1元/千瓦時交納(在谷電優(yōu)惠電價0.3元/千瓦時的基礎(chǔ)上，市、區(qū)兩級財政各給予0.1元/千瓦時的補貼)，燃氣采暖給予補貼后運行費用與電采暖相當(dāng)。經(jīng)過市生態(tài)環(huán)境部門走訪調(diào)查得知，百分之八九十農(nóng)村家庭認可清潔采暖。這也是北京市農(nóng)村發(fā)展階段對能源現(xiàn)代化的必然要求。2018年，北京農(nóng)村居民人均可支配收入為26490元，比全國平均水平高出81.2%，恩格爾系數(shù)為23.8%[8]。財政對采暖電費、燃氣費進行補貼后，北京農(nóng)民有能力承擔(dān)清潔采暖2千元左右的正常支出。

3.2 持續(xù)推進北方大氣污染治理重點地區(qū)供熱取暖清潔化思路和對策建議

本文限于討論京津冀及周邊地區(qū)“2+26”城市和汾渭平原地區(qū)11城市的冬季供熱采暖，不涉及東北、西北地區(qū)采暖問題。持續(xù)推進供熱采暖清潔化，是供熱采暖領(lǐng)域治理燃煤污染的總方向。鑒于以上地區(qū)的發(fā)展階段，本文認為，清潔化的標(biāo)準應(yīng)是動態(tài)的，應(yīng)與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟條件相適應(yīng)，不同發(fā)展階段、城區(qū)和鄉(xiāng)村的清潔化標(biāo)準應(yīng)有所不同。當(dāng)前宜將分散式小型燃煤鍋爐供熱、直接燃燒散煤采暖作為清潔化重點，期望短期內(nèi)完全實現(xiàn)清潔能源供熱采暖可能會超越發(fā)展階段。

3.2.1 地級城市供熱采暖清潔化體系格局

根據(jù)人口密度、能源基礎(chǔ)設(shè)施條件和發(fā)展階段等因素，宜把一個地級城市劃分為3個區(qū)域進行供熱采暖布局和清潔化提升。

(1)主城區(qū)供熱結(jié)構(gòu)

在主城區(qū)確立構(gòu)建以熱電聯(lián)產(chǎn)供熱和小區(qū)燃氣鍋爐供熱為基本支撐的清潔供熱采暖目標(biāo)。中小型燃煤鍋爐房臨近居民樓設(shè)置，不能像大型供熱廠那樣實現(xiàn)專業(yè)化運行。實踐證明，其治理設(shè)施的排放水平難以達到排放標(biāo)準，加之需要大量運煤存煤、出渣出灰，無組織排放也難以控制，對鍋爐房附近居民和城市大氣污染的影響還是比較嚴重的。因此，主城區(qū)建成區(qū)內(nèi)居民小區(qū)不宜保留燃煤供熱鍋爐房，而要努力改為燃氣鍋爐房。20萬千瓦規(guī)模的燃煤熱電機組單臺鍋爐容量都在百噸以上，可以實施超低排放改造治理并穩(wěn)定運行，有較好的成本—環(huán)境效益，因此不宜盲目將燃煤機組改為燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)。國家也不宜按照獨立火電廠燃煤機組裝機容量標(biāo)準對燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組進行強行關(guān)閉而改為大型燃氣鍋爐房供熱中心或者新建燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)供熱中心，因為北京市的實踐證明，后二者的供熱成本要比經(jīng)過超低排放改造的燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組分別高出54%和80%，如果不能實行較高的供熱采暖收費標(biāo)準和大量財政補貼，將難以為繼。

(2)縣城供熱結(jié)構(gòu)

按照一個縣城常住人口為10萬～20萬人考慮，建筑面積應(yīng)在千萬平方米量級，適宜建設(shè)大型、超低排放的燃煤集中供熱中心和部分燃氣鍋爐，并輔助以分戶家庭燃氣壁掛爐采暖，替代分散式小區(qū)燃煤鍋爐房供熱和戶用小煤爐采暖。

(3)農(nóng)村村莊清潔采暖的困境分析

無論是燃氣下鄉(xiāng)安裝壁掛爐采暖，還是農(nóng)村電網(wǎng)擴容改造安裝空氣源熱泵采暖，單明等對華北案例的研究分析表明[9]：燃氣壁掛爐、蓄熱式電暖器、空氣源熱泵熱水機組三種清潔能源采暖方式每個采暖季節(jié)采暖費折算年值(含一次投資折算年值和能源消費)分別為42.3元/m2、39.3元/m2和40.8元/m2，100平方米則需花費4000元左右。如果沒有財政補貼，河北、河南和陜西農(nóng)村的一般家庭能否承受需要認真對待。

3.2.2 推進農(nóng)村采暖清潔化展望

我國北方城市居民住宅供熱采暖一直具有福利性質(zhì)，居民采暖用熱還不是完全按商品能源進行付費，在交納采暖費之外，財政給予了成本補貼。即使居民交納采暖費，其中的城鎮(zhèn)職工還享受采暖津貼，而農(nóng)村采暖與城市采暖則完全不同。長期以來，農(nóng)民完全依靠家庭財力承擔(dān)采暖設(shè)備和能源商品的支出。自然地，當(dāng)家庭收入不高時，對采暖的清潔性、便利性和舒適性要求就不高，通常會購買相對便宜的煤炭或是自用柴薪作為采暖能源。治理大氣污染需要改變直接燃用煤炭和薪柴的采暖行為而改用清潔能源采暖，無疑將使農(nóng)民的采暖支出產(chǎn)生較大幅度的增加。農(nóng)村居民的可支配收入高低、恩格爾系數(shù)大小是決定農(nóng)民能否承受清潔采暖的經(jīng)濟條件。

建議從推進農(nóng)村能源現(xiàn)代化、治理大氣污染、解決“三農(nóng)”問題等領(lǐng)域綜合謀劃，穩(wěn)妥推進農(nóng)村采暖清潔化工作。

(1)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門應(yīng)當(dāng)成為推進農(nóng)村能源現(xiàn)代化的牽頭部門

當(dāng)前北方城市清潔采暖工作已經(jīng)走向農(nóng)村地區(qū)，建議農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門作為牽頭部門加入到農(nóng)村采暖清潔化工作行列中。安全飲水、“五好”農(nóng)村路、通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在農(nóng)村實現(xiàn)，在全國實現(xiàn)脫貧攻堅目標(biāo)后，農(nóng)村清潔能源供應(yīng)和清潔采暖問題將成為農(nóng)村發(fā)展的突出短版，建議國家將其安排在“三農(nóng)”體系中綜合解決。

(2)制定實施散煤采暖清潔能源替代污染減排獎勵政策

如果參照燃煤電廠超低排放改造減排成本估算，則淘汰1噸散煤產(chǎn)生的環(huán)境價值在800元左右。從照顧農(nóng)民利益和改善空氣質(zhì)量相結(jié)合的角度來看，中央和地方財政對清潔能源采暖安排一定比例的補貼也是符合國家財政支持解決“三農(nóng)”問題的大方向的，而且這種補貼應(yīng)當(dāng)持續(xù)相當(dāng)長的時期。

(3)制定實施一攬子鼓勵電能采暖的價格政策

一是全國全電網(wǎng)實行夜間谷電優(yōu)惠價格，發(fā)揮冬季采暖填谷的作用，同時也更好地滿足夜間加大建筑采暖熱負荷的實際需要；二是引導(dǎo)和鼓勵電網(wǎng)企業(yè)從營利增收(農(nóng)村空氣源熱泵采暖電費一般為無電能采暖城市居民家庭電費的4倍以上)中反哺農(nóng)村采暖用電，多用電、多打折；三是明確家庭電能采暖不實行階梯累進電價政策。