吉林省集中供暖行業多年碳排放規律研究

林曉晟，于鳳洋，王 玉，劉 穎，孫大光

(吉林省環境科學研究院，吉林 長春 130012)

1 引言

2020年9月22日，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上鄭重宣布：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。2021年3月15日，習近平總書記主持召開中央財經委員會第九次會議，研究促進平臺經濟健康發展問題和實現“碳達峰、碳中和”的基本思路和主要舉措，并將其納入我國生態文明建設整體布局[1]。學者認為實現碳達峰的可能性應從我國電力、建筑、交通等主要耗煤產業、行業為出發點，我國建筑能耗約占社會總能耗的28%，其中嚴寒地區城鎮供暖能耗占建筑總能耗的24.1%左右。在嚴寒地區城鎮供暖能耗中，住宅供暖能耗所占比例最大[2]。所以，對于北方寒冷地區來講，還應將集中供暖行業的碳達峰作為具有地區特色的重點內容開展研究。

2 集中供暖行業供暖鍋爐多年變化研究

集中供暖行業相關數據來自于吉林省2011～2020年環境統計數據，根據環統數據可知，“十二五”期間，吉林省集中供暖行業主要由35t/h以上鍋爐組成，且呈逐年遞增的趨勢，35 t/h以下的鍋爐則呈先增后降的趨勢，這說明在“十二五”期間，吉林省對集中供暖行業燃煤鍋爐進行了調整，增加大型供暖鍋爐取替小鍋爐，另外，大型鍋爐數量的上漲也說明在“十二五”期間，吉林省的集中供熱需求逐漸增加(圖1)。

“十三五”期間，吉林省集中供暖行業燃煤鍋爐總量呈上升趨勢，說明對集中供暖的需求依然逐年遞增，20t/h以上的燃煤鍋爐為主要鍋爐利用類型，20 t/h以下鍋爐呈先降低后增加的趨勢，由此可見，根據社會、經濟發展需求和環境保護要求，吉林省逐步調整燃煤鍋爐類型，整合小型燃煤鍋爐，增加大型鍋爐，加大集中供暖范圍(圖2)。

圖2 “十三五”期間集中供暖企業鍋爐數量變化

在2011～2020年，吉林省集中供暖行業燃煤鍋爐總數由2011年的802臺逐年增長，到2014年增長到1057臺，2011～2014年，社會和經濟快速發展，各種類型鍋爐均呈增長趨勢，此后逐年下降；2018年燃煤鍋爐總數減至804臺，2015～2018年間20 t/h以上的大型鍋爐逐年上升，而20t/h以下的小型鍋爐逐年降低，為降低集中供暖對空氣質量的影響，原國家環保部于2016年修訂出臺《燃煤鍋爐排放標準》，但由于燃煤鍋爐新標準從 2016年7月份才全面實施，同時有些采暖鍋爐的治理設施無法達到新標準要求，特別是20 t/h以下采暖鍋爐的治理設施以水磨脫硫除塵一體化為主，污染物去除效率較低，難以保障集中供暖設施的穩定運行。一些10 t/h以下的采暖鍋爐未采取任何治理措施，污染物直接排入大氣中，從而增加了空氣污染壓力[4]。在這一政策背景下，為了降低環境污染，吉林省逐漸增加大型集中供暖企業，取替小型集中供暖；2019年燃煤鍋爐總數增加到1038臺，2020年調整20 t/h以上大型燃煤鍋爐，鍋爐總數下降直至972臺。

隨著近年能源轉型和行業調整，在2017年，吉林省將部分火電廠轉成熱電聯產模式，熱電聯產企業鍋爐個數占比如圖3所示，從2017年的22%增加到2020年的30%。熱電聯產集中供熱具有能源綜合利用效率高、節能環保等優勢，是城市和工業園區集中供熱的主要供熱方式之一，但目前我國熱電聯產發展面臨嚴峻挑戰，一是大型抽凝供熱機組比例過大，其熱電比通常較小，難以全面參與深度調峰；二是當前熱電聯產機組普遍未能實現熱電解耦，或采用的熱電解耦技術能耗較高[3]，因此，熱電聯產集中供暖在北方寒冷地區的供暖效果受到制約，不能進行高效供暖，這就需要明確本地區供暖需求，調整熱電和燃煤供暖比例，以燃煤鍋爐承擔托底供保作用，熱電發揮靈活調節作用的模式，節能有效的開展供暖[5]。

圖3 熱電聯產集中供暖企業鍋爐數量占比變化

從近10年集中供暖行業燃煤鍋爐總數的變化趨勢來看，集中供暖行業作為具有北方城市特色的典型行業，隨著人口、社會、經濟和環境保護的整體需求，每年都對該行業進行調控，既要保障冬季供暖需求，經濟發展需求還要兼顧環境保護要求，集中供暖是北方地區長期發展的重點調控行業。

3 集中供暖行業煤炭消費量多年變化研究

吉林省集中供暖行業煤炭消費量在2011～2020年間呈逐年遞增趨勢，多年平均消費量為1712.12萬t。在2011～2016年間全省年均煤炭消費量為827.35萬t，2017～2020年間全省煤炭消費量大幅增長，年均消費量為3039.29萬t。說明集中供暖行業在2017年以來需求量大幅增加，并且沒有達到需求峰值(圖4)。

對全省各地市多年煤炭消費量分析表明，“十二五”期間主要以長春市的煤炭消費為主，其次為延邊州，其他各地市的煤炭消費均在100萬t/a以下。

圖4 “十二五”期間各地市多年煤炭消費量變化趨勢

“十三五”期間全省各地市煤炭消耗量均有增長，其中以吉林市增長最多，見圖5。“十三五”與“十二五”最后一年的同期增長比分別為：長春市(3.03%)、吉林市(15.9%)、四平市(5.46%)、遼源市(2.7%)、通化市(0.04%)、白山市(0.2%)、松原市(2.36%)、延邊州(1.6%)，白山市“十三五”期間的煤炭消費量較“十二五”期間下降了0.48%。

圖5 “十三五”期間各地市多年煤炭消費量變化趨勢

通過對2011～2020年全省煤炭消費量的分析表明，吉林省煤炭消費量并未達到峰值，各地市對煤炭的需求量依然處于不斷上升階段。

4 集中供暖行業碳排放量多年變化研究

4.1 計算方法

化石燃料燃燒產生的碳排放量是能源活動中最主要的部分，由于不同品種的化石燃料具有不同的碳含量，不同燃燒技術反映不同的碳排放系數，因此化石燃料燃燒產生的碳排放量計算由能源消費量和能源碳排放系數共同決定[6]。根據 IPCC方法，基于分部門、分燃料品種、分技術水平的能源消費量數據，以及相應的碳排放系數，得到不同部門、不同燃料品種、不同技術水平下的能源燃燒碳排放量，然后通過逐層累加得到能源燃燒產生的碳排放量。基于權威性和普適性，這里碳排放系數取自IPCC報告。化石燃料燃燒產生的碳排放量計算公式如下：

(1)

式(1)中：C為能源燃燒產生碳排放總量，t；E為能源消費量，分部門分品種的能源消費量數據采用IPCC報告中的折標煤系數折算成標準煤表示，t標煤；NCV為能源低位發熱量，億J/t；CEC為碳排放系數，t碳/萬億J；COF為碳氧化因子，本文采用《IPCC2006指南》中推薦的默認值100%；s表示部門；v表示能源種類。式(1)中NCV、CEC、COF一起決定著不同部門不同品種不同技術水平影響下的碳排放因子。

4.2 碳排放量分析

通過對全省集中供暖行業碳排放量的計算結果分析表明，碳排放量呈增長趨勢，2011～2016年的排放量趨于平穩，均在2000萬t/a以下，在2017年開始大幅上升，到“十三五”末期，全省集中供暖行業的碳排放量上升到7290.5萬t/a。由此可見，集中供暖是近幾年甚至未來多年的主要供暖方式，行業碳排放量并未達到峰值(圖6)。

對全省各地市多年碳排放量計算結果(圖7)表明，集中供暖行業的碳排放量以長春市和吉林市為主，這兩地的碳排放量均于2017年開始大幅增加，吉林省在2017年加大集中供暖面積，長春和吉林是吉林省兩個主要的聚集型城市，因此兩地受到相關政策影響較大，而同樣在2017年后碳排放量大幅增加的還有延邊州和遼源市，這兩地也是人口聚集且持續增長的城市。

圖6 集中供暖行業多年碳排放量

圖7 各地市集中供暖行業多年碳排放量

從圖7中可以看到，四平和松原2個城市的碳排放量在2019年才呈增加趨勢，說明隨著城市化的發展，這2個城市的人口數量逐年增加，導致集中供暖需求增加。圖7中白山市、梅河口市和長白山管委會3個城市的碳排放量增長較平緩，并沒有體現出對集中供暖的大幅需求，說明城市人口和發展較為穩定。通化、白城和公主嶺3個城市的碳排放量在2017年后呈降低趨勢，這表明上述3個城市對集中供暖的需求逐年降低，更多的是由集中供暖轉向燃煤散燒型供暖模式。

全省多年平均碳排放量(表1)分別為：長春市(834.2萬t/a)、吉林市(787萬t/a)、延邊州(414.4萬t/a)、遼源市(251萬t/a)、松原市(203萬t/a)、四平市(175萬t/a)、通化市(146萬t/a)、白山市(106萬t/a)、梅河口市(104.3萬t/a)、白城市(99萬t/a)、公主嶺市(20.9萬t/a)。

表1 各地市集中供暖行業多年平均碳排放量

5 結論

本文根據對吉林省2011～2020年環統數據的整理，開展集中供暖行業鍋爐變化規律研究，分析行業煤炭消費量，依據IPCC指南核算全省集中供暖行業多年碳排放量。研究得到結論如下：

(1)通過對各地市集中供暖鍋爐數量變化的分析可知，近年來吉林省一直在調整集中供暖鍋爐數量和類型，然而，根據2014年和2019年的鍋爐數量高峰值表明，全省鍋爐數量沒有達到穩定峰值，仍需要根據人口和環境要求進行調整，熱電聯產供暖企業并不是在所有地區都適用，且熱電聯產供暖鍋爐數量占比不高。

(2)在“十三五”期間，全省煤炭消費量呈大幅增加趨勢，集中供暖行業對煤炭的需求量并未達到飽和，并且隨著城市化的發展，以及對小型鍋爐的調整等政策，未來一段時間全省集中供暖行業對煤炭的需求量將越來越大。

(3)全省碳排放量的計算結果分析表明全省集中供暖行業的碳排放量逐年增加，并未達到峰值。行業碳排放量主要集中在中部和東部地區的長春市、吉林市、延邊州和遼源市4個人口聚集型城市。