北京市低碳供熱挑戰(zhàn)與對策

王忠民 劉大為 北京節(jié)能環(huán)保中心

在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略引領(lǐng)下，低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展的主要趨勢。供暖行業(yè)一直以來是北京市重點耗能領(lǐng)域之一，根據(jù)北京市重點用能單位能報數(shù)據(jù)顯示，2021年北京市電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)領(lǐng)域的重點用能單位能源消耗合計總量為1553.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，按照統(tǒng)計口徑數(shù)據(jù)，其綜合能源消費量（綜合能源消費量=能源消耗合計-能源產(chǎn)出、回收利用總量合計）為531.1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全市綜合能源消費總量的7.5%，占全市工業(yè)綜合能源消費總量的31.4%。由此可見，北京市熱電、供熱行業(yè)的節(jié)能低碳發(fā)展對本市碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)具有十分重要的意義。

1 北京市供熱現(xiàn)狀

“十三五”時期以來，北京市供熱行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，供熱管理更加規(guī)范、科學(xué)。經(jīng)過全行業(yè)的不斷努力，在安全運行保障、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排、資源整合、行業(yè)管理等方面取得顯著成果，在促進城鄉(xiāng)發(fā)展、保障改善民生和保護大氣環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用。

1.1 供熱格局體系不斷完善

（1）城鎮(zhèn)多元供熱體系基本形成

2021～2022年供暖季，北京市城鎮(zhèn)地區(qū)供熱面積為9.19億平方米，與2020～2021年供暖季相比，增長2.68%。其中，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱2.43億平方米，占比為26.44%；燃氣供熱6.33億平方米，占比為68.88%；新能源和可再生能源耦合供熱0.36億平方米，占比為3.92%；電及其他供熱0.07億平方米，占比為0.76%。詳見圖1。

圖1 北京市熱力供應(yīng)結(jié)構(gòu)圖

2021年，全市熱力消耗20393.4萬吉焦，其中居民生活消費5590萬吉焦，占比為27.4%；非居民消費14803.4萬吉焦，占比為72.6%。詳見圖2。

圖2 北京市熱力消費結(jié)構(gòu)圖

北京市基本形成了以熱電聯(lián)產(chǎn)、燃氣供熱為主導(dǎo)，多種能源、多種供熱方式相結(jié)合的城鎮(zhèn)供熱體系。

（2）熱電聯(lián)產(chǎn)供熱規(guī)模日益擴大

建成以四大熱電中心和太陽宮、鄭常莊8個熱電廠為主力熱源，以及7個大型燃氣供熱廠為調(diào)峰熱源的城市熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)；建成海淀山后、通州運河核心區(qū)和昌平未來科學(xué)城等區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)；引進外埠熱能進京供熱，實現(xiàn)三河熱電廠向通州供熱、涿州熱電廠向房山供熱。截至2021年底，全市熱電聯(lián)產(chǎn)供熱面積約為2.43億平方米。

（3）農(nóng)村地區(qū)清潔供熱持續(xù)推進

北京市農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有村莊3921個，目前有3386個村莊、約130萬戶實現(xiàn)了煤改清潔能源供熱，占村莊總數(shù)的86.3%，其中，煤改電（電能利用方式主要為空氣源熱泵和地源熱泵）村莊2111個，約86萬戶；煤改氣村莊552個，約22萬戶；其他723個村莊通過拆遷上樓實現(xiàn)清潔供熱。剩余農(nóng)村地區(qū)全部改用優(yōu)質(zhì)燃煤供熱。

1.2 供熱節(jié)能減排扎實推進

（1）燃煤鍋爐清潔改造快速推進

“十三五”期間城鎮(zhèn)地區(qū)共改造燃煤鍋爐房415座（不含自管供熱鍋爐房），涉及供熱面積約13005萬平方米。其中，分散燃煤鍋爐房400座，供熱面積約9039萬平方米；大型燃煤鍋爐房15座，供熱面積約3966萬平方米。

（2）老舊供熱管網(wǎng)改造穩(wěn)步推進

“十三五”期間改造老舊供熱管網(wǎng)約3500公里，其中室外管網(wǎng)約1850公里，室內(nèi)管網(wǎng)約1650公里，涉及老舊小區(qū)約742個、供熱面積約6000萬平方米。

（3）余熱利用建設(shè)項目積極推進

鄭常莊熱電廠循環(huán)水余熱、昌平未來科學(xué)城熱電廠和方莊供熱廠煙氣余熱回收項目建成投運，實現(xiàn)余熱回收能力65兆瓦；太陽宮燃氣熱電廠循環(huán)水余熱利用項目已試運行，設(shè)計余熱回收能力92兆瓦。其余熱電廠、調(diào)峰熱源廠和區(qū)域供熱鍋爐房也開展了不同程度的設(shè)計論證工作。

（4）天然氣鍋爐低氮改造減排效果明顯

北京市在全國率先開展了鍋爐低氮改造，為了激勵燃氣鍋爐單位開展低氮改造，北京市制定了覆蓋北京市的燃氣鍋爐低氮改造資金政策。2013年以來，北京市實施低氮改造5萬余蒸噸。為此，北京市NOx濃度于2019年之后穩(wěn)定達標(biāo)，因氮氧化物二次轉(zhuǎn)化形成的PM2.5濃度隨之明顯降低。

（5）清潔生產(chǎn)審核工作加快實施

北京市于2021年發(fā)布了《清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)》（DB11/T 1857-2021）地方標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)行業(yè)企業(yè)加快實施清潔生產(chǎn)。截至到目前， 20余家供熱企業(yè)已組織開展了清潔生產(chǎn)審核，管理節(jié)能、改造節(jié)能、生產(chǎn)運行節(jié)能效果顯著。

2 北京市供熱行業(yè)低碳發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

北京市城市管理委員會于2022年7月發(fā)布《北京市“十四五”時期供熱發(fā)展建設(shè)規(guī)劃》（以下簡稱《供熱規(guī)劃》），《供熱規(guī)劃》指出，到“十四五”末，北京市城鎮(zhèn)地區(qū)基本實現(xiàn)清潔能源供熱，供熱結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，新能源和可再生能源耦合供熱比例達到10%；農(nóng)村地區(qū)深入推進清潔能源改造，基本實現(xiàn)清潔供熱。

2022年10月北京市人民政府印發(fā)《北京市碳達峰實施方案》，其中的一項重點任務(wù)就是“深度推進供熱系統(tǒng)重構(gòu)，堅持可再生能源供熱優(yōu)先原則，推動供熱系統(tǒng)能源低碳轉(zhuǎn)型替代，全面布局新能源和可再生能源供熱。大力推進供熱系統(tǒng)節(jié)能改造，充分利用余熱資源，逐步建立綠色低碳的熱源結(jié)構(gòu)。統(tǒng)籌實施智能化控制、供熱資源整合、熱網(wǎng)系統(tǒng)重組等措施，提升可再生能源供熱比重，持續(xù)降低供熱系統(tǒng)碳排放。”

對照目標(biāo)與任務(wù)，北京市低碳供熱之路仍面臨不小的壓力與挑戰(zhàn)。

2.1 節(jié)能減排難度增加

“十二五”以來，北京市大規(guī)模開展了燃煤鍋爐改造、鍋爐低氮燃燒改造、老舊供熱管網(wǎng)改造等節(jié)能改造工程，有效支撐了供暖行業(yè)的節(jié)能減排工作，未來節(jié)能減排空間逐步收窄，進一步節(jié)能減排難度大大增加。

2.2 供熱企業(yè)水平參差不齊，規(guī)范化、智能化、精細化管理水平亟需提高

目前，北京共有1200多家供熱公司，3500多座鍋爐房。這些供暖公司及鍋爐房的水平參差不齊，規(guī)模較大的供熱企業(yè)特別是國有供熱企業(yè)，在精細化管理、運營管控、節(jié)能減排方面優(yōu)勢明顯，而規(guī)模較小的多數(shù)供熱企業(yè)能效管理水平亟待提高。另外，供熱系統(tǒng)優(yōu)化運行工作仍需繼續(xù)推進，智能供熱技術(shù)應(yīng)用有待加強，通過智能供熱實現(xiàn)管理節(jié)能的能力與潛力尚需進一步挖掘。

2.3 化石能源比重偏高，低碳發(fā)展尚待深化

2021年，北京市非化石能源占能源消費總量的比重僅為12.0%，城鎮(zhèn)新能源和可再生能源耦合供熱面積3649萬平方米，僅占北京市城鎮(zhèn)供熱面積的3.92%。新能源和可再生能源新技術(shù)優(yōu)先使用意識不強、動力不足，推廣應(yīng)用力度不夠，新能源和可再生能源耦合供熱的節(jié)能減排優(yōu)勢難以充分發(fā)揮，新能源低碳供熱之路任重道遠。

2.4 能效水平需進一步提升

據(jù)北京市2022年度重點用能供暖企業(yè)能效數(shù)據(jù)分析， 22家重點用能供暖企業(yè)中，2家單位單位面積綜合能耗指標(biāo)不達標(biāo)，其余的20家企業(yè)中，達到先進值的僅1家，達到準(zhǔn)入值的12家，僅滿足限定值的7家。具體情況見表1。

表1 供暖企業(yè)能效對標(biāo)結(jié)果分布情況

由此可見，未達到先進值的21家企業(yè)，即相當(dāng)于占比95%以上的供暖企業(yè)具有節(jié)能潛力，僅滿足限定值或不達標(biāo)的9家企業(yè)，即相當(dāng)于占比41%的供暖企業(yè)具有重大節(jié)能潛力。

對22家重點用能供暖企業(yè)單位面積綜合能耗指標(biāo)及節(jié)能管理制度是否健全情況進一步分析發(fā)現(xiàn)，能耗總量在1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上的供熱企業(yè)能耗限額指標(biāo)對標(biāo)情況相對較好，節(jié)能管理制度規(guī)范、健全。由此可見，規(guī)模較大的企業(yè)，節(jié)能管理工作相對規(guī)范和完善，能源利用效率水平相對較高。

因此，集約化、規(guī)模化經(jīng)營是供暖行業(yè)節(jié)能低碳高效發(fā)展的有效途徑。

2.5 基礎(chǔ)設(shè)施需進一步完善

（1）熱計量器具配置不全

天然氣、電力計量器具配備完好，但是熱計量器具配置不全，導(dǎo)致供暖系統(tǒng)輸出或消費者輸入的熱量無法實現(xiàn)準(zhǔn)確計量，精細化管理、精準(zhǔn)調(diào)控、經(jīng)濟獎懲等等缺少真實數(shù)據(jù)支撐。

（2）老舊小區(qū)供熱管網(wǎng)需要進一步改造升級

老舊小區(qū)建筑年代久，當(dāng)時設(shè)計規(guī)范為一步、二步、三步等級，加上現(xiàn)有管網(wǎng)及重點耗能設(shè)備存在破損或老化現(xiàn)象，所以為了保證室內(nèi)溫度，必然需要提供更大的熱負荷、消耗更多的能源，造成不必要的能源浪費。通過城市升級改造以及建筑節(jié)能改造，可以實現(xiàn)節(jié)能和保溫的雙重目標(biāo)。

3 節(jié)能低碳清潔供熱發(fā)展的建議

清潔供熱是指利用天然氣、電、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、太陽能、工業(yè)余熱、清潔化燃煤（超低排放）、核能等清潔化能源，通過高效用能系統(tǒng)實現(xiàn)低排放、低能耗的供熱方式，包含以降低污染物排放和能源消耗為目的供熱全過程，涉及清潔熱源、高效輸配管網(wǎng)（熱網(wǎng)）、節(jié)能建筑（熱用戶）等環(huán)節(jié)。

目前北京市供暖行業(yè)已全部實現(xiàn)了能源清潔化利用，在今后的工作中，加強節(jié)能管理，加強技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)施升級改造，進一步提高能源利用效率將成為實現(xiàn)供暖行業(yè)低碳發(fā)展的重中之重。

3.1 扎實推動老舊管網(wǎng)改造

對于使用年限已超過15年的老舊管網(wǎng)，從熱源側(cè)、一次網(wǎng)、二次網(wǎng)、住戶側(cè)進行安全及節(jié)能診斷，排查安全與耗能隱患及薄弱環(huán)節(jié)，針對性進行系統(tǒng)更換或升級改造，有效防范安全事故發(fā)生的同時，全面提升管網(wǎng)能源利用效率。

3.2 積極推進智慧管控供熱建設(shè)

目前，供熱行業(yè)普遍未建立數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系，信息化管理工作亟待加強。建立智慧化能管平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗設(shè)備設(shè)施運行及能效水平全方位實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行異常、故障以及管理漏洞，能夠適時進行相關(guān)分析，實施節(jié)能措施效果評估等。在此基礎(chǔ)上，規(guī)范完善節(jié)能管理制度，量化運行評價考核體系，不斷提高工作效率，不斷提升能效水平，降低能源消耗。

3.3 對供熱企業(yè)進行規(guī)模化整合

從對北京市2022年度重點用能供暖企業(yè)能效數(shù)據(jù)分析中得到證實，規(guī)模大的供暖企業(yè)，制度完善，管理規(guī)范，能效水平較高，而規(guī)模較小的供暖企業(yè)則在這些方面仍存在較大的差距。為此，建議政府相關(guān)部門加強引導(dǎo)，對供熱企業(yè)進行規(guī)模化整合與改造，提升行業(yè)整體精細化管理水平，提高行業(yè)整體勞動生產(chǎn)效率，以取得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.4 加大節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用，加強可再生能源利用

（1）加大余熱利用

目前，北京市擁有污水處理廠、再生水廠、垃圾電廠余熱等可利用的余熱資源，可采用水源熱泵、余熱回收等技術(shù)實施供熱。另外，本市數(shù)據(jù)中心數(shù)量多，機房余熱資源豐富，加強數(shù)據(jù)中心余熱利用，同樣可以實現(xiàn)節(jié)能低碳供暖目的。

對于老舊鍋爐，通過安裝余熱回收裝置或者更換為高效冷凝鍋爐是提升供暖能效的主要方式之一。

（2）采用低峰蓄熱等方式供熱

采取低谷電蓄熱技術(shù)、耦合使用太陽能+蓄熱等技術(shù)措施，一方面降低電采暖使用成本，另一方面，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生積極的正面影響。

（3）二氧化碳高效冷熱供應(yīng)技術(shù)應(yīng)用

跨臨界二氧化碳熱力學(xué)循環(huán)具有優(yōu)異的高溫制熱性能，在北京地區(qū)冬季環(huán)境條件下，可以穩(wěn)定制備80℃以上熱水，滿足居民采暖需求，在功能上可實現(xiàn)對傳統(tǒng)燃氣熱水鍋爐的替代。北京冬奧會首次采用天然工質(zhì)二氧化碳跨臨界制冰系統(tǒng)建設(shè)冰上競賽場館，得到了國際奧委會的認可與贊許。

（4）加強可再生能源利用

采用可再生能源供熱，包括地源熱泵、空氣源熱泵、太陽能等多元互補，提高綠色能源利用比例，促進供暖行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。

3.5 加強政府引導(dǎo)，完善執(zhí)法監(jiān)督

加強政府引導(dǎo)，通過開展實施“清潔生產(chǎn)”、“能效對標(biāo)”“能效領(lǐng)跑者”等活動，樹立標(biāo)桿，提高要求，同時輔以政策激勵，建立起供暖行業(yè)能效水平不斷提升的長效機制。

加大監(jiān)督執(zhí)法力度，對于事實清楚的用能違規(guī)違法行為，嚴(yán)格執(zhí)法處理，充分發(fā)揮法律法規(guī)的利齒作用，督促引導(dǎo)企業(yè)將節(jié)能管理要求變成企業(yè)自我約束的自覺行為。