清華大學(xué)：中國(guó)區(qū)域清潔供暖發(fā)展研究報(bào)告 -優(yōu)化和多元的選擇方案

OptionsforoptimisationOptionsforoptimisationversification國(guó)際能源署是一個(gè)自治機(jī)構(gòu)，創(chuàng)立于1974年11月。其在過去和現(xiàn)在都具有兩重使命：通過對(duì)石油供應(yīng)的實(shí)際中斷做出集體響應(yīng)來促進(jìn)其成員國(guó)的能源安全；為其29個(gè)成員國(guó)及其他國(guó)家提供確保可靠、廉價(jià)的清潔能源供應(yīng)方法的權(quán)威研究和分析。國(guó)際能源署在其成員國(guó)之間開展全面的能源合作計(jì)劃，每個(gè)成員國(guó)都有義務(wù)持有相當(dāng)于其90天凈進(jìn)口的石油庫(kù)存。國(guó)際能源署的目標(biāo)是：SecureSustainableTogether分發(fā)時(shí)歐洲委員會(huì)也參與了國(guó)際能源署的工作.IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEAPage|3清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心(BERC)成立于2005年，致力于根據(jù)國(guó)家和國(guó)際能源環(huán)境發(fā)展前建筑能耗狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)建筑能耗和節(jié)能進(jìn)行戰(zhàn)略展望。開發(fā)創(chuàng)新型節(jié)能建筑有關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)。?開展細(xì)分行業(yè)節(jié)能應(yīng)用研究，包括：中國(guó)北方室內(nèi)采暖；農(nóng)村居民建筑和城鎮(zhèn)居民。建筑節(jié)能研究中心廣泛參與國(guó)際交流合作項(xiàng)目，包括與國(guó)際能源署的持續(xù)合作。建筑節(jié)能IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification國(guó)際能源署Page|4一以上的建筑面積。隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和熱舒適需求不斷增加，未Page|4煤炭依然是熱力生產(chǎn)的主要燃料，但正在快速向其他燃料轉(zhuǎn)變，例如，天然氣、地?zé)峄蛴酂?。釋放清潔集中供暖系統(tǒng)的潛力是中國(guó)城市發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)代區(qū)域能源系統(tǒng)在提高能源效率和減少溫室氣體排放的同時(shí)，可以提供可靠的供暖和供冷服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)、高效的媒介。本報(bào)告以中國(guó)的城鎮(zhèn)化和政策框架為背景，重點(diǎn)介紹了能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域能源供應(yīng)系統(tǒng)低碳化、效率最大化的各種經(jīng)濟(jì)有效的可選方案和商業(yè)模式。通過清潔能源措施，中國(guó)可以國(guó)際能源署(IEA)與中國(guó)在能源安全、能源統(tǒng)計(jì)和能源市場(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域有20多年的月，本人很榮幸與中國(guó)國(guó)務(wù)院副總理張高麗在北京會(huì)晤，共同商討在中國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源轉(zhuǎn)型本報(bào)告從國(guó)際能源署與中國(guó)之間不斷加強(qiáng)的關(guān)系中獲益良多。本報(bào)告以國(guó)際能源署在清潔集中供暖和供冷技術(shù)方面的專有技能為基礎(chǔ)，得到了清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心和中發(fā)展和改革委員會(huì)的支持。中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代，環(huán)境方面的考量備受重視，例如減少空氣污染和二氧化碳排放。清潔高效的集中供暖和供冷可以為緩解氣候變化和空氣污染做出重大貢獻(xiàn)，同時(shí)2017年11月國(guó)際能源署部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議期間，與會(huì)者認(rèn)識(shí)到供暖和供冷在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、安全和可持續(xù)能源行業(yè)方面的重要性。中國(guó)也參加了此次會(huì)議。我希望本報(bào)告能夠在中國(guó)和動(dòng)現(xiàn)代區(qū)域能源系統(tǒng)的發(fā)展。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA國(guó)際能源署這份報(bào)告的出版恰逢其時(shí)——中國(guó)正在推進(jìn)冬季清潔采暖行動(dòng)。在城市周邊地區(qū)，大量散煤被用作大小鍋爐燃料進(jìn)行取暖，這是中國(guó)北方地區(qū)空氣污染的主要來源Page|5之一。盡管該地區(qū)小鍋爐燃煤采暖的用煤量低于燃煤發(fā)電的用煤總量，前者產(chǎn)生的PM2.5至少是燃煤電廠的7倍。為了治理空氣污染，中國(guó)政府采取了強(qiáng)硬的政策措施，淘汰民用應(yīng)行動(dòng)帶來了困難。這份開創(chuàng)性的出版物對(duì)這一問題做出了回答，提出了能夠充分利用潛在能源資源、發(fā)揮區(qū)域協(xié)同作用的取暖方案，來減少空氣污染，實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源系統(tǒng)的低碳化。報(bào)告中的案例充增效。與國(guó)際能源署簽訂了深化合作的協(xié)議書。這份中國(guó)區(qū)域能源系統(tǒng)的研究報(bào)告是雙方合作的目前在建筑領(lǐng)域已經(jīng)存在一些能夠同時(shí)降低能耗和空氣污染的高效方案。正如本報(bào)告所指出的，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的熱源多元化，發(fā)展可再生能源供暖，需要清晰的政策框架指引以及規(guī)范合理的市場(chǎng)環(huán)境加以支持。與此同時(shí)，為了避免改革出現(xiàn)偏差，需要因地制宜供參考。清華大學(xué)建筑學(xué)院教授、中國(guó)工程院院士IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversificationPage|6本報(bào)告是一個(gè)合作項(xiàng)目，是根據(jù)國(guó)際能源署與中國(guó)國(guó)家能源局之間的三年工作計(jì)劃Page|6本報(bào)告由國(guó)際能源署全球能源關(guān)系辦公室，可持續(xù)發(fā)展、技術(shù)和展望司，能源市場(chǎng)和安全司，協(xié)同清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心共同編寫，得到了中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改。DULAC國(guó)際能源署的其他專家為本報(bào)告提出了寶貴的意見、建議和支持，特別是ThibautYUiyuAndrewJOHNSTON對(duì)本報(bào)告進(jìn)行了編輯。國(guó)際能源署宣傳和信息辦公室的同事在報(bào)告GAGHENMurielCUSTODIO本研究為收集必要的信息組織了兩次研討會(huì)。來自能源企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和政府部門的中國(guó)專家和其他國(guó)際專家也為本報(bào)告提供了支持、專業(yè)知識(shí)、意見和建議，尤其是中國(guó)城鎮(zhèn)供暖協(xié)會(huì)的鄭立均和綦京峰，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)的劉偉濤，中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)的李軍，中設(shè)部的梁傳志，國(guó)家發(fā)改委的任樹本，王善成、趙懷勇、蔣靖浩和熊華文，ProcedeBiomassBVJaapKOPPEJAN學(xué)建筑節(jié)能研究中心的羅奧和江億教授，聯(lián)合國(guó)環(huán)境冷技術(shù)合作計(jì)劃(DHCTCP)的成員，使本報(bào)告獲益良多。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA 應(yīng)增長(zhǎng) 16城鎮(zhèn)化有利于集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展 16綜合考慮能源規(guī)劃與城市和區(qū)域規(guī)劃可以促進(jìn)集中能源供應(yīng)的發(fā)展 17 19供暖需求將會(huì)持續(xù)增加 20需求增長(zhǎng)迅速 21步的發(fā)展 22 利用熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行余熱回收：供暖前景和可選方案 29工業(yè)余熱利用潛力與供暖和供冷選擇方案 30各種余熱方案的發(fā)展障礙和市場(chǎng)框架 33 用于供暖和供冷的可再生能源選擇方案 38擴(kuò)大中國(guó)固體生物質(zhì)集中供暖 39各種可再生能源方案的經(jīng)濟(jì)性 43 模式在中國(guó)的應(yīng)用 49 IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification圖1中國(guó)集中供暖各類熱源覆蓋面積占比(2016年) 14圖2中國(guó)北方城市集中供暖管網(wǎng)所覆蓋的室內(nèi)采暖建筑面積 15 Page|8圖4?綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的互聯(lián)互通和潛在的能源協(xié)同 18圖5?2015年北方采暖地區(qū)(城市供暖管網(wǎng))能源消費(fèi)情況和2020年潛在需求增長(zhǎng) 21 熱電聯(lián)產(chǎn)供裝機(jī)容量和城鎮(zhèn)區(qū)域供暖需求 30全球鋼鐵行業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)余熱技術(shù)回收潛力 31水泥行業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)余熱全球技術(shù)回收潛力 32?工業(yè)能源產(chǎn)業(yè)鏈中的余熱管理和可能用途 34圖12?瑞典(左)和立陶宛(右)集中供暖工廠中各種燃料占比(1998-2015) 37 固體生物質(zhì)、天然氣和煤炭的平準(zhǔn)化熱力成本對(duì)比 41圖15?生物質(zhì)鍋爐投資成本(按裝機(jī)容量計(jì)算) 43 把集中供暖市場(chǎng)放在更廣泛的能源系統(tǒng)框架中進(jìn)行考慮 49 用于余熱回收的公用企業(yè)牽頭、第三方接入能源的商業(yè)模式 52 6集中供暖系統(tǒng)的生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu) 57 綜合集中能源供應(yīng)系統(tǒng)成本結(jié)構(gòu) 57地圖1?中國(guó)能源消費(fèi)的氣候區(qū)劃和北方采暖地區(qū) 13地圖2?中國(guó)生物質(zhì)資源和煤炭淘汰重點(diǎn)地區(qū) 39地圖3?2015年各省天然氣在城鄉(xiāng)集中供暖消費(fèi)中的占比 47表1?中國(guó)建筑面積活動(dòng)數(shù)據(jù)和2030年展望(十億平方米) 17表2?北方采暖地區(qū)重點(diǎn)省份集中供暖覆蓋建筑面積現(xiàn)狀和未來發(fā)展?jié)摿?19表3?主要集中能源供應(yīng)政策文件、法規(guī)和配套框架 23表4?中國(guó)最終用戶供暖燃料價(jià)格對(duì)比 41表5?支持在集中供暖系統(tǒng)中采用可再生能源的幾個(gè)典型國(guó)家的主要政策干預(yù)措施 45表6?青島熱力項(xiàng)目各種熱源的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率 52表7?遷西余熱利用項(xiàng)目三期累計(jì)投資和回報(bào) 54IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA文本框1?適用于地方規(guī)劃部門的集中供暖評(píng)價(jià)工具 19文本框2?利用先進(jìn)集中供暖解決方案，建設(shè)節(jié)能低碳社區(qū) 25文本框3?案例研究：遼寧沈陽(yáng)的污水余熱利用 27 文本框5?案例研究：山西大同熱電聯(lián)產(chǎn)工廠余熱利用 35文本框6?案例研究：巴黎和慕尼黑的地?zé)峒泄┡?37 文本框8?案例研究：陜西灃西深層地?zé)峁┡到y(tǒng) 44文本框9?案例研究：江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)多能源系統(tǒng) 44 為建設(shè)可持續(xù)性更強(qiáng)的未來能源格局，中國(guó)出臺(tái)了多項(xiàng)鼓勵(lì)政策。能源資源稀缺性與安全性可能是抑制未來幾十年能源需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿??？諝赓|(zhì)量是影響中國(guó)承諾減少低效污染性化石燃料消費(fèi)的另一關(guān)鍵因素，政府還出臺(tái)了限制二氧化碳(CO2)和其他溫室氣體(GHG)排放的政策。Page|11以來，區(qū)域集中供暖所產(chǎn)生的碳排放增加了30%。城郊地區(qū)供暖燃燒的散煤是空氣污染的電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)取得進(jìn)步，但集中供暖和集中供冷的能源利用及其產(chǎn)生的排放對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)、地方空氣質(zhì)量和人。中國(guó)很有潛力降低集中供暖和供冷系統(tǒng)的能源足跡。盡管中國(guó)在近年來采取了果斷的公共政策決策，但依然有必要把建設(shè)更清潔高效的集中供暖和供冷系統(tǒng)提升為行動(dòng)重點(diǎn)，伐。就本報(bào)告提出的建議而言，中國(guó)在其中很多方面已經(jīng)取得了重大進(jìn)步。然而，還需采取進(jìn)一步行動(dòng)，推動(dòng)制定關(guān)鍵政策，開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，降低集中供暖和供冷系統(tǒng)的能源強(qiáng)度?2015年時(shí)中國(guó)已建成世界上最大的集中供暖系統(tǒng)，熱水管網(wǎng)總長(zhǎng)度達(dá)到19.2721萬公?中國(guó)的集中供暖管網(wǎng)目前覆蓋的建筑面積達(dá)到約85億平方米(m2)，自2005年以來已還在繼續(xù)增加。?過去十年，中國(guó)北方的集中供暖管網(wǎng)覆蓋的總建筑面積增加了兩倍，基本上接近2005區(qū)建筑面積增長(zhǎng)的總量。中國(guó)的建筑面積還會(huì)再增加40%，總面積73億平方米)。北方采暖地區(qū)集中供暖所管網(wǎng)總體效率方面具有很大潛力。?節(jié)能措施，從持續(xù)改進(jìn)新建建筑能效和對(duì)現(xiàn)有建筑物進(jìn)行深度能源改造到加大熱計(jì)量的推廣和改善熱分配的水力平衡，可以發(fā)揮重要作用，降低建筑采暖和制冷需求能源強(qiáng)度。?中國(guó)可以利用其豐富的可再生資源，特別是地?zé)豳Y源和生物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)集中供暖(和供冷)的能源多元化，降低煤炭消費(fèi)?？稍偕茉凑嫉?015年歐盟集中供暖所用能源的28%，?實(shí)現(xiàn)區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化和多元化需要因地制宜的定制解決方案，價(jià)格公平的的源IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversificationPage|12中華人民共和國(guó)(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)”)在建設(shè)更加清潔、規(guī)模更大的區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)方面具有巨大Page|12區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)是供暖(包括熱水)和供冷服務(wù)的成熟解決方案。傳統(tǒng)上被稱為集中供暖和供冷，現(xiàn)代區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)是一種內(nèi)生的多元化系統(tǒng)，通過保溫管道組成的管網(wǎng)把各類熱能用戶與高效或可再生的能源聯(lián)系起來，例如，熱電聯(lián)產(chǎn)、工業(yè)余熱、城市垃圾、生物燃料、地?zé)?、太?yáng)能和風(fēng)能。因?yàn)榧心茉垂?yīng)系統(tǒng)可以利用多種能源，包括本地可用資源，因此靈活性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，提供可靠的供暖和供冷服務(wù)，能源供應(yīng)。區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)在中國(guó)很多地方發(fā)揮了重大作用，特別在供暖方面。中國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，在兩者的共同作用下，建筑物數(shù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，供暖和供冷需求也隨之快速增長(zhǎng)。在中國(guó)北方城市，熱力主要由供住宅使用的集中供暖管網(wǎng)提供，而全國(guó)的供冷系統(tǒng)多數(shù)是非集中式的，一般采用小型分體式空調(diào)。已經(jīng)有一平方米的面積(清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，2017)(地圖1)。北方采暖地區(qū)集中供暖管網(wǎng)億平方米，較小的縣級(jí)和村級(jí)管網(wǎng)覆蓋的面積估計(jì)還有18億平到2050年時(shí)，中國(guó)的總建筑面積會(huì)再增加40%，達(dá)到超過800億平方米(IEA，2017a)。預(yù)計(jì)建筑供暖和供冷(不包括衛(wèi)生的最終能源需求在2050年為大約9艾焦(EJ，1EJ=1018焦耳)或大約3.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按照國(guó)際能源署參考技術(shù)情景的估算，考慮到中國(guó)在落實(shí)和執(zhí)行建筑能效規(guī)范以及提后到2050年時(shí)，會(huì)逐漸降低至2015年的水平。但這并不代表能源需求會(huì)有大幅增加，室內(nèi)采暖依然占到當(dāng)今建筑最終能源消費(fèi)總量的大約35%，如果排除生物質(zhì)的傳統(tǒng)利用，則會(huì)占到建筑最終能源需求的40%。提高中國(guó)集中供暖能效依然有巨大的潛力尚待挖掘。單北方采暖地區(qū)建筑物供暖的一次能源消費(fèi)(大約1.85億噸源供應(yīng)總量的4%以上。性能最好的型號(hào)效率要低很多(IEA，2017b)。集中供冷是一種可行的能源解決方案，可以為建筑物提供靈活的供冷服務(wù)。然而，應(yīng)當(dāng)以當(dāng)?shù)啬茉聪到y(tǒng)為背景，對(duì)集中供冷解決方IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEAPage|Page|13地圖1?中國(guó)能源消費(fèi)的氣候區(qū)劃和北方采暖地區(qū) 陜西河南 陜西河南暖地區(qū)冷地區(qū)暖地區(qū)本地圖不損害任何領(lǐng)土之地位或主權(quán)，不損害國(guó)際邊界和界限的劃界，不損害任何領(lǐng)土、城市或地區(qū)的名稱。資料來源：改編自中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(1993)，《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50176-93)。關(guān)鍵信息?中國(guó)的氣候區(qū)劃對(duì)建筑能源需求有很大影響，特別是對(duì)室內(nèi)采暖和制冷?，F(xiàn)代化的高效集中能源供應(yīng)系統(tǒng)有助于滿足這一需求，利用多種能源機(jī)會(huì)和協(xié)同效應(yīng)，建立更加清潔的能源供應(yīng)體系。作為對(duì)空氣污染宣戰(zhàn)的一部分，中國(guó)政府非常重視建設(shè)清潔高效的集中能源供應(yīng)系統(tǒng)。席呼吁“能源革命”，改革能源生產(chǎn)、消費(fèi)和創(chuàng)新，加速實(shí)現(xiàn)過期的能源法規(guī)的現(xiàn)代化，席還承諾建設(shè)環(huán)境優(yōu)美的“美麗中國(guó)”。這一概念已經(jīng)融入到建設(shè)“偉大的社會(huì)主義現(xiàn)代步走發(fā)展規(guī)劃中。改善中國(guó)的集中能源供應(yīng)系統(tǒng)面臨幾項(xiàng)挑戰(zhàn)，包括目前對(duì)化石燃料的依賴。燃煤鍋爐提供的商業(yè)熱力所覆蓋的建筑面積占總供暖面積的33%，熱電聯(lián)產(chǎn)(多數(shù)燃料為煤炭)占到51%，燃?xì)忮仩t占12%，其余為其他來源。過度取暖和管網(wǎng)損失占熱力生產(chǎn)總量的大約20%，其中管網(wǎng)損失約占熱力生產(chǎn)總量的3-5%(清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，2017)(圖PM.5是全國(guó)范圍內(nèi)的年度數(shù)據(jù)，因此冬季污染排放占比更高。本世紀(jì)初以來所進(jìn)行的熱力改革對(duì)建筑性能影響不一(按每平方米采暖需求計(jì)算)。雖然中國(guó)的建筑改造項(xiàng)目取得了成功，到2015年，中國(guó)北方建筑改造的面積達(dá)到大約10億平方米(Liangetal.，2015)，但I(xiàn)EArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification圖1中國(guó)集中供暖各類熱源覆蓋面積占比(2016年)Page|14燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)燃煤鍋爐燃?xì)忮仩t燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)地?zé)犭婂仩t和點(diǎn)熱泵工業(yè)余熱生物質(zhì)燃油末知資料來源：清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心(2017)。關(guān)鍵信息?隨著燃煤鍋爐逐漸被淘汰，中國(guó)集中供暖的燃料構(gòu)成正在不斷變化。雖然已經(jīng)取得進(jìn)展，但降低中國(guó)現(xiàn)有和未來區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的能源強(qiáng)度依然充滿潛力。對(duì)建筑物進(jìn)行更好的保溫和溫度監(jiān)測(cè)(包括改造現(xiàn)有建筑)可以限制能源需求。擴(kuò)大熱量表的使用可以增加消費(fèi)者對(duì)于熱力消費(fèi)的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)更好的需求響應(yīng)(例如，通過推廣智能熱量表)，降低能源強(qiáng)度。就供應(yīng)側(cè)而言，熱力生產(chǎn)的效率和碳強(qiáng)度依然可以改善，熱力交付效率也可以提高，例如通過改造供暖管網(wǎng)。水力平衡(例如，利用壓差控配)也可以帶來很大的能源節(jié)約，同時(shí)可以確保更精確的溫度控制。在空氣污染和氣候變化的背景下，中國(guó)政府已經(jīng)制定了更嚴(yán)格的政策和新目標(biāo)，凸顯了中國(guó)熱力行業(yè)低碳化和清潔化的需求?，F(xiàn)在也會(huì)根據(jù)環(huán)境目標(biāo)的達(dá)成情況對(duì)中國(guó)地方政本報(bào)告分析了在中國(guó)國(guó)情下實(shí)現(xiàn)區(qū)域集中能源供應(yīng)系統(tǒng)低碳化、優(yōu)化和多元化的發(fā)展路徑。本報(bào)告從技術(shù)、政策和市場(chǎng)角度出發(fā)，分析了改善中國(guó)北方集中供暖管網(wǎng)的可選方案，以及中國(guó)其他可適用的地方的集中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?jié)摿Α１緢?bào)告由國(guó)際能源署與清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心共同撰寫，得到了來自國(guó)際能源署中國(guó)聯(lián)絡(luò)辦公室的幫助，報(bào)告提出了幾種針對(duì)中國(guó)城市的定制化方案，包括提供能源系統(tǒng)現(xiàn)代化的最佳實(shí)踐和技術(shù)實(shí)例，探討了提高能效和增加余熱和可再生能源利用的作用、獲益和挑戰(zhàn)，并對(duì)某些人口稠密的要部分：?建設(shè)更加清潔的集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展機(jī)遇和解決方案?商業(yè)模式和定價(jià)方案選擇合適的能源技術(shù)和政策對(duì)于減少中國(guó)當(dāng)前集中供暖系統(tǒng)中的能源消費(fèi)、排放和其他負(fù)面影響具有重要意義。本報(bào)告著重考察了采取什么樣的政策和工作重點(diǎn)有助于中國(guó)實(shí)現(xiàn)向效率更高、可持續(xù)性更強(qiáng)的集中能源供應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，而同時(shí)又能滿足中國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)持經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)和改善居住條件。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA建筑面積(10億平方米)建筑面積(10億平方米)集中能源供應(yīng)系統(tǒng)可以在中國(guó)發(fā)揮關(guān)鍵作用P暖占到北方心，2016；IEA-BERC，2015)。心，2016；IEA-BERC，2015)。2005年時(shí)集中供暖管網(wǎng)所覆蓋的面積僅占北方采暖地區(qū)建筑面積的大約40%。從那時(shí)起，北方采暖地區(qū)新增建筑面圖2中國(guó)北方城市集中供暖管網(wǎng)所覆蓋的室內(nèi)采暖建筑面積86420200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015說明：其他北方采暖地區(qū)代表未與集中供暖管網(wǎng)連接的北方采暖地區(qū)供暖建筑面積?？傆?jì)，北方采暖地區(qū)建筑面積占到中國(guó)資料來源：住建部(2015)，《城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，中國(guó)；清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心(2017)，《中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)關(guān)鍵信息?中國(guó)北方集中供暖管網(wǎng)覆蓋的總建筑面積在過去十年增加了兩倍，相當(dāng)于中國(guó)北方采暖地區(qū)自2005年以來的幾乎所有新增建筑面積。長(zhǎng)度達(dá)到1.1692萬公里。這代表著大約650吉瓦熱力裝機(jī)容量(GWth)，其中14%瓦時(shí)(TWh，1TWh=1012瓦時(shí))的熱力。中國(guó)的集中供暖管網(wǎng)在2015年總計(jì)生產(chǎn)了977太瓦時(shí)的熱力(住建部，2015)。盡管集中供冷遠(yuǎn)沒有集中供暖普遍，但其在中國(guó)南方覆蓋的建筑面積已經(jīng)相當(dāng)可觀。慮新建集中供冷供冷網(wǎng)絡(luò)，有助于更好了解當(dāng)前中國(guó)的供冷管網(wǎng)發(fā)展情況。作為對(duì)比，美國(guó)芝加哥的Enwave集中供冷系統(tǒng)覆蓋大約420萬平方米的建筑面積，管線長(zhǎng)度約12公里(IDEA,2012)。新加坡最近啟動(dòng)的集中供冷管網(wǎng)覆蓋大約125萬平方米的建筑面積，管線長(zhǎng)度5公里(Othman,2016)。IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification快速城鎮(zhèn)化推動(dòng)集中能源供應(yīng)增長(zhǎng)中國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，特別是在北方城市地區(qū)，推動(dòng)了過去二十年中國(guó)集中供暖消費(fèi) 方采暖地區(qū)的城區(qū)，包括北京、天津、河北、山西、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、Page|16陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆的大城市地區(qū)。中國(guó)的城市人口有40%以上(大約3.22億0萬人的295個(gè)城市中，有132個(gè)位于比較寒快速發(fā)展的城鎮(zhèn)化推動(dòng)了較寒冷的北方采暖地區(qū)的室內(nèi)采暖能源需求和能源消費(fèi)。在這些地區(qū)，采暖期可從十月或十一月持續(xù)到來年三月或四月，在一些地區(qū)可以長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月。通常低于-10℃，寒冷地區(qū)在0℃至5℃以下。因此，法律要求在兩個(gè)北方最寒冷的地區(qū)提城鎮(zhèn)化和中國(guó)中產(chǎn)階級(jí)的同步崛起，激發(fā)了人們對(duì)更高生活水平的追求。越來越多的人不僅期望人均建筑面積更大，也期待提高熱舒適度——提高冬季室內(nèi)溫度，降低夏季室內(nèi)溫度。北方采暖地區(qū)的人均建筑面積(包括公共和商業(yè)空間)從2000年到2015年翻了2.8(清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，2017)。結(jié)果，北方采暖地區(qū)的集中供暖建筑面積的增長(zhǎng)速度達(dá)到城市人口增長(zhǎng)速度的兩倍。在一些北方采暖地區(qū)城市，集中供暖覆蓋的建筑面圖3?2005-15年城市人口增長(zhǎng)和集中供暖建筑面積增長(zhǎng)情況黑龍江遼寧吉林北京天津河北河南山西山東陜西內(nèi)蒙古甘肅寧夏青海新疆，2017。關(guān)鍵信息?北方集中供暖覆蓋的建筑面積增速比城市人口增速還快，但是各省之間差距明顯。城市居民購(gòu)買力不斷增加也推動(dòng)了對(duì)熱舒適的需求。城區(qū)冬季室內(nèi)平均溫度一般在18℃IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA2017a)。盡管有幾個(gè)集中供冷網(wǎng)絡(luò)，但一般而言，單個(gè)的、適合于房間大小的空調(diào)機(jī)(例如小型分體式空調(diào))就可滿足制冷需求。(Bartonetal.，2013)。雖然中產(chǎn)階級(jí)以前主要集中在沿海大城市，但小城市日益繁榮，望增加。特別是在較為寒冷的北方和西部地區(qū)。這將刺激建筑供暖服務(wù)需求的進(jìn)一步增加，中國(guó)各Page|17望增加。然而，北方采暖地區(qū)的集中供暖也具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)橹袊?guó)城市人口、建筑物和能源需求密度都很高，為利用集中式熱力生產(chǎn)和輸配提供更高效的熱力供應(yīng)創(chuàng)造了條件。集中供暖已經(jīng)被證實(shí)是一種靈活的能源供應(yīng)形式，可以對(duì)城市熱力輸配進(jìn)行更好的規(guī)劃和管控，同時(shí)也可以利用在單體建筑上不太可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，例如熱電聯(lián)產(chǎn)和工業(yè)余熱回收利發(fā)展速度很快，特別是自21世紀(jì)10年代中期以來，北方采暖地區(qū)建筑總體熱效率得到了改善(IEA-BERC，2015)。21世紀(jì)10年代引入的供暖改革和熱量表市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大也降低了北方采暖地區(qū)建筑物的熱力需求強(qiáng)度。供暖改革包括建筑改。到2015年底時(shí)，中國(guó)北方已經(jīng)安裝了將近3200萬臺(tái)熱量表(RIC，2016)。這一進(jìn)步為中國(guó)廣袤的北方采暖地區(qū)管網(wǎng)進(jìn)一步提高供暖效率，向更加優(yōu)化、更加先進(jìn)的集中供暖系統(tǒng)隨著人口不斷增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)日趨繁榮，必將推動(dòng)建筑面積繼續(xù)增長(zhǎng)，在未來十年，城鎮(zhèn)年到2030年期間，北方采暖地區(qū)建筑面積會(huì)增加高達(dá)55%，達(dá)到200億平方米(表1)(IEA，2017a；清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，2016)。表1?中國(guó)建筑面積活動(dòng)數(shù)據(jù)和2030年展望(十億平方米)清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心北方采暖地北方采暖地區(qū)關(guān)鍵信息?城鎮(zhèn)化將會(huì)激發(fā)到2030年的建筑面積和集中供暖需求增長(zhǎng)。盡管中國(guó)城市新建建筑的能效大幅提高，但北方采暖地區(qū)供暖強(qiáng)度(按每平方米最終為能源需求會(huì)達(dá)到4800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(1.4艾焦)，要實(shí)現(xiàn)節(jié)能和地方空氣污染治理的目標(biāo)，將會(huì)給北方采暖地區(qū)集中供暖管網(wǎng)帶來更大負(fù)擔(dān)(IEA，2017a)。為了穩(wěn)定甚至減少建筑物集中供暖最終能源需求總量(例如，IEA2℃情景中所描述的[2DS；IEA，2017a])，需要IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification可再生能源和自然能源冷網(wǎng)可再生能源和自然能源冷網(wǎng)進(jìn)一步努力，在一個(gè)綜合程度更高的集中能源供應(yīng)系統(tǒng)中，把北方采暖地區(qū)建筑存量的能效提高到一個(gè)新水平。這包括提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能(例如，老舊建筑物的深度能源改造和建設(shè)高性能的新建建筑)，通過適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)平衡提高供暖安裝效率，進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪茉碢age|18央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上，中國(guó)政府指明了中國(guó)城市發(fā)展的主要方向。這一旨在實(shí)現(xiàn)城市增長(zhǎng)再平衡的規(guī)劃包括，落實(shí)新的城市規(guī)劃與土地管理政策，在限制大型城市(100萬到500萬居民)和特大型城市(超過500萬居民)發(fā)展的同時(shí)，有利中小型城市(不到100萬居民)的發(fā)展。Page|18這一新的城市發(fā)展戰(zhàn)略有可能擴(kuò)大較小城區(qū)的集中供暖系統(tǒng)。歷史上，集中供暖管網(wǎng)最要是在較大的城市和區(qū)縣推廣，而生物質(zhì)和熱泵則在位于嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的小城市和農(nóng)村地區(qū)受到青睞。然而，人口較少的城鎮(zhèn)和村莊(屬于小到中等城市類別)已經(jīng)開始來，北方采暖地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村集中供暖覆蓋的建筑面積增長(zhǎng)超過了3.5億平方米，其增速與同期市縣管網(wǎng)的增速一樣快，而總的管網(wǎng)規(guī)通過改善城區(qū)規(guī)劃，增加管網(wǎng)密度，提高分布式(即非集中式)能源潛力，包括升級(jí)改造北方采暖地區(qū)現(xiàn)有集中供暖管網(wǎng)，可以大幅提升中國(guó)的集中供暖管網(wǎng)。中國(guó)政府最近《余熱暖民工程實(shí)施方案》，都是尋找適當(dāng)方法，改善中國(guó)集中供暖系統(tǒng)的積極舉措。這包括繪制熱力需求和潛在的熱力供應(yīng)地圖，例如，由清華大學(xué)在河北省開展的工業(yè)余熱研究，結(jié)論可用于制定具有針對(duì)性的地方或地城市和/或地區(qū)能源規(guī)劃和發(fā)展戰(zhàn)略除了發(fā)現(xiàn)滿足供暖和制冷需求的潛在能源來源之外，還應(yīng)確立實(shí)現(xiàn)這一潛力所需的政策和市場(chǎng)機(jī)制。這需要有關(guān)建筑參與者、規(guī)劃主管部門和能源利益相關(guān)者(例如工業(yè)熱力供應(yīng)企業(yè))之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，支持在城區(qū)建立經(jīng)濟(jì)效益好、能源效率高的綜合能源系統(tǒng)(文本框1)。城市/地區(qū)規(guī)劃和政策策略還需加強(qiáng)靈活能源系統(tǒng)的優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)可行性研究，這可能是復(fù)雜的，涉及多個(gè)參與者，包括解決存在的障礙或約束(例如，不利于工業(yè)余熱銷售的市場(chǎng)環(huán)境)。圖4?綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的互聯(lián)互通和潛在的能源協(xié)同存儲(chǔ)運(yùn)輸熱電與熱力企業(yè)運(yùn)輸熱泵熱力網(wǎng)工業(yè)熱泵熱力網(wǎng)工業(yè)風(fēng)能風(fēng)能太陽(yáng)能地?zé)嶙匀恢评錈岽鎯?chǔ)冷存儲(chǔ)熱存儲(chǔ)IEA(2014)，LinkingHeatandElectricitySystems:Co-generationandDistrictHeatingandCoolingSolutionsforaClean關(guān)鍵信息?電力與熱能系統(tǒng)之間的能源協(xié)同為深度融合提供了眾多機(jī)遇，但要制定適當(dāng)?shù)囊?guī)劃和政策框架。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEAPage|19Page|19文本框1?適用于地方規(guī)劃部門的集中供暖評(píng)價(jià)工具丹丹麥能源署(DEA)最近發(fā)布了一種集中供暖評(píng)價(jià)工具(DHAT)，地方規(guī)劃部門可以利用該工具，并利用技術(shù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用可調(diào)整的價(jià)格預(yù)測(cè)，對(duì)集中供暖解決方案的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)(DEA，2017)。該評(píng)價(jià)工具將會(huì)用于“中丹區(qū)域能源及節(jié)能改造綜合示范項(xiàng)目”，丹麥能源署與中國(guó)國(guó)家節(jié)能中心、陜西省發(fā)展和改革委員會(huì)、銅川市人民政府已經(jīng)就此簽署協(xié)議。示范項(xiàng)目將就提高集中供暖能源效率的潛力該示范項(xiàng)目的工作重點(diǎn)之一是，。集中能源供應(yīng)管網(wǎng)有望擴(kuò)大燃煤鍋爐，意味著在未來十年集中供暖管網(wǎng)將會(huì)擴(kuò)大。雖然沒有集中供暖覆蓋建筑面積的官方數(shù)據(jù)，方米。雖然市級(jí)集中供冷網(wǎng)絡(luò)并不常見，但在建筑較為稠密的地區(qū)，例如產(chǎn)業(yè)園和高校校會(huì)出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。到清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心的估算值。到2020年時(shí)，北方采暖地區(qū)的城市人口會(huì)增加3500萬或更多(城鎮(zhèn)化目標(biāo))。如果管網(wǎng)密度(每位城市居民的平均面積)保持不變，那么到2020年時(shí)，集中供暖管網(wǎng)有可能會(huì)增加到將近73億平方米(增加約10%)(表2)。那些潛在的增長(zhǎng)情景盡管不能提供準(zhǔn)確的展望，但與歷史趨勢(shì)還是一致的，根據(jù)歷史 似于市級(jí)管網(wǎng)的增長(zhǎng)速度。若考慮所有管網(wǎng)，有可能北方采暖地區(qū)集中供暖管網(wǎng)(包括市、縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))和村)的總面積到2020年時(shí)會(huì)增加表2?北方采暖地區(qū)重點(diǎn)省份集中供暖覆蓋建筑面積現(xiàn)狀和未來發(fā)展?jié)摿γ?百萬)(%)供暖管網(wǎng)(百萬平方(%)標(biāo)人口計(jì)算(百萬平方米)到峰值密度的中供暖管網(wǎng)覆(百萬平方米)084.4%IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversificationPagePage|20216296%256%7地區(qū)關(guān)鍵信息?盡管沒有集中供暖覆蓋面積的官方目標(biāo)，但北方采暖地區(qū)集中供暖網(wǎng)絡(luò)依然很有可能保持持續(xù)增長(zhǎng)，這與歷史趨勢(shì)是吻合的。供暖需求將會(huì)持續(xù)增加2013年時(shí)，中國(guó)北方接入集中供暖管網(wǎng)的建筑平均室內(nèi)采暖能源強(qiáng)度(按每平方米最終能源消耗計(jì)算)是大約130千瓦時(shí)(kWh)每平方米。根據(jù)建筑年齡、設(shè)計(jì)和居住者的行為不同，能源強(qiáng)度變化很大。例如，城市管網(wǎng)中的建筑物(通常密度大、樓層高、單元多)平均能效比縣級(jí)管網(wǎng)中的建筑物(通常密度低、樓層為中低高度，單位面積用熱量更大)高出大約15%。相對(duì)于這些省份的平均采暖度日數(shù)(HDD)，集中供暖能源強(qiáng)度變化也很大。例如，黑龍江和吉林的人均單位采暖度日數(shù)平均能源強(qiáng)度為大約1.0千瓦時(shí)，而山西和山東比較接近0.5千瓦時(shí)。從建筑面積角度考慮，山西的集中供暖能源強(qiáng)度實(shí)際上與黑龍江和吉林mHDD。多個(gè)因素都會(huì)影響北方采暖地區(qū)建筑集中供暖的總體能源強(qiáng)度，從建筑類型和性能到感受到的熱舒適度和家庭購(gòu)買力。匯總統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并未能準(zhǔn)確描述建筑能效和集中供暖能源強(qiáng)度，但測(cè)算顯示，集中供暖管網(wǎng)的平均能源強(qiáng)度(按每平方米交付的能量計(jì)算)自2005盡管過去十年單位建筑面積的總體能耗已經(jīng)下降，但總建筑面積大幅增長(zhǎng)(自2005年在北方采暖地區(qū)的主要城市管網(wǎng)中(表2)，考慮到預(yù)期的人口增長(zhǎng)和地方集中供暖求50%(圖5)。然而，鑒于北方采暖地區(qū)供暖管網(wǎng)中平均每平方米集中供暖能改進(jìn)率繼續(xù)保持到2020年，相對(duì)于預(yù)期的城市人口增長(zhǎng)，集中供暖能耗會(huì)保持穩(wěn)定。同時(shí)，即使建筑性能得到改善，如果管網(wǎng)，即當(dāng)前北京和天津的水平，那么集中供暖能源需求IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤圖5?2015年北方采暖地區(qū)(城市供暖管網(wǎng))能源消費(fèi)情況和2020年潛在需求增長(zhǎng)50黑龍江遼寧吉林北京天津河北河南山西山東陜西內(nèi)蒙古甘肅寧夏青海新疆Page|21是相對(duì)于城市人口增長(zhǎng)的集中供暖能源需求增長(zhǎng)，進(jìn)一步增加了集中供暖管網(wǎng)的密度(每人大約30平方米)。這些改進(jìn)情景說關(guān)鍵信息?由于人口增長(zhǎng)和增加管網(wǎng)密度的策略，在一些北方采暖地區(qū)省份，集中供暖能源需求會(huì)大幅增加。主要城市管網(wǎng)之間的差異(不算迅速增長(zhǎng)的縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村管網(wǎng))為了解加大北方采暖地區(qū)某些省份的管網(wǎng)密度可能產(chǎn)生的潛在影響提供了有用信息。在一些管網(wǎng)密度高的最為寒冷的省份(例如，黑龍江、遼寧、吉林和北京)，集中供暖能源需求大幅增長(zhǎng)不太可能，因?yàn)槠淠壳暗墓芫W(wǎng)密度高，建筑接入集中供暖管網(wǎng)的程度也高。根據(jù)增加集中供暖連接和管網(wǎng)密度的規(guī)劃和政策策略的具體情況，其他省份的集中供暖能源需求可能會(huì)大幅由于中國(guó)北方城區(qū)的集中供暖燃料以煤炭為主導(dǎo)，需求增長(zhǎng)會(huì)給供應(yīng)鏈和環(huán)境帶來很大壓力。若不下定決心降低建筑熱力需求能源強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)熱力生產(chǎn)的清潔化，中國(guó)北方到2030年時(shí)供暖的一次能源消費(fèi)總量將會(huì)達(dá)到2.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(7.3艾焦)(清華大學(xué)建筑節(jié)大約1.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(4.1艾焦)的目標(biāo)差距甚大(清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，2016)，這一目標(biāo)考慮了2016年公布的《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略》當(dāng)中設(shè)定的中國(guó)到2030年時(shí)限制能源消費(fèi)總量的目標(biāo)(國(guó)家發(fā)改委，2016a)。制冷需求增長(zhǎng)迅速城鎮(zhèn)化和人們對(duì)熱舒適的需求不斷增加，推動(dòng)了過去十年來中國(guó)室內(nèi)制冷需求的發(fā)展。3000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(0.9艾焦)，超過了當(dāng)年澳大利亞和新西蘭全部電力消費(fèi)總和(IEA，2017a)。人均制冷能源消費(fèi)年均增長(zhǎng)將近10%，這一需求增長(zhǎng)與2005年以來國(guó)民總收入中國(guó)建筑制冷需求到2030年可能會(huì)翻一番，這與到2030年時(shí)預(yù)期收入增長(zhǎng)會(huì)翻一番是一致的(IEA，2017a)。雖然購(gòu)買力和熱舒適需求是這一預(yù)期增長(zhǎng)背后的主要因素，但制冷設(shè)備效率則是另一影響因素。中國(guó)目前典型的分體式空調(diào)(例如小型分體式空調(diào))的性能系數(shù)(COP)為大約3.3，這比最低可用性能系數(shù)2.9沒有高出多少，但比性能系數(shù)高上的最佳可用技術(shù)相差甚遠(yuǎn)(圖6)。IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification能系數(shù)到2025年的制冷消費(fèi)年平均增長(zhǎng)率能系數(shù)到2025年的制冷消費(fèi)年平均增長(zhǎng)率圖6?2015年分體式空調(diào)的典型能效比Page|2286420美國(guó)中國(guó)印度印度尼西亞墨西哥南非巴西可用性能平均性能到2025年的制冷需求年平均增長(zhǎng)率說明：性能系數(shù)(COP)代表的是能效比(每瓦電力消費(fèi)的制冷瓦數(shù)當(dāng)量)：性能系數(shù)越高，能源效率越高。室內(nèi)制冷需求化。關(guān)鍵信息?未來十年制冷需求可能會(huì)延續(xù)過去快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，但是改善中國(guó)制冷設(shè)備的典型性能的潛力依然巨大。集中供冷網(wǎng)絡(luò)可以部分滿足中國(guó)迅速增長(zhǎng)的制冷需求，與先進(jìn)高效的集中供暖系統(tǒng)一樣，可以利用不同地方系統(tǒng)之間的協(xié)同效應(yīng)。這些協(xié)同效應(yīng)包括利用非高峰制冷生產(chǎn)(例如，使用配備冰蓄系統(tǒng)的波動(dòng)性可再生能源)以及其他本地可獲得的能源機(jī)會(huì)(例如，江吸附式制冷機(jī)組的余熱制冷)。然而，同現(xiàn)代集中供暖解決方案一樣，集中供冷解決方案應(yīng)放在統(tǒng)一的綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃框架中進(jìn)行考慮，確保集中供冷的總體性能和優(yōu)勢(shì)超過高性能獨(dú)立式制冷設(shè)備的效益。例如，盡管巴黎的集中供冷網(wǎng)絡(luò)的自然制冷在某些時(shí)期的運(yùn)行性能系數(shù)曾高達(dá)20，但年度IEA014)。同樣，對(duì)新加坡一個(gè)采用高效制冷機(jī)的集中供冷廠進(jìn)行的測(cè)試表明，在使用冰蓄冷的一樣，但單看效率并不一定能反映其他運(yùn)行效益，例如，非峰值時(shí)期的制冷生產(chǎn)帶來的經(jīng)政策框架正在培育進(jìn)一步的發(fā)展2005年以來，中國(guó)已經(jīng)頒布了20多項(xiàng)有關(guān)集中能源供應(yīng)的政策文件、法規(guī)和配套措施，主要是支持集中供暖的發(fā)展(表3)。集中能源供應(yīng)政策一般涉及七個(gè)政府部門：國(guó)中國(guó)的幾個(gè)五年計(jì)劃都提到了集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展，特別是集中供暖?！笆晃濉币?guī)劃設(shè)定了到2010年實(shí)現(xiàn)集中供暖達(dá)到40%的目標(biāo)(國(guó)家發(fā)改委，2007)，還確定了新》進(jìn)一步推動(dòng)了熱量表的安裝，制定了要在北方采暖地區(qū)為至少4億平方米建筑安裝熱量表的供暖管網(wǎng)升級(jí)改造的需求(住建部，2012)，而《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》則重點(diǎn)關(guān)注天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展(國(guó)家發(fā)改委，2012a)?！赌茉窗l(fā)展“十三五”規(guī)劃》(2016–2020)更加強(qiáng)調(diào)清潔熱源，例如生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)或地?zé)?，以及低品位余熱和冷熱電三?lián)供 IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA熱供暖面積達(dá)到16億平方米的發(fā)展目標(biāo)(國(guó)家發(fā)改委、國(guó)土資源部和國(guó)家能源局，2016)，能耗要下降15%。到2020年時(shí)，淺層地?zé)釤崃Ω采w的新增建筑面積要達(dá)到2億平方米(住建部，2016)(表3)。布的地?zé)崮荛_發(fā)利用五年規(guī)劃提到向地?zé)崞髽I(yè)開放熱力市場(chǎng)(國(guó)家發(fā)改委、國(guó)土資源部和。環(huán)保部在2010年發(fā)文，禁止在城市建以外的火電廠，針對(duì)現(xiàn)有鍋爐采取大氣污染治理措施。萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約1.5艾焦)(國(guó)家發(fā)改委，2015)。財(cái)政部在2017年制定了北方采暖地區(qū)月，財(cái)政部推出進(jìn)一步的補(bǔ)貼，鼓勵(lì)地方政府吸引更多民營(yíng)資本的參與。地方政府也已經(jīng)2015)2017年12月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、環(huán)保部、住建部等十部委共同編制了《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017-2021)》，該規(guī)劃將系統(tǒng)組織北方地區(qū)實(shí)施未來五年的清潔供暖400萬噸，五年之后替代散煤1.5億噸，集中供暖和清表3?主要集中能源供應(yīng)政策文件、法規(guī)和配套框架主要集中能源供應(yīng)相關(guān)內(nèi)容期專項(xiàng)規(guī)劃》按熱表計(jì)量收費(fèi)(大中型城市)加強(qiáng)節(jié)能工作的決化，按用熱量計(jì)量收費(fèi)建筑應(yīng)用專項(xiàng)資金再生能源進(jìn)行采暖制冷，包括利用熱泵技術(shù)劃部?jī)r(jià)格管理暫行辦法》供暖設(shè)施的投資；價(jià)格由地方政府制定，但可以由熱力企業(yè)(單位)與用戶協(xié)商確定氣污染聯(lián)防聯(lián)控工域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意電聯(lián)產(chǎn)以外的火電廠；不斷提高城市集施質(zhì)熱力開放供暖管網(wǎng)”規(guī)劃》煤電廠綜合升級(jí)改煤電機(jī)組升級(jí)改造標(biāo)準(zhǔn)(單臺(tái)機(jī)組供暖能力達(dá)到工業(yè)熱負(fù)”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)供暖計(jì)量及節(jié)能改造”規(guī)劃》余熱進(jìn)行集中供暖和供冷；北方采暖地區(qū)既有居部熱能開發(fā)利用的指條件具備的地區(qū)，在城市能源和供暖規(guī)劃中優(yōu)先利IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversificationPagePage|24動(dòng)計(jì)劃》中供暖作為整治小鍋爐工作的一部分排升級(jí)與改造行動(dòng)》施方案》》規(guī)模確定熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組規(guī)格”規(guī)劃》供暖；低品利用“十三五”規(guī)向地?zé)崮荛_發(fā)利用企業(yè)開放熱力市場(chǎng)；把地?zé)崮芄┡?制冷)發(fā)展作為目標(biāo)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略絡(luò)和生物質(zhì)供暖方采暖地區(qū)城鎮(zhèn)清綠色建筑發(fā)展"十》、住建部冬季清潔取暖規(guī)劃(2017-2021年)》關(guān)鍵信息?這些措施和法規(guī)涉及了中國(guó)集中供暖和供冷的大部分內(nèi)容。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA中國(guó)不同氣候帶、建筑類型和資源可用性之間存在巨大差異。這些差異都會(huì)對(duì)提高中國(guó)龐大的集中供暖管網(wǎng)的能源效率、減少二氧化碳排放和地方空氣污染的技術(shù)方案產(chǎn)生重要影響。為確保這一網(wǎng)絡(luò)能夠利用清潔能源技術(shù)，以廉價(jià)的價(jià)格提供暖舒適，政策要考慮Page|25對(duì)于北方采暖地區(qū)集中供暖管網(wǎng)中的老舊系統(tǒng)，替換或改善現(xiàn)有資產(chǎn)的策略將需要考慮對(duì)于建筑物能源需求和性能的影響，例如，對(duì)于老舊沒有熱恒溫控制的低效建筑物的影響。這可能要求進(jìn)行供應(yīng)側(cè)投資(例如，水力平衡和地方工業(yè)余熱回收)，大大降低總體能源強(qiáng)度，提高集中供暖管網(wǎng)的能效，尤其是對(duì)于短期而言。新近的系統(tǒng)或考慮進(jìn)行擴(kuò)建或新建的系統(tǒng)，可能會(huì)為選擇高性能、低碳、可再生的技術(shù)建設(shè)先進(jìn)的現(xiàn)代化集中供暖和供冷系統(tǒng)提供機(jī)會(huì)(文本框2)。這可能包括示范項(xiàng)目，如第四代低溫集中供暖系統(tǒng)(例文本框2?利用先進(jìn)集中供暖解決方案，建設(shè)節(jié)能低碳社區(qū)現(xiàn)代集中能源供應(yīng)現(xiàn)代集中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)能夠在推動(dòng)建設(shè)高效、低碳能源社區(qū)方面發(fā)揮重要作用。它們可以接受來自不同來源的熱量，包括工業(yè)余熱和波動(dòng)的可再生能源，利用短期和長(zhǎng)期儲(chǔ)存以及先進(jìn)的集中能源供應(yīng)解決方案，例如低溫?zé)?。先進(jìn)集中能源供應(yīng)系統(tǒng)也可以利用不同能源網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同效應(yīng)，例如多個(gè)建筑物之間的制冷服務(wù)和熱水換，提高凈效率和可靠性。包括熱電聯(lián)產(chǎn)在內(nèi)的國(guó)際能源署集中供暖和供冷技術(shù)合作計(jì)劃(DHCTCP)是一個(gè)由來自歐洲、北美和亞洲的十個(gè)國(guó)家參與的合作平臺(tái)。集中供暖和供冷技術(shù)合作計(jì)劃致力于推進(jìn)集中能源供應(yīng)解決方案和技術(shù)的創(chuàng)新，改善其經(jīng)濟(jì)性能，包括探索集中供暖和供冷和熱電聯(lián)產(chǎn)如何能夠有助于建立可持續(xù)能源社區(qū)研究、開發(fā)和示范項(xiàng)目 (稱為附件)。集中供暖和供冷技術(shù)合作計(jì)劃的很多工作都是集中于實(shí)現(xiàn)能源供需之間的優(yōu)化匹配。附件X關(guān)注的是把可再生能源和余熱并入集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化和設(shè)計(jì)優(yōu)TS是未來能源系統(tǒng)低溫集中供暖，延續(xù)了這一工作，尋找全面、創(chuàng)新的方法把節(jié)能建筑和相關(guān)能源供應(yīng)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，在社區(qū)層面實(shí)現(xiàn)協(xié)同集中供暖和供冷技術(shù)合作計(jì)劃2020工作方案考慮了先進(jìn)集中能源供應(yīng)解決方案，包括系統(tǒng)運(yùn)行與資產(chǎn)管理工作，以及制冷技術(shù)工作。如需關(guān)于該技術(shù)合作計(jì)劃的進(jìn)本部分探討的是能效提高、余熱、可再生熱力和天然氣如何能夠改進(jìn)中國(guó)的集中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。這些清潔能源措施能夠推動(dòng)中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型，擺脫會(huì)造成地方空氣污染和大量集型供暖系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification提高能效的作用最干凈通常也是最便宜的能源是通過提高能效節(jié)約出來的能源。三類能源效率能夠改能源輸配效率，(3)能源供應(yīng)效率。Page|26能源需求效率在集中能源供應(yīng)系統(tǒng)中，通過能效措施降低供暖和供冷(有可能包括衛(wèi)生熱水)能源所需投資總量產(chǎn)生重大影響。面，可以通過提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(例如，保溫、低U值窗戶、減少空氣滲透)和熱力輸配系統(tǒng)能源效率的措施(例如，套管保溫、管道密封和管道保溫)以及通過供暖管理措施(例如，傳感器、室內(nèi)溫度控制、動(dòng)態(tài)平衡和由建筑物使用者或經(jīng)營(yíng)者付費(fèi)的能現(xiàn)場(chǎng)供暖系統(tǒng)，例如小型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，也能夠影響建筑物可用熱力類型和能效。例如，地暖系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)換熱器可以利用低溫集中供暖。同樣，也可以通過采取措施提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能效(例如，采用保溫、較低的太陽(yáng)能熱增益系數(shù)的窗戶、屋檐或其他建筑遮陽(yáng)措施)和制冷系統(tǒng)能效(例如，采用通風(fēng)機(jī)、導(dǎo)管保溫密封、管道保溫)，以及改善制冷管理(例如傳感器，控制系統(tǒng)和能源計(jì)量)，減少室內(nèi)制冷需求。濕度控制也會(huì)影響制冷能源需求。濕度(潛熱)和顯熱的同步處理可以操作性能?，F(xiàn)場(chǎng)制冷系統(tǒng)能夠影響建筑物制冷系統(tǒng)的效率。低溫制冷系統(tǒng)需要利用再加熱降低濕度，要求采用高級(jí)制冷，而地暖系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)換熱器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫集中供冷的利用。這也有助于利用免費(fèi)的(即天然的)制冷資源。也可以利用具有高ΔT(溫差)值(供水和回水之間的溫差高)的系統(tǒng)把能源從系統(tǒng)中高效地傳輸?shù)浇ㄖ飪?nèi)，大幅提高制冷系統(tǒng)的效率。雖然采用集中供暖提供衛(wèi)生熱水在中國(guó)并不常見，但也可以通過建筑節(jié)能措施進(jìn)行改進(jìn)。通過使用更高效的水龍頭、淋浴噴頭和其他更高效的設(shè)備(例如，水耗低、效率高的洗衣機(jī)和洗碗機(jī))，通過采取能源管理措施(例如，傳感器、控制系統(tǒng)和由建筑物使用者或經(jīng)營(yíng)者付費(fèi)的能源計(jì)量)減少熱水需求。能源輸配效率能源輸配是指區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)的物理設(shè)施，一般包括管線、控制系統(tǒng)和資源管理(例如管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商)。主要通過采用保溫、傳感器和控制系統(tǒng)，以及改善能源管理來提高能源輸配效率。影響總體能源輸配效率的關(guān)鍵因素有兩個(gè)：輸配管線的長(zhǎng)度和輸配熱力的溫度。由于熱損耗和泵送需要耗費(fèi)能源，輸送管道的長(zhǎng)度會(huì)增加集中供暖管網(wǎng)的能耗?？梢酝ㄟ^精心的管線設(shè)計(jì)、適當(dāng)?shù)钠胶庖约安捎米兯俦脤?shí)現(xiàn)壓降最小化，從而顯著減少泵送的輸配溫度也會(huì)影響管網(wǎng)能量損耗。高溫?zé)崃?或低溫冷凍水)比低溫?zé)崃?或高溫冷凍水)的熱損要高，因?yàn)闊彷斉浜凸芫€外部存在溫差。可以通過增加管線保溫，利用低溫和高溫冷凍水增加ΔT值降低輸送熱損。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA終端終端冷凝器蒸發(fā)器≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈換熱器地暖采暖系統(tǒng)被用來提高供暖系統(tǒng)的效率，從而可以利用低溫供水，提高熱泵性能系==========膨脹閥原污水循環(huán)中間循環(huán)庭院循環(huán)原污水渠壓縮機(jī)水泵污水泵水泵終端終端冷凝器蒸發(fā)器≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈換熱器地暖采暖系統(tǒng)被用來提高供暖系統(tǒng)的效率，從而可以利用低溫供水，提高熱泵性能系==========膨脹閥原污水循環(huán)中間循環(huán)庭院循環(huán)原污水渠壓縮機(jī)水泵污水泵水泵能源供應(yīng)效率主要通過利用更好的技術(shù)或燃料類型、提高技術(shù)效率(例如，通過優(yōu)化運(yùn)行條件)、在可能的情況下捕獲“免費(fèi)”熱冷或冷能來提高能源供應(yīng)效率?！懊赓M(fèi)”熱能和冷能包括幾種能源，例如工業(yè)或污水余熱回收(文本框3)，一般來說在單體建筑層面是不可行的。Page|27Page|27集中能源供應(yīng)系統(tǒng)的總體成本效益，在很大程度上取決于其能源供應(yīng)是否比單個(gè)建筑的供暖和制冷系統(tǒng)更加高效。一般來說，集中能源供應(yīng)系統(tǒng)要比單個(gè)供暖或制冷系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)有效，就需要能夠從系統(tǒng)規(guī)模中獲益，因效率提高從熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電三聯(lián)供中獲益，從在建筑層面不可實(shí)現(xiàn)的多種能源組合中獲益(例如，垃圾焚燒或余熱回收)，從捕獲免獲益。文本框3.案例研究：遼寧沈陽(yáng)的污水余熱利用在沈陽(yáng)市，從廢水中回收的余熱可以為大約28萬平方米的住宅建筑供暖。沈陽(yáng)的采 暖季一般在十月份到來年四月份，平均室外溫度大約為-11℃。廢水的平均溫度在認(rèn)為是一種具有競(jìng)爭(zhēng)力的熱源。力站。在廢水循 環(huán)系統(tǒng)和熱泵中間安裝了中間水環(huán)路，用以保護(hù)蒸發(fā)器不被堵塞，防止接觸廢水造成 在在2016年采暖季開始和結(jié)束階段，系統(tǒng)的性能系數(shù)(考慮熱泵、水泵和廢水泵的整 采暖季(共計(jì)151天)的平均性能系數(shù)是3.2，系統(tǒng)的電力消耗為25千瓦時(shí)/平方米 左右，按人民幣0.65元(0.10美元)每千瓦時(shí)的電價(jià)計(jì)算，能源成本為16.3元 (2.50美元)每平方米。每個(gè)供暖季，廢水供暖系統(tǒng)節(jié)省的一次能源消費(fèi)達(dá)到了 6000噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放17800噸、二氧化硫(SO2)排放58噸、氮氧化物物(NOx)排放50噸。行了四年，驗(yàn)證了熱源的穩(wěn)定性和污水供暖技術(shù)的可靠性。 都有污水處理的公共基礎(chǔ)設(shè)施，可以在中國(guó)北方采暖地區(qū)進(jìn)一步推進(jìn)廢IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification水供暖。雖然廢水供暖能力大大低于多數(shù)水供暖。雖然廢水供暖能力大大低于多數(shù)城市的需求，但是廢水可以豐富城市集中供Page|Page|28技術(shù)選擇與燃料選擇會(huì)大大影響集中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際利用能源(最終能源)、初始能源(一次能源)和相關(guān)排放可能產(chǎn)生的影響。成本是選擇技術(shù)和燃料的主要標(biāo)準(zhǔn)，但這些選擇也會(huì)受到政策(例如，最低能效性能標(biāo)準(zhǔn)或當(dāng)?shù)匚廴疚镏卫泶胧?和市場(chǎng)框架(例如，合同義務(wù)或市場(chǎng)交換機(jī)制)的影響。在選定的技術(shù)和燃料中，也可以通過優(yōu)化運(yùn)行、定期維護(hù)和進(jìn)行其他技術(shù)改進(jìn)(例如，水力平衡，更高效的水泵和電機(jī)，傳感器和網(wǎng)高單個(gè)系統(tǒng)和部件的效率。在確定供暖和制冷系統(tǒng)的技術(shù)效率時(shí)，應(yīng)分析效率對(duì)系統(tǒng)規(guī)?？赡軙?huì)產(chǎn)生的影響。在已經(jīng)使用大型系統(tǒng)的大型建筑中，區(qū)域集中系統(tǒng)可能不會(huì)提供規(guī)模效益。如果管理不當(dāng)，所產(chǎn)生的節(jié)約就可能在輸配過程中損失掉。具有較小規(guī)模供暖和制冷系統(tǒng)的小型建筑自然可以從區(qū)域集中系統(tǒng)的規(guī)模中獲益，而同時(shí)也可以利用其他節(jié)能機(jī)會(huì)，例如，使用波動(dòng)性工業(yè)余熱。高效捕捉“免費(fèi)”熱能或冷能是實(shí)現(xiàn)集中能源供應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行的第三種關(guān)鍵路徑(還有技術(shù)和燃料選擇及技術(shù)效率)，對(duì)地理位置依賴程度很高(圖7)。具體包括自然資源，例如江湖和地?zé)崮?，以及源自本地可用資源(例如工業(yè)余熱)的“免費(fèi)”熱能，這些熱能若不利用，便會(huì)浪費(fèi)掉。雖然捕捉這些熱源和冷源(例如，設(shè)備、運(yùn)輸和泵送)的過程并不“免費(fèi)”，但其利用卻可以大幅提高集中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的總體效率。而且，如果采用的商業(yè)模式(見“商業(yè)模式”部分)得當(dāng)，“免費(fèi)”熱源和冷源還可以轉(zhuǎn)變成具有(N)(N)(N)(N)(N)熱(W)-農(nóng)業(yè)廢物(W)-污水或其他廢物(W)-氣溫(N)(N)(N)(N)-地?zé)?N)*-工業(yè)余熱(W)*-農(nóng)業(yè)廢物(W)*-污水或其他廢物(W)*說明：(N)表示可以捕捉用于供暖或供冷的天然能源。(W)表示可以捕捉用于供暖或供冷的廢棄或多余能源，若不利用，以用于集中供冷的能源，采用吸收式制冷機(jī)。關(guān)鍵信息?用于供暖和供冷的自然資源和廢棄資源對(duì)位置依賴度很高，但能大幅提高區(qū)域集中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的總體效率。天然能源：空氣、水和地面溫度皆可利用，可以采用換熱器或熱泵把熱能從空氣、水或地面?zhèn)鬏數(shù)郊心茉垂?yīng)系統(tǒng)中。地?zé)岷吞?yáng)能(見“可再生能源”部分)可以被集中IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA廢能：余熱(見“余熱”部分)一般會(huì)具有不同的溫度，來自各種生產(chǎn)工藝，最常見的是工業(yè)或發(fā)電余熱。多余的木材/生物質(zhì)(見“可再生能源”部分)和其他廢棄物可用于在集中供暖熱力廠轉(zhuǎn)化成熱力，通常是成本較低的能源品種。然而，多余生物質(zhì)(例如，農(nóng)業(yè)廢物)和其他廢棄物的利用效率取決于這些物料的運(yùn)輸和熱轉(zhuǎn)換效率。主要問題，環(huán)境關(guān)切也是主要問題，例如，把熱排入水體對(duì)當(dāng)?shù)佤~類和野生動(dòng)物造成的影幾個(gè)因素會(huì)影響天然能源或廢棄能源的捕捉效率。溫度和獲取“免費(fèi)”熱源和冷源是Page|29主要問題，環(huán)境關(guān)切也是主要問題，例如，把熱排入水體對(duì)當(dāng)?shù)佤~類和野生動(dòng)物造成的影響。在有能源可用但是獲取成本高昂的地方(例如，進(jìn)行深層鉆井獲取地?zé)豳Y源)，成本捕捉免費(fèi)熱能和冷能可能還需要對(duì)集中供暖和供冷管網(wǎng)中的運(yùn)行或輸配體系進(jìn)行調(diào)整。例如，太陽(yáng)熱通常具有較低的溫度，這可能要求采用熱泵進(jìn)行增溫，用于高溫輸配管網(wǎng)。如果在較低的溫度下使用太陽(yáng)能，則需要更好的建筑性能(例如，改進(jìn)隔熱以減少采暖需求)。同樣，對(duì)于制冷而言，最終用戶可能會(huì)轉(zhuǎn)換成較高溫度的制冷，以增加從空氣、水的能力。余熱的作用對(duì)于不會(huì)額外增加熱力生產(chǎn)(例如，使用燃煤鍋爐)的集中供暖系統(tǒng)而言，通過熱力管網(wǎng)提供余熱可能會(huì)是寶貴的能源利用機(jī)會(huì)。余熱回收在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的可行性取決于資源特點(diǎn)(例如，清潔程度、溫度水平和供應(yīng)的間歇性)，以及特定最終用途的現(xiàn)實(shí)性。幾項(xiàng)研究采用不同方法對(duì)全國(guó)和地區(qū)工業(yè)余熱存量進(jìn)行了測(cè)算。結(jié)果差異很大，顯示工業(yè)余熱存量占全國(guó)最終工業(yè)能源消費(fèi)的20%到70%。雖然各國(guó)能源密集型行業(yè)在全國(guó)工隨著中國(guó)供暖和工業(yè)熱力需求的不斷擴(kuò)大，熱電聯(lián)產(chǎn)的潛力和可選方案經(jīng)歷了飛速的市場(chǎng)一半將隨著燃煤鍋爐裝機(jī)容量的削減繼續(xù)擴(kuò)大。014年，熱電聯(lián)產(chǎn)總裝機(jī)容量增加了96%，而熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)際供暖量?jī)H增加了23%。造成裝機(jī)容量和實(shí)際供暖量差異的原因很多，例如為滿足不斷上升的電力需求，電力生產(chǎn)往往具有優(yōu)先地位，另外由于電廠通常遠(yuǎn)離市區(qū)，長(zhǎng)距離供暖會(huì)導(dǎo)致效率低下。效益的供暖半徑已經(jīng)達(dá)到了100公里以上。因此，提升熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力生產(chǎn)和回收正在受到更高關(guān)注(清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心，2015)。先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)能夠使發(fā)電效率提高45%，剩余55%能量通過余熱排出。這為利用余熱滿足區(qū)域供暖需求提供了極佳的機(jī)遇，例如使用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)供暖。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組用蒸汽-水熱交換器將熱量傳遞給區(qū)域背壓或熱泵的方式利用，但也會(huì)帶來靈活性降低和投資增加的問題。這兩種充分利用余熱的方式都能夠提高供暖能力，同時(shí)還能提升熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的能效。熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)每吉焦的熱量所消耗的煤炭量能夠降至20千克標(biāo)準(zhǔn)煤以下，因此比單獨(dú)的燃煤鍋爐更具優(yōu)勢(shì)(清華大根據(jù)北方采暖地區(qū)已建成并區(qū)域供暖網(wǎng)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行情況來看，如果余熱得到充分的回收利用，增加的供暖產(chǎn)能預(yù)計(jì)將達(dá)到277億千瓦時(shí)(圖8)。這相當(dāng)于2015年IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification兆瓦Page|30兆瓦Page|30北方采暖地區(qū)熱網(wǎng)80%左右的供暖需求。在此基礎(chǔ)上，如果傳統(tǒng)的純凝燃煤發(fā)電機(jī)組和核電機(jī)組能夠被改造成為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，即使區(qū)域供暖需求繼續(xù)增長(zhǎng)也能被滿足，無需再新圖8?熱電聯(lián)產(chǎn)供裝機(jī)容量和城鎮(zhèn)區(qū)域供暖需求北京天津河北山西內(nèi)蒙古遼寧吉林黑龍江山東河南陜西甘肅青海寧夏新疆余熱回收充分利用的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量城鎮(zhèn)區(qū)域供暖需求關(guān)鍵信息?如果充分回收利用余熱，熱電聯(lián)產(chǎn)的供暖產(chǎn)能可以滿足2015年北方采暖地區(qū)熱網(wǎng)80%左右的供暖需求。中國(guó)的工業(yè)部門在能源利用方面依然發(fā)揮著巨大作用，占到終端用能行業(yè)能源消費(fèi)的一半以上，消費(fèi)量達(dá)到17億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(50艾焦)，交通運(yùn)輸業(yè)、居民生活和服務(wù)業(yè)遠(yuǎn)居IEAa000年以來最終能源消費(fèi)增長(zhǎng)的將近60%，行業(yè)。要求，運(yùn)行溫度更高。挖掘其豐富的余熱資源，不管是通過提高工業(yè)能源利用效率還是用于其他用途，例如集中供暖，都將為中國(guó)降低其能源行業(yè)總體能源強(qiáng)度提供真正的機(jī)會(huì)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。ectives噸標(biāo)準(zhǔn)煤(2.1艾焦)，4這相當(dāng)于全球鋼濟(jì)體占到全球粗鋼產(chǎn)量的大約70%。中國(guó)占到這一全球技術(shù)節(jié)能潛力的一半(IEA，2017a)。鐵、非金屬礦產(chǎn)、化工和石化、紙漿和造紙、有色金屬等行業(yè)。收潛力包括來自煙氣的顯性能量和化學(xué)能。52013年鋼鐵行業(yè)的最終能源消費(fèi)是11.226億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(32.9艾焦)，包括高爐和焦?fàn)t。IEArgySystemsinChinaionsforOptimisationIEA661.6228844661.6228844圖9?全球鋼鐵行業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)余熱技術(shù)回收潛力00轉(zhuǎn)爐煙氣回收電弧爐煙氣回收轉(zhuǎn)爐煙氣回收電弧爐煙氣回收干熄焦印度亞洲其他地區(qū)非經(jīng)合組織拉美國(guó)家非洲和中東其他非經(jīng)合組織國(guó)家經(jīng)合組織單位產(chǎn)量余熱回收利用潛力Page|31高爐粗鋼生產(chǎn)，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐干熄焦，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煙氣回收和燒結(jié)冷卻機(jī)廢氣熱回收，電弧爐粗鋼生產(chǎn)煙氣熱廢氣的熱能回收。IEAIEAaLuH5),CapturingtheInvisibleResource:AnalysisofWasteHeatPotentialinChineseIndustryandPolicyOptionsforWasteHeattoPowerGeneration；Rock,M.andM.Taman,(2015),China′sTechnologicalCatch-upStrategy:IndustrialDevelopment,EnergyEfficiencyandCO2Emissions；IEA估算。關(guān)鍵信息?中國(guó)鋼鐵行業(yè)余熱技術(shù)可回收潛力超過3410萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(1艾焦)，每噸粗鋼可回收1.3吉焦熱量。在水泥工業(yè)中，在窯爐中把石灰石煅燒成石灰用于制備熟料是能耗最多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為工業(yè)余熱回收提供了巨大的潛力。原材料含水率的不同會(huì)導(dǎo)致熟料生產(chǎn)的能耗差異很大：最先進(jìn)的干法窯爐系統(tǒng)已經(jīng)包括工業(yè)余熱回收利用技術(shù)，可以利用部分窯爐煙氣的熱法熟料生產(chǎn)工藝中可以發(fā)現(xiàn)回收熱能的進(jìn)一步機(jī)會(huì)。例如，當(dāng)原材料含水率為2-6%并采用五級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)分離器和預(yù)分解窯配置時(shí)，全球窯爐和燒結(jié)冷卻機(jī)煙氣余熱的技術(shù)可回收潛力為2050萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(0.6艾焦)。中國(guó)占全球水泥生產(chǎn)的60%，其技術(shù)可回收潛力占度覆蓋從干法工藝到六級(jí)預(yù)熱器和預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯等環(huán)節(jié)。風(fēng)分離器的數(shù)量由原材料的含水率決定。每增加一級(jí)預(yù)熱都會(huì)增加熱回收的水平。IEArgySystemsIEAionsforOptimisationandDiversification百萬噸吉焦/噸熟料艾焦百萬噸吉焦/噸熟料艾焦圖10?水泥行業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)余熱全球技術(shù)回收潛力Page|32500040003000200010000水泥產(chǎn)量54320.10.0吉焦/吉焦/噸熟料0.120.080.040.00窯爐廢氣余熱回收熟料冷卻器廢氣余熱回收經(jīng)合組織其他非經(jīng)合組織國(guó)家非洲和中東非經(jīng)合組織拉美國(guó)家亞洲其他地區(qū)單位產(chǎn)量余熱回收利用潛力熱能強(qiáng)度說明：工業(yè)余熱技術(shù)回收潛力是指2013年工業(yè)存量。單位產(chǎn)量余熱回收潛力(吉焦/噸水泥)是指全球干法熟料生產(chǎn)。IEAIEAaLuH5),CapturingtheInvisibleResource:AnalysisofWasteHeatPotentialinChineseIndustryandPolicyOptionsforWasteHeattoPowerGeneration；BCSIncorporatedlWasteHeatRecoveryTechnologyandO