【電力】供暖季=霧霾季 ?今冬清潔能源供暖破魔咒
11月15日,我國大部分北方進入了漫長而寒冷的冬季,長安街上的行人們個個裹緊冬裝快步前行,商場的櫥窗也布置成了暖色系。同時,城市也開始了一年一度供暖工作,但隨著燃煤鍋爐氣體的冉冉升起,霧霾也來了。
2013年,“霧霾”成為這個年度的關鍵詞。從那一年至今,每到冬天,霧霾天氣都會籠罩在整個東北、華北地區,并逐漸波及到華東、華南。“供暖季”逐漸變成“霧霾季”。
圖1. 我國地理分區圖
國人在盡情享受著集中供暖帶來的溫暖舒適的同時,也在經受著供暖季巨量的有害氣體排放造成的空氣污染,和隨之而來的健康威脅,秦嶺-淮河一線幾乎成了霧霾區的分界線。
急劇的工業化和城市化導致能源迅猛消耗,人口高度聚集,生態環境破壞,都是霧霾形成的時代背景。具體到形成原因,燃煤采暖、汽車尾氣、工業排放等都是主要成因,雖然各因素占比眾說紛紜,但是預計燃煤鍋爐污染能夠占到霧霾成因的12%-25%。
但今年,由于我國清潔能源的快速發展和應用,北京能源結構得以調整,城區供熱全部無煤化,久違的藍天又回來了!
圖2. 北京市本地細顆粒排放物來源解析(數據來源:北京市環保局)
中國工程院院士、清華大學環境學院院長賀克斌曾公開表示,隨著京津冀及周邊地區燃煤、機動車等排放的污染物排放量上升,成霾的氣象門檻逐年降低。氣象條件稍微差一點,就發生霧霾,再差一點,就發生重霧霾污染。目前,全國二氧化硫、氮氧化物等主要大氣污染物排放量均在近2000萬噸,而且污染物主要集中排放在東部、京津冀及周邊地區。
供暖季溫暖和藍天如何兼得?清潔能源供暖成為打破能源與環境困局的重要手段。目前清潔能源供暖主要包括天然氣供暖、電力供暖、地熱供暖等方式,其中電力供暖可以應用光伏、風電等可再生能源提供電力。
圖3.各種能源供應方式效率及排放情況
圖4.清潔能源供暖的幾種類型
清潔能源供暖具有明顯的環境效益。按4個月的采暖期算,每平方米采暖面積可節約0.019噸標準煤。另外,推廣風電、光伏等清潔電力供暖技術,不僅能夠有效利用自然資源,還能減少燃煤煙塵、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等有害氣體排放,對改善大氣環境質量具有重要作用。
電力供暖同時可以有效緩解電源過剩的現狀。尤其是目前可再生能源資源分布與地區市場需求矛盾突出,在冬季夜間與燃煤熱電聯產機組的運行矛盾日益突出,被迫減少出力甚至停止運行。充分利用風電、光伏等電力提供熱源,能夠有效促進可再生能源本地消納,緩解棄水、棄風和棄光現象。作為棄風大省的新疆在電采暖中采用棄風供暖模式,不僅全程零排放廢氣,還多消納了9071萬千瓦時的綠色電力,降低了區域棄風率。2019年開始,新疆將實現新建建筑全部采用電采暖和原天然氣集中供暖區域改為“氣電互補”方式供熱,電采暖面積占到總建筑面積的10%。
北方地區現有12個城市成為國家清潔能源供暖示范試點城市,分別是,:天津、石家莊、唐山、保定、廊坊、衡水、太原、濟南、鄭州、開封、鶴壁、新鄉。這12個城市將在試點三年期內,每年獲得中央財政資金補貼,補貼按照直轄市每年獎補10億元,省會城市每年獎補7億元,地級城市每年獎補5億元,實現試點地區散燒煤供暖全部“銷號”和清潔替代。
經濟賬是目前清潔能源供暖普及面臨的最大制約因素。由于傳統的燃煤鍋爐集中供暖模式延續時間長以及燃料價格較低,其經濟成本在所有采暖方式中最有優勢,而天然氣供暖和電采暖成本相對較高。以北京市現有氣價和電價計算,房屋面積80平米的市民家庭,一個采暖季(4個月)煤電集中供暖費用總計1300元,煤改氣集中供暖的支出是2400元,使用天然氣壁掛爐供暖的支出約4500,電采暖的支出約4800元,清潔能源供暖和傳統供暖模式所需費用依然存在較大差距。
圖5. 清潔能源供暖的經濟賬
其次清潔能源供暖還面臨各地天然氣供應能力的考驗,我國油氣運輸管道和存儲設施建設滯后,沿途浪費率比燃煤運輸浪費率更高,天然氣企業盈利狀況不理想,一定程度上還需要依賴補貼,對于煤改氣之后大量天然氣的需求恐難滿足。因此風電、光伏等可再生能源供暖不失為很好的解決方案。
北方地區風能資源豐富,冬季正是風能資源較好的時候,但是遇到采暖季熱電廠大量供熱時,風電需要給火電讓路,造成大量的棄風限電。2016年,國家電網經營區超過60%的棄風電量發生在供暖期,低谷棄風電量又占總棄風量的80%。風電清潔供暖對提高地區消納能力,緩解風電并網運行困難具有顯著效果。目前吉林、內蒙古、新疆、河北、遼寧、黑龍江、山西、河南、北京等多地都在積極開展風電供暖工作。
隨著清潔能源供暖技術的進步和模式創新,成本會逐漸下降,政策上對于煤改氣等清潔改造項目也有一定的補貼和支持政策。國家發改委也明確了市場化定價的原則,鼓勵各方投資建設儲氣設施,增強天然氣供應保障能力。
同時,由于嚴峻的環境問題,人們綠色低碳的消費觀念在日益增強,逐漸淘汰燃煤供暖是大勢所趨。
圖6.我國清潔能源供暖展望
截止目前我國可再生能源的供暖面積約為7億平方米,預計到2020年,將增長到35億平方米,城鎮中可再生能源供暖面積將由現在6%左右提高到20%左右。也就是說到“十三五”末期可再生能源供暖面積將是現在的5倍,不僅能夠減少供暖用煤1.2億噸,對于空氣質量的改善將發揮重要作用。
今年3月北京最后一座大型燃煤電廠華能正式停產,由此成為了全國首個實現清潔能源發電的城市。目前北京市霧霾治理已經取得了一定成效,供暖季能源結構調整起到了重要作用。今年冬季北京城六區供暖將全部由燃煤改成天然氣,清潔能源供暖比例提高到了97%以上,隨著京津冀一體化順利推進,到2020年,北京市平原地區要基本實現無煤化,天津市除山區使用無煙型煤外,其他地區取暖散煤基本清零,河北省平原農村地區取暖散煤基本清零,2020年京津冀煤炭消費力爭控制在3億噸左右。在能源結構、產業結構方面的統籌規劃,將進一步擴大清潔能源供暖的范圍,為徹底戰勝霧霾迎來藍天加速。
近期,全國各省政府積極實施“煤改氣”工程,針對因燃煤機組被淘汰導致生產經營活動受到影響的企業和單位,政府鼓勵企業自主進行“煤改氣”,采用熱電聯產及建設分布式能源站。