隨著我國城市能源結構的調整及環(huán)保要求持續(xù)加強，以天然氣為一次能源的采暖方式漸成趨勢。然而，受資源緊張、成本偏高、能源轉換效率不足等因素制約，這一方式也暴露出不少問題，亟待進一步完善。

那是否存在更為理想的城市供熱方式?在清華大學建筑節(jié)能研究中心教授付林看來，北方地區(qū)供熱減排潛力巨大，可將現(xiàn)有大型電廠及工業(yè)余熱利用起來，輔之以天然氣資源調峰，構建以京津冀一體化為范本的新型清潔供熱體系。

清潔取暖改造留下“后遺癥”

中國能源報：隨著清潔取暖改造的集中、持續(xù)推進，北方采暖正在發(fā)生越來越多的變化。結合該背景，您如何看待北方城鎮(zhèn)供熱現(xiàn)狀?

付林：截至2016年底，我國北方城鎮(zhèn)供熱面積約140億平方米，其中50%以上仍在使用污染嚴重的燃煤鍋爐，約25%為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱，另有20%左右為天然氣或電供熱。每年還在新增建筑的情況下，清潔熱源存量缺口已有70多億平方米，清潔供熱任務艱巨而急迫。

目前，國家越來越重視北方清潔取暖問題，已展開系統(tǒng)認識探索，以加快提高清潔取暖比重。改造初衷是好的，成效也有目共睹，但同時也應及時總結、反思推行過程中出現(xiàn)的問題，特別是改造留下的一些“后遺癥”。

中國能源報：需要反思的“后遺癥”主要有哪些?

付林：清潔取暖改造的重點在于究竟怎么“改”。我們常說“宜氣則氣、宜電則電”，到底如何因地制宜?這是值得反思的關鍵。

例如，北方多地以天然氣為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)，從經(jīng)濟性看，因其投資高于分散的小燃氣鍋爐，燃料成本又比燃煤電廠高，往往只有在發(fā)電上網(wǎng)電價較高的條件下，才能體現(xiàn)出優(yōu)勢。除導致被改造地區(qū)供熱成本大幅上升外，該方式因熱電比小而造成天然氣消耗量特別大。僅在京津冀地區(qū)，若按北京供熱模式全部改為天然氣熱電廠和鍋爐，至少就需600億方天然氣，相當于全國總用量的1/4，由此可能帶來供氣安全保障、氮氧化物排放加劇等一系列后續(xù)問題。

再如，熱電聯(lián)產(chǎn)雖是北方城市能源轉換效率最高的供熱方式，但因其普遍采用“以熱定電”模式，導致大量發(fā)電根據(jù)供熱需求而定，難以再為電網(wǎng)調峰服務。如何在清潔取暖的同時解決這一矛盾，優(yōu)化電、熱、燃氣構成的能源系統(tǒng)運行，是又一重要任務。

“好氣用在調峰上”

中國能源報：如何優(yōu)化電、熱、燃氣等資源在城市供熱中的運行?

付林：首先要弄清楚，天然氣究竟該不該用于城市采暖?我認為寶貴的天然氣要用于更為合理的地方，即設置在城市熱網(wǎng)末端承擔供熱調峰作用。

目前不少城市直接將燃煤鍋爐改為大型燃氣鍋爐供熱，該方式并不值得推廣。燃氣鍋爐宜分散而不宜集中，在熱網(wǎng)難以達到的地方，可適當采用分散化的小型燃氣鍋爐供熱。同時，城市應重視建設季節(jié)性天然氣儲氣設施，保障冬天供氣安全。

此外，還可將“以熱定電”轉化為“熱電氣協(xié)同”的方式，大幅提高熱電聯(lián)產(chǎn)靈活性，實現(xiàn)熱電解耦。在北方城市已基本覆蓋熱網(wǎng)的基礎上，可加裝蓄熱裝置和熱泵。電負荷低谷期，機組減小發(fā)電量并通過熱泵消耗電量而產(chǎn)生高溫熱量，該熱量存入蓄熱裝置;用電高峰時，供熱機組減少抽汽供熱而多發(fā)電，采暖負荷通過蓄熱裝置放熱承擔。由此在改變機組不同時間發(fā)電量的同時，實現(xiàn)電力調峰優(yōu)化運行。

中國能源報：除調峰外，如何進一步挖掘天然氣供熱的潛力?

付林：天然氣由一個碳加四個氫組成，燃燒時氫元素轉化為水蒸氣，也就是我們常見的白煙，攜帶較大比例熱量。若能將這部分熱量回收利用，不僅可消除冒煙問題，還可進一步提高燃氣供熱效率。現(xiàn)有大型熱電廠中，尚有超過其供熱量40%的低溫煙氣余熱有待利用。

針對大型燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)，我們現(xiàn)可通過全熱回收技術，在輸入燃氣量不變、輸出電力基本不變的前提下，將輸出熱量提高40%以上。針對燃氣鍋爐，利用直接接觸式換熱技術，使煙氣溫度降至20攝氏度甚至更低，由此實現(xiàn)深度回收，再通過吸收式熱泵進行加熱，從而將供暖熱效率提升10%以上。即可實現(xiàn)熱回收、減排與節(jié)水一體化，還可降低煙氣氮氧化物濃度10%以上。

探索京津冀清潔供暖一體化

中國能源報：上述回收技術的經(jīng)濟性如何?

付林：以北京為例，如按發(fā)電小時3500小時計算，燃氣電廠年用氣量約75億方，燃氣鍋爐采暖季消耗氣量約53億方。根據(jù)上網(wǎng)電價0.65元/千瓦時、天然氣價2.5元/標方折算，北京因供熱產(chǎn)生的總成本約400億元/年，每年額外還有上百億元運行補貼。

隨著四大燃氣熱電中心的上馬，北京城區(qū)已結束燃煤供熱歷史。北京燃氣電廠供熱能力現(xiàn)為1.2億平方米，如能將排放煙氣全部回收，再加上調峰部分的熱量，即相當于在不增加天然氣用量的情況下，新增供熱面積1億平方米。北京還有超過5億平方米的天然氣鍋爐供熱，余熱回收后可增加5000多萬平米供熱面積。兩部分相加達1.6億平米左右，這意味著，不僅可使北京20%的建筑實現(xiàn)零污染供熱，每年還可節(jié)約用氣16億方。

中國能源報：基于這些技術，可為城市清潔供暖帶來哪些推動?

付林：實際上，余熱回收技術既可用于燃氣電廠，也可吸收北京周邊燃煤電廠及工業(yè)余熱。例如，利用周邊燕山石化的余熱可滿足北京當?shù)爻?000萬平方米供熱需求。隨著大溫差、遠距離供熱技術得到應用，相比于天然氣鍋爐供熱而言，余熱供熱的經(jīng)濟半徑可達300公里以上。在北京300公里半徑內，僅現(xiàn)有電廠供熱潛力就達10億平方米，甚至可滿足京津冀地區(qū)其他城市的熱需求。

通過“外熱入京”將余熱送入北京，同時利用少量天然氣配合調峰，即“4座燃氣熱電中心+燃氣分布式調峰+N處余熱回收”的方式，相比現(xiàn)行純靠天然氣供熱的模式，不僅減少污染排放，還可減少能耗80%以上、降低供熱成本1/3。

在此基礎上，我們還設想了一種以供熱、天然氣和電力為核心的京津冀清潔供熱一體化模式。統(tǒng)籌考慮京津冀地區(qū)的能源資源，例如除“外熱入京”，還可將北京的天然氣資源分出一部分給津、冀等地，通過“熱電協(xié)同”技術解決該地區(qū)乃至鄰省的火電深度調峰和可再生能源消納問題。統(tǒng)籌考慮京津冀地區(qū)的供熱、天然氣和電力資源，繼而進一步實現(xiàn)能源一體化，推動供熱、天然氣、可再生能源及電力的協(xié)同發(fā)展、協(xié)同運行。