構建空氣源熱泵等高效清潔的城鎮(zhèn)供熱新模式

     “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)產靈活性，實現(xiàn)熱電解耦。在北方城市已基本覆蓋熱網的基礎上，可加裝蓄熱裝置和空氣源熱泵。電負荷低谷期，機組減小發(fā)電量并通過空氣源熱泵消耗電量而產生高溫熱量，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，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，再通過吸收式空氣源熱泵進行加熱，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。根據上網電價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地超2000萬平方米供熱需求。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。