清洁能源供暖,不只省下“一块钱”

作者: 都芃

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海阳核电1、2号机组

党的二十大报告提出,积极稳妥推进碳达峰碳中和。推动能源清洁低碳高效利用,推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型。深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用,加大油气资源勘探开发和增储上产力度,加快规划建设新型能源体系,统筹水电开发和生态保护,积极安全有序发展核电,加强能源产供储销体系建设,确保能源安全。

在大气污染治理以及“双碳”目标压力下,我国居民的取暖方式正变得“百花齐放”,核能供暖、风电供暖、生物质能供暖、地热能供暖等清洁能源供暖方式加速普及。《“十四五”可再生能源发展规划》中明确,2025年太阳能热利用、地热能供暖、生物质供热、生物质燃料等非电利用规模达到6 000万吨标准煤以上。面对既定的“双碳”目标,推动供暖能源清洁化、低碳化已从一道“选答题”逐渐成为“必答题”,我国正在加速探索如何“解题”。

清洁能源供暖,雨后春笋般发展

“不用烧煤了以后,我们把锅炉都当废铁卖了。”山东省海阳市丰源热力有限公司是海阳市供热特许经营企业,该公司生产技术部经理李常科介绍,自核能供暖启用后,该公司原有换热站40吨热水锅炉已经拆除。2021年,依托海阳核电站,我国首个也是最大的商用核能供热项目“暖核一号”二期工程正式投运,供暖范围覆盖海阳市主城区,让20万居民享受到了核能带来的温暖,海阳市也成为我国首个“零碳”供暖城市。

2021年,秦山核电与海盐县签订协议,双方合作开展“浙江海盐核能供热示范工程”,这是我国南方地区首个核能供热工程。建成后的首个供暖季,4 000余户海盐县居民享受到了和北方城市一样的“暖气自由”。预计到2025年,该项目全面建成后,供暖面积将达到400万平方米,基本覆盖海盐主城区和秦山街道、澉浦镇。

清洁能源参与供暖并非近年才有的新鲜事。在2016年底召开的中央财经领导小组第十四次会议上,习近平总书记强调,推进北方地区冬季清洁取暖,关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少,是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。要按照企业为主、政府推动、居民可承受的方针,宜气则气,宜电则电,尽可能利用清洁能源,加快提高清洁供暖比重。随后,清洁能源供暖如雨后春笋般发展。

2018年,国家电力投资集团有限公司于山西省灵丘县投资建设40万千瓦风电供暖项目,成为我国目前建设的最大风电供暖项目。7 000余名易地扶贫搬迁居民享受到了风电带来的温暖。

过去数年间,在内蒙古、黑龙江、吉林等风电资源较为充足的地区,国家电力投资集团有限公司、国家能源投资集团有限责任公司、中国华能集团有限公司等大型能源企业先后投资建设多个风电供暖项目,总装机容量突破百万千瓦。

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核能供暖

“风电供暖需要先将电能转化为热能。”山西灵丘风电供暖项目负责人、国家电投河北公司(雄安公司)晋北区域新能源总站副站长曹孝斌介绍,风电供暖常用的电热转化设备为蓄热电锅炉。以山西灵丘风电供暖项目所用蓄热电锅炉为例,其主要包括电阻丝及蓄热砖。蓄热砖由氧化镁砖和氧化铝砖组成,能够被加热到700 ℃以上并进行储热。除热源不同外,蓄热电锅炉的换热原理和换热流程与传统燃煤锅炉基本一致,因此基础设施可实现共通共用。

除集中供暖外,近年来,清洁能源在分布式供暖中也逐渐扮演重要角色。生物质能作为其中之一,在农村地区散煤替代中发挥着重要作用。

生物质能是秸秆等农林废弃物经专业加工后制成的清洁能源。虽然燃烧过程会释放部分二氧化碳,但从全生命周期来看,其仍然是零碳排放能源,且相比散煤较少产生硫氧化物、氮氧化物等污染物。

随着相关技术不断取得突破,生物质能发展逐渐加速,如上海发电设备成套设计研究院有限责任公司凭借国内首次研发出的黑颗粒高温水洗技术,开发出了移动式绿能颗粒生产装置“秸能一号”,有效破解了生物质能燃料储运不便、价高质低等瓶颈。目前,该装置已在黑龙江省佳木斯市“一区三县”开展供暖散煤替代试运行,预计将在2024年实现佳木斯全市域农村约1 000万平方米清洁取暖散煤替代。

算经济账,更要算生态账

“温暖一座城 湛蓝一片天”,这是海阳市开展核能供暖时经常提到的一句口号,后来这句口号又补充了半句,“少交一块钱”。2021年,海阳核电“暖核一号”二期工程正式投运后,海阳市居民的取暖费不升反降,由过去的每平方米22元降至21元。核能供暖给当地居民带来了看得见的实惠。

取暖费下降背后,是供暖企业省下的真金白银。此前供暖季,当地供暖公司要从河北等地购买至少18万吨原煤,燃煤锅炉配套的脱硫设备等还需额外耗电。不再需要燃煤供暖后,其一年仅耗电量便可减少900万千瓦时。开启核能供暖后,海阳市已将12台燃煤锅炉全部拆除,热力企业改为从核电站购买热源,再利用原有管网输送热源,由此省去了大笔设备、人工、运维等费用,居民取暖成本得以降低。

海盐县居民对此同样有切身感受。此前海盐县枫叶小区取暖主要依靠小区自建的天然气供暖设备,每个供暖季物业向居民收取每平方米46元的取暖费。而在核能供暖覆盖该小区后,其取暖费价格下降为每平方米30元。

居民得实惠,企业同样不吃亏。风电企业开展供暖业务更加看重其消纳“弃风”的价值。由于风电具有较强的不稳定性,通常一定区域范围内的风电存在上网总量限制,即发出的电力并不一定能够全部并入电网,超出限制无法上网的风电被称为“弃风”。风电供暖项目则为消纳“弃风”提供了适宜场景。

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风电供暖

曹孝斌表示,风电供暖项目能为风电企业带来整体效益改善。按照相关规定,风电供暖项目所用电量可以按照一定比例转换为风电场增加的上网电量。以山西灵丘风电供暖项目为例,其每个采暖季可消耗电力约1亿千瓦时,其中可利用电网谷段电力约9 600万千瓦时。

“如果这部分谷段电力全部来自原本的‘弃风’电力,即使按照平价电价计算,增加的这部分上网电量每年便可为电厂增收2 810余万元。”在曹孝斌看来,在风电限电较高的区域,此类项目意义更大,可以显著提升风电利用率,减少限电损失。

清洁能源供暖不仅要算经济账,更要算生态账,生态账比经济账更加亮眼。

山东核电有限公司提供的数据显示,截至2023年1月底,“暖核一号”项目已完成三个供暖季,正在进行第四个供暖季供暖任务,累计对外提供清洁热量381.5万吉焦,减少原煤消耗34.3万吨,减排二氧化碳63万吨;灵丘40万千瓦风电供暖项目,发电及供暖每年可为国家节约标煤28万吨,减排二氧化碳80万吨。

“宜”字当先,不能盲目上马

面对清洁能源供暖这道“必答题”,一系列的“答案”已浮出水面。虽然选择众多,但因地制宜仍然是首要标准。中国工程院院士倪维斗看好生物质能供暖在农村地区的应用。他认为,对缺少集中供暖基础设施的农村地区,生物质能供暖作为分布式的清洁能源供暖方式是更加适宜的选择。

生物质能原料来自于农林废弃物,获取便捷,经专业加工后可直接燃烧使用,无需额外购买设备,具有成本低、使用便利的特性,适于农村地区应用。但倪维斗也强调,生物质能属于分布式能源,应就近利用,一旦运输距离过长,不仅成本提升,其运输过程也会额外消耗大量能源,应因地制宜进行规划。

在集中供暖中应用清洁能源,选择什么样的清洁能源供暖方式同样重要。清洁能源开发受环境因素影响大,不同的清洁能源供暖方式有着显著的区域性。

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生物质能供暖

目前核能供暖的覆盖范围最高可达核电站周边200~300千米,但采用热电联产式的核能供暖机组运行时需大量冷水进行冷却,因此仅适用于部分沿海地区。内陆地区想用上核能供暖,则要寄希望于低温供热堆,如中核集团研发的“燕龙”泳池式低温供热堆已列入吉林省辽源市相关项目规划。

风电供暖则对地区风力资源有着较高要求,尤其看重当地电价成本。“风电供暖项目建设要因地制宜,除风力资源外,还要充分考虑当地峰谷电价差、电成本或供热补贴政策等因素。”曹孝斌提到,目前不同地区对于风电供暖用电价格仍未有统一的政策标准,如部分地区可参照享受居民“煤改电”用电电价,但也有部分地区无相关政策。

展望未来,随着全球各国零碳治理政策的快速推进,我国必将继续加快推进实现可再生能源大规模建设,加大力度发展储能蓄热产业,推广储能蓄热清洁供暖系统零碳改造,清洁能源供暖这片“热土”必将大有可为、大有作为。

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