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2020年7月31日，中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會通過直播形式召開了“供熱百家講壇（四）：中國清潔供熱2025模式與工程實踐”主題會議。

清華大學(xué)教授、協(xié)會城市能源規(guī)劃專業(yè)委員會主任委員付林作了關(guān)于“中國清潔供熱2025及工程實踐”的主題演講。他介紹了“中國清潔供熱2025”模式提出的背景，電廠余熱利用技術(shù)路線演變過程、煙氣余熱回收歷程，近年來“中國清潔供熱2025”的應(yīng)用案例以及效果等?！爸袊鍧嵐?025”近三年已得到迅速推廣，涉及供熱面積超過10億平米。未來，到2050年中國北方城鎮(zhèn)200億供熱面積中有80%采用“中國清潔供熱2025”，相比常規(guī)清潔供熱方案，將會節(jié)能50%，供熱的大氣污染物排放降低80%，綜合成本降低25%。

點我回看

第一個，我們清潔供熱的最終追求的目標是什么？我們國內(nèi)實際面臨兩個問題，一個是應(yīng)對氣候變化，還有一個是我們國家的大氣污染相對還是比較嚴重，比如說霧霾問題，是能源方面的問題，也是供熱需要面臨的嚴重問題。

在這個背景下，我們要鎖定清潔供熱的目標，一就是從環(huán)境上來講要低排放，還有一個是清潔低碳。光有這個目標還不夠，還要在經(jīng)濟性上可行，要低成本，如果把這兩個目標放在一起的話我們該怎么辦？

歐洲現(xiàn)在搞集中供熱的主要還在歐洲，北歐、前蘇聯(lián)這些地區(qū)現(xiàn)在發(fā)展的目標，從能源結(jié)構(gòu)上來講，主要以低碳或者零碳為目標發(fā)展可再生能源和工業(yè)余熱。為了保障能源能夠在供熱里邊能夠運用，他們提出低溫供熱技術(shù)，也就是低溫供水低溫回水，這樣的話能夠高效的低成本的把這些熱量，包括工業(yè)余熱可再生能源的熱量利用起來。

這種低溫供熱的技術(shù)，在我們國家能不能使實現(xiàn)？因為我們城市體量比較大，對應(yīng)的供熱規(guī)模也比較大，在用小溫差的情況下輸送能力問題就得不到解決，因此這種低成本模式就無法實現(xiàn)。所以歐洲的這種模式，在中國現(xiàn)在發(fā)展的趨勢來講，我們國家應(yīng)該有所不同。

實際上這20年來，中國清潔供熱工作一直在努力做著，印象最深的是在2000年前后，我在搞熱聯(lián)產(chǎn)集中供熱的時候，清華力學(xué)系有位老師就提出要采用地源熱泵的形式供熱。延續(xù)到現(xiàn)在所謂的地源熱泵、水源熱泵已經(jīng)20年了，雖然推廣的規(guī)模一直在增長，大家看這個圖就綠色的部分就是我們說的是其他的供熱方式這塊，實際上多數(shù)指的是電供熱電采暖，地源熱泵、水源熱熱泵發(fā)展很慢，總加起來不到5%。

從現(xiàn)在這個圖里面看，電采暖在城市的利用空間還是有限。另外一個途徑就是大概在2000年初開始的煤改氣，國家有大量的政策補貼來做這個事情，用天然氣來供暖這種模式大概是10%~15%。為什么這種模式不能作為一個主流的模式在中國進行大面積的推廣？主要的原因我認為是一個成本的問題。雖然它比煤要要干凈，但它的成本還是很高，我們國家產(chǎn)的氣比較少，大量的需要外采，另外還包括污染問題、冬天缺氣等其他問題。

目前看來仍然還有接近80%是天然氣、燃煤為主的模式。因此我們提出了一種“中國清潔供熱2025”這種模式，這個模式主要目的就是為了圍繞回收電廠和工業(yè)的余熱。

歸納起來5個特征。

第一個特征：低品位余熱利用。包括兩個方面的，一個是電廠的余熱，一個是工業(yè)的余熱。

電廠是燃煤電廠的資源，燃煤電廠在中國無論是現(xiàn)在還是未來相當(dāng)長的一段時間，這種燃煤電廠作為我們國家的發(fā)電的一個重要組成部分是不可或缺的。

大家知道能源革命首當(dāng)其沖的發(fā)電的能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整革命，我想各個大熱力公司也都能深深感受到，現(xiàn)在很多火力發(fā)電廠，包括熱電廠冬天供熱的壓減負荷發(fā)電負荷，為什么壓減，實際上不是因為我們電量需求量減少了，而是我們能源結(jié)構(gòu)調(diào)整了大量的風(fēng)電太陽能上網(wǎng)，擠壓了燃煤發(fā)電的上網(wǎng)，但是這種常規(guī)的火力發(fā)電，對于電力結(jié)構(gòu)來講，它可以承擔(dān)為可再生能源調(diào)峰的這種作用，這個作用是其他的這種可再生能源或者叫新能源發(fā)電是不能替代的。

那么這一部分的電廠的余熱，目前的電廠大概北方地區(qū)裝機容量能夠8億千瓦，就是我北方地區(qū)這些電廠即便卡了一半，只用他的50%，那么這些電廠的這種余熱仍然可以承擔(dān)120億平米的供熱面積，因為我們現(xiàn)在從全全國北方地區(qū)城鎮(zhèn)供熱現(xiàn)在是一百四五十億平米，也就是說這個熱量就完全可以承擔(dān)80%以上的城鎮(zhèn)供熱負荷的需求。

那么除了燃煤電廠，現(xiàn)在還有燃氣電廠、核電廠，還有一些生物質(zhì)的這些電廠、垃圾焚燒電廠等等，加起來完全能夠滿足北方地區(qū)整個城鎮(zhèn)供暖的需求了，這是電廠余熱。

另外還有同樣巨大潛力的是工業(yè)余熱，我們初步的統(tǒng)計很保守的，我們用他3/1的熱用起來也能夠承擔(dān)50億平米，所以這個量是非常大的。

對于電廠余熱這塊，我們率先做出了示范工程，做出了世界大規(guī)模應(yīng)用的這種工程。那么電廠余熱是分了兩塊，一個是汽輪機排的乏汽，另外一個就是煙氣的熱量。

熱電聯(lián)產(chǎn)實質(zhì)上它是一種利用乏汽余熱，表現(xiàn)形式就是汽輪機的抽氣，這是一種常規(guī)的熱電聯(lián)產(chǎn)。但即便這樣受技術(shù)條件的限制，抽氣完之后仍然還有大量的余熱沒有抽完，最開始的時候我們把這些二三十度的余熱，拿管道引到小區(qū)，再用電動熱泵把它提出來，這種模式仍然比打井、用水源熱泵要經(jīng)濟便宜，所以我們就按照這個方式做了一個示范工程，2005年的時候在棗莊一個十里泉電廠，我們在那兒率先有10萬平米左右，應(yīng)用效果還不錯。

到了2006年年底的時候，我們找到一種更好的方式，在電廠用吸收式熱泵，利用它先驅(qū)動一個吸收熱泵，回收一部分的汽輪機的乏汽的余熱，然后把50度升到80度，一份的抽取帶0.7份的余熱，利用吸收熱泵來去加熱熱網(wǎng)，不額外消耗電或其他動力，只需要增加一個吸收熱泵，增加一部分投資就能回收余熱，比直接在電廠上地源熱泵也節(jié)省了成本。

在2008年的時候，在山西省的某一個電廠開始用吸收熱泵的路線來做余熱回收，大概到了2011年之前，這個技術(shù)在若干個電廠進行了實施，包括大型電廠，但是帶來一個問題，在電廠裝吸收熱泵，占地很大，投資也比較大。

到了2012年的時候，華電國際有專家提出要改造汽輪機，換轉(zhuǎn)子來做這個事情，我認為從經(jīng)濟性和能源的功效來講比吸收式熱泵有優(yōu)勢，于是在華電國際的棗莊十里泉電廠做了個135的機組，做了一個光軸改造，也叫換轉(zhuǎn)子。再后來用切鋼技術(shù)把低壓鋼切除，直接把中壓鋼的氣抽出來，不要低壓缸或者極少的是低壓缸，這種技術(shù)比換原子更加進一步。無論是切鋼也好，換轉(zhuǎn)子，如果單純從電廠里面去改造，而不考慮熱網(wǎng)和熱源，不一體考慮的話就不是最優(yōu)的。

相比熱力電廠里邊，電廠的鍋爐出的蒸汽在汽輪機做完之后變成了乏汽，然后上了一臺冷凝完之后最終變成了冷凝水，大概環(huán)境溫度是三四十度，三十度是水再進鍋爐的，它并不是直接就進鍋爐了，因為鍋爐里面的蒸汽的飽和溫度大概都在200多度甚至300多度。進去之后低溫的高溫的一混，它是一種溫差大的損失，為了解決損失，我們采用回加熱，也就是說水進鍋爐之前，要經(jīng)過7級到8級梯級的回加熱上去，每加1段有二三十度的溫差上去，這樣的話實際也減少了換熱的不可逆損失。

用乏汽梯級加熱是未來的發(fā)展方向。這種模式我們從2010年開始所做的這個電廠改造的，凡是經(jīng)過我做的改造工程，無一例外的都是按照這種梯級加熱的思路來做的這種余熱回收。

在2010年，電廠乏汽余熱回收采用梯級利用這種概念在大同第一熱電廠實施了，我們把回水溫度降低到比如四十度以下，在電廠里先經(jīng)過直接換熱，再經(jīng)過一個吸收熱泵，再加一個調(diào)峰的抽汽加熱，三級以上的加熱使整個的效率大幅提高。

后來在云岡電廠也是這么做的。古交電廠就更多，6臺汽輪機梯級加熱，這種梯級加熱的方式，只有傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)的1/3的能耗，徹底改變了傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)，是真正的實踐意義上的一個比較大的突破，已經(jīng)經(jīng)過了多個電廠的實踐驗證。

第二大塊是煙氣余熱，煙氣余熱下一步在十四五期間可能會是發(fā)展的新的熱點重點。

燃氣電廠排煙溫度我們進行過論證，天然氣里邊其實大量的余熱集中在煙氣排放中，因為天然氣是甲烷，燃燒完生成大量的水蒸氣。對于這種煙氣的余熱對天氣來講，鍋爐大概占了10%以上，全是這種水蒸氣的潛熱。而對于燃氣電廠余熱量更大，大概占整個的供熱能力的40%都是這種扔掉的這種煙氣余熱，所以余熱回收意義很大。

我這種發(fā)展歷程不僅是天然氣的，燃煤的也有這問題。以前煙氣余熱回收存在一個什么問題？因為煙氣到一定溫度就會冷凝，會有酸，有腐蝕的問題，這個問題這個一直沒有得到很好的解決。

后來我們覺得天然氣的這種煙氣，必須冷到一定的溫度下才能夠把大量熱量釋放出來，比如天然氣大量的釋放的熱量在40度到50度之間，而我們一般的排煙溫度都八九十度排出去了，熱量是回收不過來，那么回收熱量怎么辦呢？最好是加熱泵。

2000年我們課題組開始走從加熱泵深度回收煙氣的余熱這個路線，從2000年到2002年，我們用熱泵加間壁式換熱器這種模式來去做研究。當(dāng)時承擔(dān)是北京市科委的課題，包括分布式能源天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)，我們節(jié)能樓用的第一個小的發(fā)電機，就是采用這種模式。但是間壁式換熱器腐蝕的問題比較難解決，包括我們在北京南站也做了這種模式，也是有這個問題存在。

直到2012年感覺到熱泵制出來冷水沒有必要再加換熱器換熱，直接和煙氣噴淋接觸就可以了。所以在2012年我們提出用熱泵加噴淋式換熱來解決煙氣的腐蝕問題，同時投資也降下來了，占地空間也省下來了。

所以我們2012年的時候提出噴淋塔直接噴淋加吸收熱泵來去解決天然氣的煙氣余熱回收問題，當(dāng)時完了之后這個項目最早的是在北京市的總后鍋爐房來實施的，項目非常成功， 后來大量推廣，經(jīng)濟性也相當(dāng)?shù)暮谩?/p>

在示范工程影響下，北京現(xiàn)在的四大熱電中心，甚至更多的熱電中心也在按照這個模式做。這樣能夠解決超過3000兆瓦以上的煙氣余熱，北京市大概能夠增加1億平米左右的供熱能力，占相當(dāng)大一部分了。這個項目北京市政府也在推動。現(xiàn)在正在前期過程中，十四五可能會大量的使用煙氣余熱回收這種模式。

2015年，燃煤煙氣的回收。煙氣余熱回收不僅僅解決了清潔供熱問題，而且通過噴淋我們發(fā)現(xiàn)它對凈化煙氣還起到極大的作用。所以十四五期間對于供熱是一個推動，更重要的是將來從環(huán)保上來講意義非常大，已成為主流的煙氣余熱回收模式。

工業(yè)余熱方面，在2015年改委等4部委聯(lián)合發(fā)文推動余熱暖民工程，但并沒有盡如人意。很關(guān)鍵的一點是從技術(shù)來講沒有找到更合理的技術(shù)路線，問題在余熱回收和輸送問題能不能很好的解決。

如何解決？第一個模式是利用大溫差的模式，低的回水溫度先去回收工業(yè)余熱，然后再回收電廠余熱這種串聯(lián)的方式，回收成本相當(dāng)?shù)?。第二種模式?jīng)]有電廠和余熱這種資源條件，沒有他倆相配合這種條件，只有工業(yè)余熱怎么辦？要從城市熱網(wǎng)的參數(shù)上下功夫，和工業(yè)余熱有個銜接。

遷西的有鋼廠在2014年使用了大溫差的理念，仍然還有局限性，鋼廠里面大部分的余熱是品位更低的那些循環(huán)冷卻水，怎么去利用值得下一步探討。

重點就是降低熱網(wǎng)回水溫度這個特征。如果大規(guī)模的實施，前提是熱網(wǎng)回水溫度降下來。

總結(jié)起來，降低回水溫度是多方面的，可以分布式降溫、集中降溫，也可以調(diào)峰和回水溫度相結(jié)合。綜合的考慮該去怎么做？

實際上真正的大幅度降溫是2007年在做實際工程項目中提出的。在天津中心生態(tài)城我負責(zé)做規(guī)劃?？紤]能不能用吸收式熱泵解決問題，我們做了一些簡單熱力計算和分析覺得可行，后來做了示范實驗，利用高溫的120度的熱提高供水溫度，熱力站放完熱之后只有五六十度，那么這個熱量是損失的，高溫120度我們怎么辦呢？利用吸收熱泵把自己回水溫度降下來，全部扔到二次網(wǎng)里面去，來后在江老師的率領(lǐng)下，我們在2017年做了示范工程第一次驗證了可行性。特別要感謝富龍集團。到2019年年初，確認這個事從實踐上是可以實施的。

直到2010年的時候，我們在大同市解決棚戶區(qū)的供暖的問題，提出這個技術(shù)，得到當(dāng)?shù)卣С謱嵤?，?010年下半年才實施這個項目，到了2010年的年底，第一臺135的機組投入運行，2011年1月4號，第二臺投入運行，這是個標志性的。把200多萬平米所有的熱力站都改成了大溫差。 

這里我要闡述一下我本人的一個觀點，應(yīng)該優(yōu)先分散降溫。因為第一是我們分散降溫，是熱力站面對的放熱量的時候，放給二次網(wǎng)，二次網(wǎng)供回水溫度都比較低，降溫的代價比較小，效果也好，能夠溫度降得更徹底。第二個是在末端降溫，不僅可以提高長輸熱網(wǎng)的輸送能力，還可以提高市內(nèi)的一次管網(wǎng)的輸送能力。實在不行還要再做進一步降溫措施，結(jié)合現(xiàn)在的調(diào)峰鍋爐，有蒸汽的地方，比如旁邊電廠聯(lián)合降溫，優(yōu)點是易于實施。缺點是降溫幅度有限，投資代價這方面效果還是不如分散的。

第三個就是長輸供熱。長輸供熱基于三點，第一是大溫差，我們因為我那時候已經(jīng)有大溫差的技術(shù)了。第二是規(guī)模比較大，管徑較粗，因為我們它是因為輸送能力和流量成正比，所以供熱管徑越大，輸送能力也就越大。第三，余熱回收輸送遠了，回收余熱越低了，因為你回收的余熱而不是直接燒沒了，那么它的回收余熱的成本也降低了，這三個方面加在一起就會使得我們供熱和天然氣比起來200公里以上都合適。這是一個結(jié)論。

第四個特征就是熱電協(xié)同。供熱和發(fā)電相互支持，讓發(fā)電能夠參與電力調(diào)峰，我們提出了一種思路有別于現(xiàn)在的熱電解耦。

現(xiàn)在的熱電解耦是什么意思？就是說我們供熱的時候，影響發(fā)電，如果發(fā)電發(fā)不出來就把它發(fā)出的電變成熱。這些模式能夠暫時能夠解決熱電之間的矛盾，但是由于它的效率比較低，不是將來的發(fā)展方向，應(yīng)該有更好的發(fā)展方向。高效的回收余熱加熱電協(xié)同是其中一種模式。

熱電協(xié)同從供熱的角度看是什么概念？熱電協(xié)同，我們專門消納用不了的電來供熱，我們認為它是一種棄掉的風(fēng)電，棄掉的可再生能源電，這個角度來講是零碳供熱概念。

最后一個是燃氣末端調(diào)峰。調(diào)峰是我們大供熱系統(tǒng)所必須的，因為我們從一個項目的經(jīng)濟性分析來講，多種方式要組合，因為熱網(wǎng)是一個重資產(chǎn)，投資比較大，但是它效率比較高，運行成本比較小的一種供熱模式。

如果說在承擔(dān)供熱的同時，重資產(chǎn)在嚴寒期運行折舊會特別高，所以我們組合在一起，用運營成本比較高的燃氣鍋爐，它的投資比較小，運行成本比較高，它去調(diào)峰，這樣的話它就能夠配合起來。整體的經(jīng)濟性是比較好。

當(dāng)然這里您說我這燃氣給調(diào)峰了，燃氣出現(xiàn)的峰誰來給調(diào)，這就要看綜合的一種能源模式，誰的儲存能力強誰來調(diào)峰。

燃氣通過儲氣把它夏天或非采暖季的熱儲起來，冬天的時候調(diào)峰，不光是給熱力調(diào)峰還給溫度調(diào)峰。這種模式現(xiàn)在具備這個條件，很多城市已經(jīng)建起了獨立的燃氣鍋爐房，現(xiàn)在看來運營成本比較高，大家都想接到熱網(wǎng)里面去就具備條件了。

這5個特征就形成了4個改變。

第一個改變，我們用余熱來取代燃煤。從發(fā)展角度來看，未來相當(dāng)長的時間內(nèi)火力發(fā)展仍然會有存在的價值，所以從全國的角度去統(tǒng)一規(guī)劃，把電熱統(tǒng)一進行規(guī)劃，那么這個煤給煤電、氣電、核電等等都產(chǎn)生余熱。我們要定位好之后，我們利用它的發(fā)出電后的余熱來去供熱，這就是低品位熱源。

天然氣來替代實踐證明在現(xiàn)有的條件下可能很困難。余熱利用這種沒有國家的特殊政策支持，很多地方紛紛在接受這種方式，這就說明他的路線的這種合理性。

第二個改變回收余熱我們必須在網(wǎng)上進行配合。用低回水溫度實現(xiàn)由原來的兩級管網(wǎng)變成三級管網(wǎng)的這種模式。

第三個改變，熱力站應(yīng)該是能源站。把它變成降溫的熱力站。講降溫要么供水降溫，要么調(diào)控降溫，熱站變成能源的能源站也可以是集中的，也可以是分散的，但我們覺得分散的更合理，集中的是作為輔助的配合。

第四個改變是熱電氣的協(xié)同多能互補。這個系統(tǒng)靠儲能，儲能是熱網(wǎng)的熱的儲能，和燃氣的氣的儲能。儲能還有實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的或者品位轉(zhuǎn)換的熱泵，儲能熱泵相結(jié)合，實現(xiàn)熱電氣的協(xié)同。

做完之后效果是什么呢？能耗和鍋爐比可以下降50%，污染排放和天然氣比能降90%，實際上和天然氣比起來降90%，10%是什么？主要是燃氣，成本只有和燃煤鍋爐相當(dāng)。從經(jīng)濟性上、能耗上、環(huán)境排放上來講都和其他清潔供熱方式來比，都有非常突出的優(yōu)勢，而且能夠作為一種主流的方式在整個北方地區(qū)進行推廣。

那么這里我們做了一個規(guī)劃，清潔供熱2025的規(guī)劃，全部城鎮(zhèn)都按照這種模式來做。

為了實現(xiàn)這清潔工程2025的模式，這個模式制定了兩個目標，低碳低成本的兩個目標。當(dāng)然剛剛才大家看了，我們這個模式下有三個效果，就是節(jié)能50%，減排了50%，成本和燃煤鍋爐相當(dāng)。如果實現(xiàn)這三個效果，我們要做4個創(chuàng)新，要能源結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、網(wǎng)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，熱力工況的三級網(wǎng)的模式，能源站的取代了熱力站，而是用儲能加熱泵實現(xiàn)熱電氣的協(xié)同。

這幾4個創(chuàng)新具體體現(xiàn)出5個特征，這模式正在逐步在實施在推廣，而且是加速度的往前走，特別是見效的在近五六年之內(nèi)，大家逐步的認可，我希望這個模式能夠全面的實施，為咱們這個行業(yè)實現(xiàn)清潔供熱作出貢獻。這個模式并不是說包打天下，具體的項目還是需要具體的論證分析。

謝謝大家，我的介紹到此為止！