又是一年取暖季,又是一年保供時。近年來,面對復雜嚴峻的國內(nèi)外形勢和諸多風險挑戰(zhàn),我國能源綠色低碳轉型面臨更復雜的形勢,能源安全被提至更為重要的戰(zhàn)略高度。供熱能耗在我國能源消費結構中占比較大,供熱安全是能源安全的重要內(nèi)容。
供熱系統(tǒng)目前普遍存在化石能源熱源占比高、熱力平衡調(diào)節(jié)困難、過量供熱及供熱不足并存、系統(tǒng)靈活性不足、管理粗放、智能化水平不高、無法根據(jù)實際天氣變化及具體需求靈活調(diào)節(jié)等問題,導致供熱煤耗較高,能源浪費嚴重。為加快構建新型能源體系,供熱行業(yè)應充分重視系統(tǒng)節(jié)能降碳,全面提升供熱系統(tǒng)能效與智能化水平、加快推動傳統(tǒng)供熱向現(xiàn)代供熱的轉變,構建安全低碳、清潔高效、經(jīng)濟智能的新型智慧供熱系統(tǒng),助力全社會碳達峰碳中和。
為貫徹落實《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》等相關要求,全面提升供熱系統(tǒng)能效,保障熱力安全穩(wěn)定供應,確保群眾溫暖過冬,2023年以來,國家發(fā)改委明確將北方地區(qū)冬季供暖用煤全部納入長協(xié)體系保障,并會同住建部等部門相繼出臺完善城鎮(zhèn)集中供熱價格機制以及深化供熱計量改革等相關意見,加快推動供熱行業(yè)高質(zhì)量、健康可持續(xù)發(fā)展。
供熱行業(yè)是新型能源體系的重要組成
建設新型能源體系要統(tǒng)籌好安全與發(fā)展,統(tǒng)籌好保供與轉型,統(tǒng)籌好管好與放活,在多目標、多約束、多變量下解好新能源可靠替代的“多元方程”,實現(xiàn)“謀全局”與“謀一域”“謀一世”與“謀一時”的有機統(tǒng)一,處理好系統(tǒng)與局部、長時與瞬時的協(xié)調(diào)有序,依靠創(chuàng)新驅動,在源—網(wǎng)—荷—儲全環(huán)節(jié)共同發(fā)力,形成降碳、減污、擴綠、增長協(xié)同發(fā)展的新局面。當前,建設新型能源體系仍面臨著新能源發(fā)電可靠替代尚未形成、新能源供需在時空上不平衡矛盾突出、新能源消納壓力加大以及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行難度增強等諸多挑戰(zhàn)。隨著終端電能消費比重不斷提高以及極端天氣頻發(fā),全國最高用電負荷增加明顯,2023年比2022年預計增加8000萬千瓦至1億千瓦。
供熱/冷已成為冬/夏尖峰負荷的主要成因。根據(jù)全國各地負荷特性分析,供熱/冷是近年來最大負荷持續(xù)快速攀升的重要原因,對最高負荷增長的貢獻率接近 50%,部分地區(qū)降溫/采暖負荷占最大負荷比重已超過 1/3。根據(jù)《中國電力發(fā)展報告2023》,2022年夏季全國空調(diào)負荷最高約為4億千瓦,同比增長6000萬千瓦,空調(diào)負荷增量占負荷總增量的80%;北京、上海、重慶等大城市空調(diào)負荷占比已超過50%,長江流域多個省份占比也超過40%,并不斷提升。2022年迎峰度夏期間,全國平均氣溫每升高1℃,全國電力負荷增加約3500萬千瓦;迎峰度冬期間,全國平均氣溫每降低1℃,全國電力負荷增加約800萬千瓦。而隨著電供暖比例增加,冬季負荷對氣溫敏感性會不斷增加。尖峰負荷具有規(guī)模大、持續(xù)時間短、出現(xiàn)頻次少等特點,僅靠新增電力可靠裝機(疊加容量電價機制)滿足尖峰負荷不斷增長,無疑是系統(tǒng)成本最高的方式,需充分調(diào)動冷熱負荷積極參與需求側響應以及發(fā)展儲熱(冷)削峰填谷更為經(jīng)濟地滿足尖峰負荷需求。因此,未來冷熱負荷必需充分參與電力市場。
供熱行業(yè)是能耗雙控和能源轉型難度較大的領域。供熱行業(yè)是高能耗高碳排放行業(yè)。根據(jù)清華大學建筑節(jié)能中心數(shù)據(jù),我國北方城鎮(zhèn)供暖能耗超過2億噸標煤,碳排放量約5.5億噸,占建筑碳排放的26%,占全社會碳排放總量的5.7%,供熱行業(yè)節(jié)能降碳對全社會碳達峰碳中和具有重要意義。而在能源結構上,我國北方地區(qū)冬季供暖近六成依靠化石能源,其中以清潔燃煤集中供暖為主,占比約40%,天然氣供暖次之,占比約18%,電供暖占比不足10%,可再生能源(以地熱和生物質(zhì)為主)、余熱等其他熱源僅作為補充。嚴寒地區(qū)如東北三省城鎮(zhèn)地區(qū)基本全部依靠清潔燃煤集中供暖(占比約96%),在保障供熱安全前提下,受氣候環(huán)境、資源稟賦及技術適用性等條件限制,綠色低碳熱源大規(guī)模推廣困難。
熱力系統(tǒng)為電力系統(tǒng)安全調(diào)節(jié)提供巨大緩沖池。電與熱在平衡、穩(wěn)定、儲存等特性上具有較強互補性,電能難以大規(guī)模儲存,電力系統(tǒng)發(fā)輸配用需要實時平衡,而熱能容易大規(guī)模存儲,熱力系統(tǒng)具有很強的熱惰性。相比儲電,儲熱(冷)實現(xiàn)了能源更低成本(儲電的1/5-1/10)、更大規(guī)模(可實現(xiàn)數(shù)天-季節(jié))、更高安全存儲且能直接簡單利用。在我國能源體系中,熱網(wǎng)系統(tǒng)是具有數(shù)億噸標準煤量級的能量“存儲池”“緩沖器”,可儲存能量相當于目前抽水蓄能總的儲能能力的一半。熱力系統(tǒng)通過自身數(shù)字化、智慧化升級建設,增強可觀、可測、可調(diào)、可控性能,能夠極大促進新型電力系統(tǒng)的整體優(yōu)化,為新能源消納騰挪時空,進而提高國家能源安全保障能力。
新型智慧供熱系統(tǒng)的內(nèi)涵
狹義的智慧供熱主要是供熱系統(tǒng)自身的升級優(yōu)化,是指以供熱信息化和自動化為基礎,在現(xiàn)有集中供熱管網(wǎng)體系下,對“源-網(wǎng)-站-戶”各環(huán)節(jié)進行智慧化升級改造,并通過智慧供熱平臺的綜合調(diào)節(jié),實現(xiàn)系統(tǒng)全過程的信息互聯(lián)、供熱調(diào)控的智能決策、基于模型和數(shù)據(jù)的科學決策。
新型智慧供熱或廣義的智慧供熱是在建設新型能源體系和構建新型電力系統(tǒng)的戰(zhàn)略統(tǒng)籌下,供熱行業(yè)要做到“向內(nèi)看”“向外看”的轉型升級,做好“源—網(wǎng)—荷—儲”全域協(xié)同、熱力系統(tǒng)與電力系統(tǒng)協(xié)同、計量與調(diào)控協(xié)同。
新型智慧供熱以節(jié)能降碳、提升供熱安全保障能力為主要目標,以供熱信息化、自動化和數(shù)字化為基礎,通過新一代信息技術與供熱系統(tǒng)“源—網(wǎng)—荷—儲”全過程的深度融合,實現(xiàn)按需供熱和精準供熱。其范疇涵蓋推進煤電供熱改造、供熱管網(wǎng)節(jié)能降碳改造、建筑節(jié)能改造,推廣多能互補、大數(shù)據(jù)調(diào)控調(diào)度系統(tǒng)及平臺、供熱計量,協(xié)同推進節(jié)能、減污、降碳、擴綠,全面提升供熱系統(tǒng)安全高效、綠色低碳水平,保障居民清潔溫暖舒適過冬。
構建新型智慧供熱是供熱行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要途徑,其可以解決居民用戶冷熱不均、過冷過熱等問題,實現(xiàn)精準供熱和按需用熱;對于供熱企業(yè),平均節(jié)能率超過20%,可顯著降低供熱成本,提高供熱能力,增加供熱面積,提升供熱安全保障能力和精細化管理水平;對于地方政府,可顯著降低財政補貼壓力,提高能耗和碳排放管理水平;對于全社會,可顯著節(jié)約能源和減少碳排放,對于保障能源安全、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標意義重大。
供熱計量調(diào)控是構建新型智慧供熱的必要環(huán)節(jié)。源—網(wǎng)—站—戶各環(huán)節(jié)物料、熱量、電耗、壓力、溫度等參數(shù)的計量,是供熱系統(tǒng)調(diào)控、能耗雙控及碳排放雙控的基礎,供熱計量對構建新型智慧供熱系統(tǒng)具有基礎性、戰(zhàn)略性和支撐性的作用。據(jù)統(tǒng)計,熱力系統(tǒng)中戶端熱損失占整個供熱流程的70%以上,主要原因是戶端缺乏有效的技術裝備進行精確的熱量計量,導致供熱系統(tǒng)無法實現(xiàn)精細化調(diào)控和閉環(huán)控制。因此,未來解決戶端的精細化調(diào)控,打通系統(tǒng)“最后一公里”至關重要。供熱計量并不等同于狹義的計量收費,供熱節(jié)能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)節(jié)能,尤其是二次網(wǎng)至末端為主,供熱計量核心在于采集并提供必要的調(diào)控數(shù)據(jù),是智慧化的數(shù)據(jù)基礎,而按供熱計量收費僅是收費模式問題,旨在促進行為節(jié)能,在節(jié)能方面貢獻有限,長期看,隨著建筑節(jié)能水平不斷提高,供熱能耗水平和供熱成本不斷降低,居民會優(yōu)先選擇計量收費模式,并且兩部制熱價有利于疏導供熱成本,建立更科學的供熱價格形成機制。
熱-電協(xié)同是源網(wǎng)荷儲一體化的重要舉措。電能替代是終端能源消費環(huán)節(jié)發(fā)展趨勢,預計2060年電能終端消費占比達到65%以上,年均提高約1.0個百分點,“十四五”期間電能替代新增用電量達到8000億千瓦時以上,年均電能替代量在1500-2000億千瓦時。熱力系統(tǒng)具有較強的熱惰性,電供熱設備具有較快的響應速度,能夠適應新能源波動性特點,對于終端用熱場景可代替儲能電池滿足電力調(diào)峰需求和實現(xiàn)熱電解耦。因此,供熱(冷)負荷可作為可調(diào)節(jié)負荷充分參與電力調(diào)峰調(diào)頻,為新能源消納提供負荷空間,尤其供熱(冷)負荷與風電(光伏)在季節(jié)、日內(nèi)的出力特性具有較好匹配性。
供熱行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的政策建議
推動新型智慧供熱系統(tǒng)建設,一方面,從全局看,按照綜合節(jié)能率15%-20%、平均供熱能耗12kgce/m2、系統(tǒng)建設投資強度15元/m2以及目前標煤價格進行粗略測算,假設城鎮(zhèn)集中供熱面積全部改造,則每年可節(jié)約3000-4000萬噸標準煤,減排二氧化碳7500萬-1億噸,總投資約2000多億元,靜態(tài)投資回收期約6-7年,社會和環(huán)境效益較高,經(jīng)濟性對大部分企業(yè)吸引力偏弱,需要政府發(fā)揮一定引導作用;另一方面,大部分熱力公司近幾年面臨較大熱價倒掛問題,經(jīng)營較困難,投資能力較弱并缺乏融資渠道。
構建新型智慧供熱系統(tǒng)是一項系統(tǒng)工程,既要著力解決供熱企業(yè)能源短缺、成本難疏導的問題,完善價格及成本疏導機制,做好保供工作,又要加強頂層設計,做好系統(tǒng)謀劃,強化政策引領,加快推動供熱行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
(一)加強能源供給保障能力
建議加強供暖用煤、天然氣供應和儲備能力,不論企業(yè)規(guī)模和性質(zhì)將北方地區(qū)民生供暖用煤全部納入長協(xié)體系保障,嚴格落實“3個100%”,強化監(jiān)管核查,確保履約率兌現(xiàn)率,妥善應對極寒天氣、斷供棄供等特殊情況,確保群眾取暖不受影響。
(二)建立多能互補協(xié)同機制
熱源側推廣多能互補系統(tǒng),推進熱電聯(lián)產(chǎn)機組靈活化、耦合化、低碳化轉型,因地制宜推廣生物質(zhì)、各類新型余熱、電供熱等低碳供熱技術,實施“新能源+供熱”模式,建立“政府—電網(wǎng)—新能源企業(yè)—用戶”的四方協(xié)作機制,采取電量市場化交易和差別化輸配電價,實現(xiàn)“政府要綠、企業(yè)要利、居民要暖”的多贏局面。
(三)完善供熱成本疏導機制
堅持城鎮(zhèn)集中供熱是保障性民生工程的基本定位,堅持價格補償和財政補償相結合,理清企業(yè)、政府、用戶的責任,各環(huán)節(jié)“市場的歸市場,政府的歸政府”,由“暗補”變“明補”;盡快研究建立供熱價格形成機制,健全政府投入機制,確保熱價在合理區(qū)間內(nèi)聯(lián)動,保障熱力安全穩(wěn)定供應。
(四)強化技術裝備研發(fā)創(chuàng)新
鼓勵技術創(chuàng)新和基礎研發(fā),加快先進供熱計量調(diào)控技術和智慧供熱系統(tǒng)解決方案推廣應用,完善相關技術標準體系,推廣新一代全功能、長壽命、低成本、易安裝維護的戶用及樓宇熱計量和調(diào)控集成裝置,開展項目示范試點工作,形成可復制可推廣的方案。
(五)因地制宜推動供熱計量
堅持“分類施策、有序實施、保障安全”的原則推進供熱計量工作。
一是強化計量調(diào)控,注重節(jié)能實效,實際效果要達到供熱系統(tǒng)平衡、計量和室溫調(diào)控的要求。
二是堅持分類施策,優(yōu)先分戶計量,戶用熱量表反映的每戶的流量、溫度和壓力是智慧供熱控制到戶所需要的關鍵參數(shù),是解決末端水力失衡、居民冷熱不均和過供欠供問題以及未來參與碳市場、適應新型能源體系的重要支撐,對既有建筑的供熱計量改造,要因地制宜,分步實施,具備安裝條件且達到平衡調(diào)控要求的安裝戶用熱量表和戶用調(diào)控裝置。
三是推廣計量收費,促進行為節(jié)能。鼓勵新建建筑和具備條件的既有建筑實行供熱分戶計量收費,尚不能滿足分戶計量條件的既有居住建筑,可以按樓棟進行計量,按面積分攤。
(六)多措并舉拓寬資金來源
一是建議將新型智慧供熱項目納入國家節(jié)能降碳、老舊小區(qū)改造等中央預算內(nèi)資金支持范圍和地方政府專項債券支持范圍,鼓勵符合條件的供熱基礎設施項目發(fā)行REITs產(chǎn)品。
二是建議政策性金融機構將新型智慧供熱項目納入城市更新項目給予低利率貸款支持。
三是鼓勵政府引導基金、央企產(chǎn)業(yè)基金、基礎設施建設基金及其他社會資本投資供熱節(jié)能項目,推動供熱節(jié)能改造獲得的能耗指標參與地方用能權市場交易。
(作者系中國中小企業(yè)協(xié)會清潔供熱產(chǎn)業(yè)委員會秘書長、教授級高級工程師)