清洁取暖的政策机制、实现途径及发展建议

吴春玲 许娜 苏晶

1 中国建筑科学研究院天津分院

2 中国铁路设计集团有限公司

0 前言

随着社会经济的发展以及人民生活水平的提高，我国取暖规模正逐年增加。截至目前，我国城镇约有120亿m2，乡村约100亿m2建筑需要取暖，总数巨大。从取暖方式上来看，我国城镇中约70%采用集中供暖，而乡村取暖则主要以散煤锅炉为主，无论是集中供暖还是分散取暖，煤炭均是最主要的能源利用形式。相关统计数据表明，取暖能耗已高达建筑总能耗的三分之一以上。

煤的燃烧会产生大量的SO2，NO2，烟尘和粉尘等污染物，因此燃煤取暖是造成中国空气污染的重要原因之一，在一定程度上导致部分城市在冬季出现持续的雾霾天气。研究表明[1]，部分城市各污染物浓度在取暖期均明显高于非取暖期，如表1所示。取暖季的开始会直接导致多种污染物浓度的显著上升，其中SO2增加幅度超过70%，构成中国雾霾主要成份的PM2.5浓度增加将近三成，其影响不容小觑。

表1 取暖城市污染物浓度在取暖期和非取暖期的差异

为在满足居民冬季取暖需求的同时做到节约能源并改善空气质量，“清洁取暖”引起了社会各界的高度重视。党和国家领导人在相关工作会议上强调：“推进北方地区冬季清洁取暖，关系北方地区广大人民群众温暖过冬，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”。2017年政府工作报告中也提出“全面实施散煤治理，推进北方地区冬季清洁取暖”。在国家大力推进清洁取暖的政策背景下，本文梳理了清洁取暖的含义及政策机制，探讨其实现途径，并就其未来的发展提出了针对性的建议，以期能为清洁取暖相关政策、技术提供参考。

1 清洁取暖的含义及政策机制

1.1 清洁取暖的含义

清洁取暖是一项复杂的系统工程，它包含着从热源到末端的整个热量制取到消费的过程。清洁取暖是指采用清洁的热源，高效的实现供热系统全生命周期内低能耗、低排放的一种供暖方式，它涵盖“清洁的热源”、“高效的输配系统”、“高性能的建筑”三个方面。

1）从能源高效利用、污染物超低排放角度，因地制宜的选择合适的清洁能源形式或者采用技术措施使得传统的能源实现低能耗、低排放，均可视作“清洁取暖”。

清洁取暖绝非完全摒弃传统能源的使用，而是要高效、合理的利用能源，实现低污染、低排放。常见的清洁能源主要包含天然气、电能、生物质能、地热能、空气热能等，除此之外，超低超净排放的燃煤热电联产、大型燃煤锅炉也应视作清洁采暖技术之一。相关研究表明[2]，燃煤发电机组若采用燃煤烟气污染物超低排放技术，除尘效率可达到99.8%～99.9%，脱硫效率可达95%以上，NOx脱除效率可达70%～80%，满足“清洁取暖”相关标准。

2）从高效输配系统角度，采用智慧热网技术，实现对整个热量输配过程的智慧调控，减少热量的输送损耗及过量供热，即通过“节流”方式达到“清洁取暖”。

3）从高性能建筑角度，通过增加末端建筑的保温蓄热能力，减少热损失，从而达到“清洁取暖”的目的。

1.2 清洁取暖政策机制

1.2.1 国家政策

在我国“五位一体”总体布局下，先后出台了多项环境及能源发展问题的政策要求及行动计划。加快清洁能源利用，提高能源利用效率，积极发展绿色建筑，推进供热计量等内容从不同方面促进了清洁取暖工作的进一步展开。

表2 国家层面清洁取暖相关政策汇总表

清洁取暖是在国家环境及能源发展总体规划下必然要开展的重点工作。2017年5月，财政部等国家多部委联合发布了《关于开展中央财政支持北方地区冬季清洁取暖试点工作的通知》，支持12个试点城市推进清洁方式取暖替代散煤燃烧取暖，并同步开展既有建筑节能改造，因地制宜，多措并举，从“热源侧”和“用户侧”两方面实施清洁取暖改造。财政支持根据试点城市规模的不同，每年安排5亿元至10亿元不等，以期使试点城市形成示范带动效应，为其他地区提供可复制、可推广的范本，为清洁取暖的全面展开奠定了基础。

从国家政策上来看，国家大力支持清洁取暖工作，并且逐渐从单纯的补贴能源利用过渡到通过试点城市探索因地制宜、多措并举的清洁取暖推进模式。

1.2.2 地方政策

在国家相关清洁取暖政策的指导下，各地方也相应出台了有关的支持政策和具体工作方案。从政策内容方面来说，目前各地清洁取暖工作的展开主要集中在以下几方面：

1）加大热电联产集中供热建设，加快城市集中供热设施建设，提高集中供热普及率。

2）推进煤炭的清洁利用，禁止使用高灰份、高硫份的劣质煤炭。

3）加快清洁能源替代利用，逐步提高清洁能源使用比重。

4）积极发展绿色建筑，新建建筑严格执行节能标准，既有建筑进行节能改造。

5）推进供热计量改革，开展供热系统节能改造，老旧管网改造和热计量系统改造。

为保障以上政策内容的实施效果，各地也制定了相应的目标，并且出台了一定的补贴政策，部分地区的目标及补贴方式可参见表3。

表3 部分地区清洁取暖目标及补贴方式

2 清洁取暖实现途径

2.1 热源

一般来说，在燃煤供暖方式中，热源效率最高是热电联产集中供暖，其次是各种形式的区域燃煤锅炉，效率在35%～85%之间。大型燃煤锅炉的效率高于中小型锅炉，而分户燃煤炉供暖效率最低，可低至15%[3]。由此可知，发展集中供暖，尤其是采用热电联产技术的集中供暖是促进能源高效利用，实现清洁取暖的有效方式。与煤炭相比，天然气、工业余、废热及可再生能源等均属于清洁能源范畴。图1是集中供暖领域清洁取暖热源主要实现途径，图2是家用散煤清洁取暖改造热源主要实现途径。

对于家用散煤清洁能源取暖的技术，表4详细对比分析了空气源热泵，燃气壁挂炉，电采暖，太阳能采暖和移动供热车技术的优缺点，初投资和运行费用等情况。

图1 清洁取暖热源实现途径

图2 家用散煤清洁取暖热源改造技术

表4 几种常见家用散煤清洁能源改造利用技术的对比分析

目前，采用空气源热泵进行取暖，作为农村“煤改电”的一种重要形式，已经在我国北方地区大规模推广。以北京农村为例，在2016年的“煤改清洁能源”工作中，采用空气源热泵的用户比例达到66.78%[4]，如图3所示。

图3 北京市2016年煤改清洁能源设备安装比例

2.2 热网

热网承担着热量输送与分配的任务，热量能否合理高效的输送并分配到用户，与热网的调控能力密切相关。长时间以来，我国对热网的调控重视不足，“大流量小温差”运行现象严重，造成能源浪费。

智慧热网技术是以热源设备、输配管网、热用户设备等组成的物理热网为基础，将大数据、互联网、物联网等先进技术与之结合而形成的新型热网技术，能够实现数据可视化，控制自动化，系统最优化和管理信息化，确保供热系统更加清洁、高效、安全、可靠。利用智慧热网技术，通过监测整个热量供应过程的热耗、电耗、水耗情况，供暖系统运行情况，及时发现异常并处理，根据需要对热网进行调节。再结合气候补偿，变频控制等技术实现最优化控制策略，从而实现按需供热，避免多余的热量供应并减少管网中能量输送过程的损失，使节能最大化。

以天津市北辰区宜白路供热站为例，通过以换热站为节点，对供热系统热网实施气候补偿、变频调节改造，水质处理及管网平衡改造，建立了智慧热网监控平台，相较于改造前，一个采暖季节单位面积热量为 11.49 kWh，节电量为 1.78 kWh/m2，节水量为21.66 kg/m2，直接节约供热能源成本220.76万元，节能减排经济效益显著。

2.3 热用户

热用户为热量的消费终端，降低热用户的需热量能够从需求侧实现节能，除严格执行节能标准外，被动房技术、热计量技术也是热用户处可采用的清洁取暖技术。

1）被动房技术

被动房技术的核心理念就是通过合理的节能设计和施工技术使建筑围护结构性能达到最优化，并通过对自然通风、采光等的充分利用以及余热的高效回收利用等，最终实现舒适的室内环境，最大限度地降低对主动式机械取暖或制冷系统的依赖或完全取消这类设施[5]。

目前，被动房技术已经在河北、天津等地建成了示范性项目，总体来说，采用了被动房技术的建筑项目节能率可达到90%左右，对能源的依赖性大大降低[6]。以中国建筑科学研究院中美近零能耗示范楼为例，2015年示范楼全年总运行电耗为34.2 kWh/(m2a)，其中暖通空调和照明运行电耗仅为21.6 kWh/(m2a)，相对于常规建筑，建筑的隔热保温能力显著增强，建筑末端需求明显降低，从需求侧实现节能，达到“清洁取暖”。

2）热计量技术

当热作为商品，节能建筑安装热计量设备和温控装置后，用户可以自行调控室内温度，充分调动了用户按需用热的积极性，有力促进了节能工作。当前全面推动实施供热计量已成为北方城镇集中供热的总体趋势。

3 清洁取暖发展建议

清洁取暖是在当前大环境下必然要开展的重点工作。从以上分析可知，清洁取暖政策支持力度大，可用技术手段多，具有良好的开展基础。但现阶段清洁取暖工作尚未形成完善的工作体系，仍有许多问题亟待解决。

1）统筹考虑从热源到末端全过程清洁化

目前发布并实行的有关清洁取暖的政策中，主要的侧重点都放在了“煤改清洁能源”即热源上，对取暖过程其他部分的清洁化改造有所忽略。建议统筹考虑，对取暖从热源到末端的全过程进行清洁化改造。热源处采用清洁高效的能源系统，热网配备智慧的监测管理系统，末端通过节能改造提升建筑物性能，多方面并重，多措并举，全面提升清洁取暖的效果。

2）建立健全清洁采暖相关标准体系

目前仅有天津市出台了关于清洁能源替代家用散煤供暖的技术导则，大部分地区清洁取暖的实施过程缺乏技术性的指导，难以保证技术实施的质量。根据清洁取暖工作的特点，应从新建及改造两个方面给出相应的规范、标准、技术导则、实施细则等，加强清洁取暖工作开展的规范化，提高项目实施质量。

3）建立集清洁采暖前期规划，过程管控和目标考核为一体的政策机制

现阶段对清洁取暖项目的前期规划和目标考核较为模糊，仅仅考核完成的“量”上，而未实质性的评估考核其“质”，未将改造后空气质量的改善情况作为量化的评估验收指标。在现有的模式下，清洁取暖工作的参与企业只要完成了项目的实施工作，就算是完成了项目，对实际效果不负有具体责任，保量但不保质。

建议清洁取暖有关项目实施之前，要对实施的内容，预期达到的效果有具体的规划，论证在进行清洁取暖改造后能源节约，环境效益以及取暖效果等方面所能达到的具体效果，并在规划的基础上有条理的开展清洁取暖的实施工作。在实施完成后，通过对设备实际运行中能源消耗、污染物排放、制热效率、居民室内温度等进行测试，从多方面、多角度进行效果评估，建立“先规划、再实施、后评估”的机制，切实落实和保障清洁取暖改造效果。

4）建立对清洁取暖全生命周期的技术评价体系

我国目前对清洁取暖工作重视程度极高，设备更换、线路改造给予补贴，电取暖电价给予优惠，能源供应保证充足，取暖效果能够在很大程度上得到保证。但随着时间的推移，当补贴政策不再执行，居民能否承受得起清洁取暖的费用，设备运行效率、能源供应能力是否一直能够满足居民取暖要求，都将影响着清洁取暖技术的实际使用情况。

因此，必须要增强对清洁取暖技术全生命周期的应用效果评估。在技术方案确定时，需从适用性、经济性、节能减排效果、取暖能力、能源供应情况等多方面对技术在其使用的全生命周期内的效果进行考虑，因地制宜选择合适的清洁取暖技术，避免出现某些清洁取暖项目实施后仅是“昙花一现”情况的发生。