新时期我国可再生能源清洁供暖发展研究

杨童童

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064）

入冬以来，北方开始长达四个月的供暖季，大量因采暖排放的烟气给空气造成严重污染。冬季供暖，经历了从各家烧煤到区域性集中供热，从燃煤锅炉到烧天然气，每一次转变，给大气环境带来明显的变化。近年来北方雾霾天气加重，这迫使人们加速寻找更加清洁环保的供暖方式，以达到既能保证能源高效利用、不给环境造成污染，又能让室内达到舒适的居住环境。现在我国正在大力发展北方地区冬季清洁供暖，通过采取煤改气、燃煤机组改造等方法减排，除此之外，风电能、地热能、生物质能等可再生能源广泛受到关注，可再生能源清洁供热模式随之蓬勃兴起。通过对我国可再生能源供热的现状进行分析，对关键问题及解决措施提出探讨，以期推动清洁供暖的发展。

1 风电供热

1.1 风电供热现状分析

我国风力发电量在全世界排名首位，风电是国家电源的重要支柱，然而大规模风电消纳问题依然亟待解决。我国风力资源分布不均，三北地区（华北、东北、西北）与东南沿海区域相比，风力资源更为丰富，然而电力需求量却较小，因而造成供需不匹配，电力需送至远处负荷中心，电力就地消纳难度高，导致弃风限电问题[1]。风电供热为间接热能利用，当冬季电力负荷低谷时，将富余的风电消纳，通过中间介质电网实现供暖，一方面能够降低燃煤污染，另一方面能够有效缓解弃风限电现状，并且具有边际成本低的优点，后期运营费低[2]。从2011 年开始，我国不断推进风电供热，要求黑龙江、内蒙古、新疆等地针对风电清洁供暖编制年度工作方案，这体现国家对发展风电供热的重视。经国家批复，内蒙古将增加风电供暖面积470×104m2，而且吉林、新疆、河北等地均已规划上百万平方米风电供暖面积，如图1 所示。

1.2 关键问题及解决措施

图1 风电供热

风力发电技术目前亟待解决的问题是对单机容量进行扩容，虽然随着技术发展单机容量已从之前的600kW 增至1500kW，但依然难以满足发电需求，此外发电机组需要进一步提升其稳定性和安全性，保障运行效率[3]。因此，应不断加强风力发电技术的研究，增加单机容量，优化运行性能，来支持风力发电需求，提高发电效率。最初多采用定桨距恒速恒频风机，然而风速发生变化时其桨距角无法随之调节，以致风能利用率偏低；随着风电技术发展，为最大限度捕获风能，变速恒频发电机组逐渐代替恒速恒频机组，风速变化时此类机组可自动调节风机转速至最佳转速，提高发电效率。此外机组多使用脉宽调制技术，一方面能减少开关损耗；另一方面能调节功率、抑制谐波，进一步提高效率[4]。此外，须因地制宜选择经济合理的风电供热方式，经学者研究表明，使用电锅炉无蓄热供暖时，供热面积大于10×104m2，电极锅炉系统比电阻锅炉造价低；地区采用峰谷平电价时，使用蓄热系统能节省运行电费，当下我国水蓄热应用广泛，技术较为成熟，方便运行和维护，而固体蓄热的应用仍然在探索中，考虑到经济性与系统可靠性，峰谷平电价地区建议使用电锅炉+水蓄热方式供热[5]。

2 地热能供热

2.1 地热能供热现状分析

地热供热通常衡量资源环境与需求来钻凿地热井，地热水通过泵站提升，随后由地热管网送至供热站，于站内地热水和供暖循环水产生热交换，供暖循环水吸收热量并温度升高，然后通过供热管网供给热用户使用，地热尾水温度降低，随后将其回灌。据统计，我国地热资源年可开采量折合标煤为26 亿t，热能直接利用等效装机容量达2250×104万kW，排名世界第一。其中中低温水热资源集中在华北、苏北、松辽等地，年可开采量折合标煤为18.65 亿t；高温水热资源主要集中在川藏、云南等地[6]。可再生能源供热中，地热具有独特的优势，其分布广泛，供应稳定，不受气候和季节等因素制约。国内外浅层和中深层地热供暖均有成功实践，目前我国北京、天津、河北等地已经发展一定规模的地热，直接集中供热。河北雄县超过95%的供暖均为地热，代替传统的燃煤锅炉，具有环保、安全、清洁的特点，由此创下华北首座“无烟城”，当下该模式正不断向各大城市以及农村推广，如图2所示。

图2 地热能供热

2.2 关键问题及解决措施

地热能开发前期勘察工作繁重，且地热井工艺和设备投资较高，故而前期耗资多，致使项目建设及投资回收期较长。此外，我国大部分区域目前存在地热勘查不成熟的问题，这给开发带来难度，致使钻井风险高，成功率降低，带来经济损失。因此需进一步扩大地热勘察的深度和广度，以期明确资源分布，为科学合理地开发部署奠定基础，同时加大技术创新，建立健全的规范，降低生产成本，增加其效益。此外，地热能与其他可再生能源不同，它具有特殊属性，属于矿产资源，其勘查与开发需依照《中华共和国矿产资源法》等进行，从管理层面来说涉及发改、住建、环保、水利、国土等部门协同作用，而这需要健全的管理体制来保障，中央和地方政策法规将进一步完善。

3 生物质能供热

3.1 生物质能供热现状分析

生物质能为全球第四大能源，仅次于煤炭、石油与天然气，其开发利用能够促进能源结构绿色转型。我国幅员辽阔，生物质资源丰富，农作物秸秆、稻壳等均可能源利用，具有量大价低的优点，且氮、硫含量低，减少了NOX和SO2等燃烧产物的污染，并且烟尘较少。当下生物质应用发展势头良好，技术相对成熟的有生化、物化转化和直接燃烧[7]。伴随着我国《北方地区冬季清洁取暖规划》的实施，生物质能巨大的开发潜力受到关注，目前已逐步推广生物质锅炉替代燃煤锅炉供热，具有良好的生态环境效益，另外，我国现在正努力发展生物质热电联产，以期推进生物质能供热的利用。

3.2 关键问题及解决措施

生物质能为独一无二的零碳燃料，截至2020 年其总量折合标煤可达到7 亿～8 亿t，燃烧产物污染小，然而其推广依然存在一系列问题。首先，生物质能供热和煤改气等相比，政策补贴支持优势不足，监督机制尚且不够完善；其次，从实践上来讲，生物质经加工方可使用，其收集和储存增加成本，而且炉具的质量影响其完全燃烧；此外，生物质原料供应具有季节性，缺乏保障性，其成型燃料成本和石化能源相比没有价格优势，这也限制了其推广[8]。推进生物质能清洁供暖，要统筹资源，做好区域规划，加大政策扶持力度，并完善监督和评估体制。鼓励生产规模化，建立收储运连接体系，以此降低生产、储存和运输成本；探索政府统一收购、PPP 模式等，推动生物质产业化发展。

4 结语

随着近年来北方雾霾日益加剧，国家坚持走可持续发展道路，大力发展可再生能源清洁供暖，一方面降低环境污染，另一方面可以使能源得到高效利用，满足居民日益增长的需要。推广可再生能源供暖，应根据实际情况因地制宜，结合技术和应用潜力制定发展路线，完善政策方针，不断改进技术，建设新技术应用示范工程，加大宣传推广，提高实施质量，提高能效，使清洁能源在市场具有竞争力，从而推动清洁能源产业化发展。