北京市低碳供热挑战与对策

王忠民 刘大为 北京节能环保中心

在碳达峰、碳中和战略引领下，低碳转型已经成为各行各业发展的主要趋势。供暖行业一直以来是北京市重点耗能领域之一，根据北京市重点用能单位能报数据显示，2021年北京市电力、热力生产和供应领域的重点用能单位能源消耗合计总量为1553.5万吨标准煤，按照统计口径数据，其综合能源消费量（综合能源消费量=能源消耗合计-能源产出、回收利用总量合计）为531.1万吨标准煤，占全市综合能源消费总量的7.5%，占全市工业综合能源消费总量的31.4%。由此可见，北京市热电、供热行业的节能低碳发展对本市碳中和目标的实现具有十分重要的意义。

1 北京市供热现状

“十三五”时期以来，北京市供热行业持续快速发展，供热管理更加规范、科学。经过全行业的不断努力，在安全运行保障、能源结构调整、节能减排、资源整合、行业管理等方面取得显著成果，在促进城乡发展、保障改善民生和保护大气环境等方面发挥了重要作用。

1.1 供热格局体系不断完善

（1）城镇多元供热体系基本形成

2021～2022年供暖季，北京市城镇地区供热面积为9.19亿平方米，与2020～2021年供暖季相比，增长2.68%。其中，热电联产供热2.43亿平方米，占比为26.44%；燃气供热6.33亿平方米，占比为68.88%；新能源和可再生能源耦合供热0.36亿平方米，占比为3.92%；电及其他供热0.07亿平方米，占比为0.76%。详见图1。

图1 北京市热力供应结构图

2021年，全市热力消耗20393.4万吉焦，其中居民生活消费5590万吉焦，占比为27.4%；非居民消费14803.4万吉焦，占比为72.6%。详见图2。

图2 北京市热力消费结构图

北京市基本形成了以热电联产、燃气供热为主导，多种能源、多种供热方式相结合的城镇供热体系。

（2）热电联产供热规模日益扩大

建成以四大热电中心和太阳宫、郑常庄8个热电厂为主力热源，以及7个大型燃气供热厂为调峰热源的城市热电联产供热系统；建成海淀山后、通州运河核心区和昌平未来科学城等区域热电联产供热系统；引进外埠热能进京供热，实现三河热电厂向通州供热、涿州热电厂向房山供热。截至2021年底，全市热电联产供热面积约为2.43亿平方米。

（3）农村地区清洁供热持续推进

北京市农村地区现有村庄3921个，目前有3386个村庄、约130万户实现了煤改清洁能源供热，占村庄总数的86.3%，其中，煤改电（电能利用方式主要为空气源热泵和地源热泵）村庄2111个，约86万户；煤改气村庄552个，约22万户；其他723个村庄通过拆迁上楼实现清洁供热。剩余农村地区全部改用优质燃煤供热。

1.2 供热节能减排扎实推进

（1）燃煤锅炉清洁改造快速推进

“十三五”期间城镇地区共改造燃煤锅炉房415座（不含自管供热锅炉房），涉及供热面积约13005万平方米。其中，分散燃煤锅炉房400座，供热面积约9039万平方米；大型燃煤锅炉房15座，供热面积约3966万平方米。

（2）老旧供热管网改造稳步推进

“十三五”期间改造老旧供热管网约3500公里，其中室外管网约1850公里，室内管网约1650公里，涉及老旧小区约742个、供热面积约6000万平方米。

（3）余热利用建设项目积极推进

郑常庄热电厂循环水余热、昌平未来科学城热电厂和方庄供热厂烟气余热回收项目建成投运，实现余热回收能力65兆瓦；太阳宫燃气热电厂循环水余热利用项目已试运行，设计余热回收能力92兆瓦。其余热电厂、调峰热源厂和区域供热锅炉房也开展了不同程度的设计论证工作。

（4）天然气锅炉低氮改造减排效果明显

北京市在全国率先开展了锅炉低氮改造，为了激励燃气锅炉单位开展低氮改造，北京市制定了覆盖北京市的燃气锅炉低氮改造资金政策。2013年以来，北京市实施低氮改造5万余蒸吨。为此，北京市NOx浓度于2019年之后稳定达标，因氮氧化物二次转化形成的PM2.5浓度随之明显降低。

（5）清洁生产审核工作加快实施

北京市于2021年发布了《清洁生产评价指标体系电力、热力生产和供应业》（DB11/T 1857-2021）地方标准，指导行业企业加快实施清洁生产。截至到目前， 20余家供热企业已组织开展了清洁生产审核，管理节能、改造节能、生产运行节能效果显著。

2 北京市供热行业低碳发展面临的挑战

北京市城市管理委员会于2022年7月发布《北京市“十四五”时期供热发展建设规划》（以下简称《供热规划》），《供热规划》指出，到“十四五”末，北京市城镇地区基本实现清洁能源供热，供热结构不断优化，新能源和可再生能源耦合供热比例达到10%；农村地区深入推进清洁能源改造，基本实现清洁供热。

2022年10月北京市人民政府印发《北京市碳达峰实施方案》，其中的一项重点任务就是“深度推进供热系统重构，坚持可再生能源供热优先原则，推动供热系统能源低碳转型替代，全面布局新能源和可再生能源供热。大力推进供热系统节能改造，充分利用余热资源，逐步建立绿色低碳的热源结构。统筹实施智能化控制、供热资源整合、热网系统重组等措施，提升可再生能源供热比重，持续降低供热系统碳排放。”

对照目标与任务，北京市低碳供热之路仍面临不小的压力与挑战。

2.1 节能减排难度增加

“十二五”以来，北京市大规模开展了燃煤锅炉改造、锅炉低氮燃烧改造、老旧供热管网改造等节能改造工程，有效支撑了供暖行业的节能减排工作，未来节能减排空间逐步收窄，进一步节能减排难度大大增加。

2.2 供热企业水平参差不齐，规范化、智能化、精细化管理水平亟需提高

目前，北京共有1200多家供热公司，3500多座锅炉房。这些供暖公司及锅炉房的水平参差不齐，规模较大的供热企业特别是国有供热企业，在精细化管理、运营管控、节能减排方面优势明显，而规模较小的多数供热企业能效管理水平亟待提高。另外，供热系统优化运行工作仍需继续推进，智能供热技术应用有待加强，通过智能供热实现管理节能的能力与潜力尚需进一步挖掘。

2.3 化石能源比重偏高，低碳发展尚待深化

2021年，北京市非化石能源占能源消费总量的比重仅为12.0%，城镇新能源和可再生能源耦合供热面积3649万平方米，仅占北京市城镇供热面积的3.92%。新能源和可再生能源新技术优先使用意识不强、动力不足，推广应用力度不够，新能源和可再生能源耦合供热的节能减排优势难以充分发挥，新能源低碳供热之路任重道远。

2.4 能效水平需进一步提升

据北京市2022年度重点用能供暖企业能效数据分析， 22家重点用能供暖企业中，2家单位单位面积综合能耗指标不达标，其余的20家企业中，达到先进值的仅1家，达到准入值的12家，仅满足限定值的7家。具体情况见表1。

表1 供暖企业能效对标结果分布情况

由此可见，未达到先进值的21家企业，即相当于占比95%以上的供暖企业具有节能潜力，仅满足限定值或不达标的9家企业，即相当于占比41%的供暖企业具有重大节能潜力。

对22家重点用能供暖企业单位面积综合能耗指标及节能管理制度是否健全情况进一步分析发现，能耗总量在1万吨标准煤以上的供热企业能耗限额指标对标情况相对较好，节能管理制度规范、健全。由此可见，规模较大的企业，节能管理工作相对规范和完善，能源利用效率水平相对较高。

因此，集约化、规模化经营是供暖行业节能低碳高效发展的有效途径。

2.5 基础设施需进一步完善

（1）热计量器具配置不全

天然气、电力计量器具配备完好，但是热计量器具配置不全，导致供暖系统输出或消费者输入的热量无法实现准确计量，精细化管理、精准调控、经济奖惩等等缺少真实数据支撑。

（2）老旧小区供热管网需要进一步改造升级

老旧小区建筑年代久，当时设计规范为一步、二步、三步等级，加上现有管网及重点耗能设备存在破损或老化现象，所以为了保证室内温度，必然需要提供更大的热负荷、消耗更多的能源，造成不必要的能源浪费。通过城市升级改造以及建筑节能改造，可以实现节能和保温的双重目标。

3 节能低碳清洁供热发展的建议

清洁供热是指利用天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、清洁化燃煤（超低排放）、核能等清洁化能源，通过高效用能系统实现低排放、低能耗的供热方式，包含以降低污染物排放和能源消耗为目的供热全过程，涉及清洁热源、高效输配管网（热网）、节能建筑（热用户）等环节。

目前北京市供暖行业已全部实现了能源清洁化利用，在今后的工作中，加强节能管理，加强技术及基础设施升级改造，进一步提高能源利用效率将成为实现供暖行业低碳发展的重中之重。

3.1 扎实推动老旧管网改造

对于使用年限已超过15年的老旧管网，从热源侧、一次网、二次网、住户侧进行安全及节能诊断，排查安全与耗能隐患及薄弱环节，针对性进行系统更换或升级改造，有效防范安全事故发生的同时，全面提升管网能源利用效率。

3.2 积极推进智慧管控供热建设

目前，供热行业普遍未建立数据资产管理体系，信息化管理工作亟待加强。建立智慧化能管平台，能够实现能耗设备设施运行及能效水平全方位实时监控，及时发现设备运行异常、故障以及管理漏洞，能够适时进行相关分析，实施节能措施效果评估等。在此基础上，规范完善节能管理制度，量化运行评价考核体系，不断提高工作效率，不断提升能效水平，降低能源消耗。

3.3 对供热企业进行规模化整合

从对北京市2022年度重点用能供暖企业能效数据分析中得到证实，规模大的供暖企业，制度完善，管理规范，能效水平较高，而规模较小的供暖企业则在这些方面仍存在较大的差距。为此，建议政府相关部门加强引导，对供热企业进行规模化整合与改造，提升行业整体精细化管理水平，提高行业整体劳动生产效率，以取得更好的经济效益和社会效益。

3.4 加大节能新技术应用，加强可再生能源利用

（1）加大余热利用

目前，北京市拥有污水处理厂、再生水厂、垃圾电厂余热等可利用的余热资源，可采用水源热泵、余热回收等技术实施供热。另外，本市数据中心数量多，机房余热资源丰富，加强数据中心余热利用，同样可以实现节能低碳供暖目的。

对于老旧锅炉，通过安装余热回收装置或者更换为高效冷凝锅炉是提升供暖能效的主要方式之一。

（2）采用低峰蓄热等方式供热

采取低谷电蓄热技术、耦合使用太阳能+蓄热等技术措施，一方面降低电采暖使用成本，另一方面，对电网稳定运行产生积极的正面影响。

（3）二氧化碳高效冷热供应技术应用

跨临界二氧化碳热力学循环具有优异的高温制热性能，在北京地区冬季环境条件下，可以稳定制备80℃以上热水，满足居民采暖需求，在功能上可实现对传统燃气热水锅炉的替代。北京冬奥会首次采用天然工质二氧化碳跨临界制冰系统建设冰上竞赛场馆，得到了国际奥委会的认可与赞许。

（4）加强可再生能源利用

采用可再生能源供热，包括地源热泵、空气源热泵、太阳能等多元互补，提高绿色能源利用比例，促进供暖行业低碳转型发展。

3.5 加强政府引导，完善执法监督

加强政府引导，通过开展实施“清洁生产”、“能效对标”“能效领跑者”等活动，树立标杆，提高要求，同时辅以政策激励，建立起供暖行业能效水平不断提升的长效机制。

加大监督执法力度，对于事实清楚的用能违规违法行为，严格执法处理，充分发挥法律法规的利齿作用，督促引导企业将节能管理要求变成企业自我约束的自觉行为。