城镇供热系统的碳中和路径

江亿清华大学建筑节能研究中心·为什么要低碳发展?目前国内外形势，低碳的目标·什么是碳中和?实现的路径：先确定未来，再研究路径·电动热泵作为主要热源，全面实现电气化·热电联产余热作为主要热源，继续集中供热碳中和是新时期发展的重大战略·传统能源系统面临的三大问题·彻底改变能源结构是解决问题的根本途径·由燃煤、燃油、燃气的能源结构变为零碳能源·零碳能源：水电、风电、光电、核电和生物质能·彻底摆脱对化石能源的依赖，实现能源安全和可持续·由依靠燃料—燃烧—热力—发电；转为电力——热力；再无污染·无二氧化碳排放，解决气候变化问题国家的能源转型战略·能源的四个革命和一个合作(2014)·能源技术革命·加强能源领域的国家命际合作·2030年碳达峰，2060年碳中和给出了能源革命的目标和时间表■·火电：目前12亿kW,4.8万亿kW;未来6亿kW,1.5万亿kWh未来的电力的季节差·冬季枯水期，水电功率不到夏季40%·冬季太阳日照时间短，光伏日发电量不到夏季一半·目前煤电为主时：冬季电力过多，夏季不足；夜间电力过多，白天不足·未来零碳电力时：冬季电力不足，夏季过多；夜间电力不足，白天过多年补电量(火电发电量燃料成本(亿元 电量风光水核与现有用电需求16000000上0——可再生+核电一负荷曲线·储氢：夏季发电制氢，储氢，冬·冗余：按照冬季需求布置风电、使用；投资过大·保留部分火电，(6亿kW)冬季解决冬夏季节差的几种方案·加大风电、光电装机容量，冬季采用热泵供热：·采用储氢方式跨季节蓄能，冬季用热泵供热·在冬季利用火电发电，采用CCS回收和储存利用二氧化碳000亿Nm3燃气，1.5亿tce燃煤未来的北方供热热源·6亿kW的余热取5亿kW,可为160亿平米建筑提供30·在用燃气在末端调峰，160亿Nm3燃气即可满足要求·多种电驱动热泵·工业低品位余热·中水水源热泵·垃圾焚烧炉基于电厂余热的水热联产技术阜断沈阳市阜断沈阳市北京市·零能耗海水淡化北京市鲜场布②建市要增州市鲜场布②建市要增州市水·水移城·1亿kW移城方市方市基于电厂余热的水热联产技术·目前这在山东海阳核电站搭建第一个小型示范系统.现在已投入试运行·如果能建设大型跨季节储热装置，使这一系统全年运行，则可全年提供淡水，全年的热量都可得到利用。1亿kW核电可年产100亿吨淡水，为100亿平米建筑供热·成本可降低到“南水北调+热电联产”的50%,总投资1万亿(不含核电投资)·这将为我国北方沿海地区彻底解决水资源问题、零碳供暖问题提出全新的思路供热汽轮机供热热淡水海水淡化热淡水海水淡化我国北方城镇零碳供热的基本思路·开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热，通过海水淡化制备热淡水，实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离；通过建设若干个大型跨季节蓄热装置，可利用沿海各类余热供热80亿平米装置和全部回收余热，为80亿平米建筑供热·部分钢铁、有色、化工产业和垃圾焚烧等，也可供热10亿平米，也应该建立跨季节蓄热装置，充分利用全年排放的余热·对于30亿平米难于连接集中热网的建筑，通过多种电动热泵方式供热：集中的中水水源、中深层地源，浅层地源，以及分散的空气源，严寒地区也可以采用直接电热我国北方城镇零碳供热的基本思路·开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热通过海水淡化制备热淡水实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离；通过建设若干个大型跨季节蓄热装置，可利用沿海各类余热供热80亿平米装置和全部回收余热，为80亿平米建筑供热·部分钢铁、有色、化工产业和垃圾焚烧等，也可供热10亿平米，也应该建立跨季节蓄热装置，充分利用全年排放的余热·对于30亿平米难于连接集中热网的建筑，通过多种电动热泵方式供热：集中的中水水源、中深层地源，浅层地源，以及分散的空气源，严寒地区也可以采用直接电热实现未来零碳供热的核心技术·跨季节蓄热技术：收集水热联产余热、垃圾焚烧余热，工业余热·降低回水温度的技术：各种热源方式都需要尽可能低的回水温度·高效回收各类低品位余热的技术：实现未来零碳供热的核心技术·建筑保温和减少冷风渗透，进一步降低热需求：从0.35GJ降到0.3GJ·楼内大流量小温差，实现不同房间冷热均匀·实现供水温度分栋可调，避免不同楼之间的冷热不均已研发出的系列吸收式换热器Q水温/℃时间0充分回收利用热电厂余热的技术汽轮机汽轮机热淡水·电厂余热通过海水淡化实现水热联产热淡水海水海水充分回收利用热电厂余热的技术汽轮机汽轮机·电厂余热通过海水淡化实现水热联产海水海水●未来的热电厂一定要按照“以电定热”模式运行实现碳中和供热目标的路径·明确未来目标，面对最终目标逐年逼近·先改为燃气供热?现改为电供热?再上一批锅炉?都与未来目标不符·实现碳中和供热目标的四大任务·楼宇式换热站或楼宇式吸收式换热实现碳中和供热目标的路径·节能改造：与当地政府配合、协调，在绿色金融支持下分步实施·降低回水温度的改造：·热源的进一步开发和余热的深度回收·管网规划和改造实现碳中和目标需要的政策机制·热量计量方式：计价热量=流量X(供水温度—40℃)×热容·对供热企业的约束与激励：回水温度高将多交热费，低则获得免费热量·对发电企业的约束与激励：必须进行热回收改造，保证改造后的效益·通过政策机制激发双方的积极性，实现余热的深度回收利用·末端供热计量与收费方式：·以住宅小区为基本计量和收费单元，完全按照热量计量收费·小区内各住户根据热费和其它运行管理成本计算热价，不同小区热价不同·对老旧的高能耗、低收入小区，政府根据情况给与精准补贴，并纳入节能改造计划·2000年之后完工的商品房小区自行解决实现碳中和目标需要的政策机制·热量计量方式：计价热量=流量X(供水温度—40℃)×热容·末端供热计量与收费方式：·以住宅小区为基本计量和收费单元完全按照热量计量收费·