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江亿:“双碳”愿景下,北方城镇供热的四大思路和需攻克技术

日期: 2021-06-17
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“碳达峰、碳中和”目标愿景提出后,国家相关部门围绕此目标开始制定并出台一系列支持政策和产业规划,全国各行业都面临时代变革所带来的机遇与挑战。作为能源行业下游产业链上的重要一环——城镇供热行业,其受到能源转型发展战略调整的影响尤为深远。

在今年的碳达峰、碳中和与清洁供热绿色发展国际峰会上,中国工程院院士江亿立足供热行业,聚焦“双碳”热点话题,就我国北方城镇实现零碳供热目标工作的技术路线分享了研究成果。

江亿:“双碳”愿景下,北方城镇供热的四大思路和需攻克技术

江亿表示,现如今中国能源系统的特点是通过燃烧化石能源产生热量,产生的热能一部分用于工业、商业以及居民的供热;另一部分则以热发电,也就是说现在是“燃料先出热后出电”的顺序。

目前全国能源领域都在努力朝着零碳方向迈进,在此背景下,未来的能源系统链条将产生变化:供热所用的燃煤锅炉、燃气锅炉、蒸汽锅炉等产品都要下狠心一步一步淘汰,而水电、核电、风电、光电等可再生能源类产品将占主导地位。这其中80%的能源都是直接产生电能,在此基础上再“以电换热”,能源转换过程180度逆转。这样一来,电能作为清洁能源,无论是进行供热还是供电,都能够完美解决原先能源生产应用过程中产生的碳排放等污染问题。

对于我国供热行业来说,积极响应“双碳达标”国策,不仅符合国家绿色能源发展规划,还将迎来行业一大发展契机,在能源变革之路上占据有利地位。

北方城镇供热的基本思路

针对“双碳达标”愿景下的城镇供热前景和路线,江亿提出了自己的观点。以北方城镇为例,江亿认为实现零碳供热有以下四个基本思路:

一、开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热,通过海水淡化制备淡水,实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离,再加上建设若干个大型跨季节蓄热装置,可为城镇80亿平方米建筑进行供热;

二、开发利用北方地区保留下的3亿千瓦火电,通过蓄热和余热回收,可为80亿平方米建筑供热;

三、利用部分钢铁、化工产业和垃圾焚烧及其排放余热,也可为10亿平方米建筑供热;

四、通过多种电动热泵方式供热,如集中的中水水源、中深层地源、浅层地源,分散的空气源等,这些可为30亿平方米难以连接集中热网的建筑供热。

攻克未来零碳供热技术

基于上述思路,江亿认为未来零碳供热的实现,需要努力攻克四大技术:

一、提高跨季节蓄热技术,收集水热联产余热、垃圾焚烧余热、工业余热。值得注意的是,为避免热损失,单体蓄热池体积应在1000万立方米以上,深度应大于30米。

二、提升高效回收各类低品位余热技术,如余热驱动海水淡化制备热淡水、热电联产回收冷端余热和烟气余热等。

三、发展降低回水温度的技术,无论是跨季节蓄热还是电厂余热回收,都要建立在低回水温度基础上。可通过吸收式换热器利用较高的供水温度实现低回水温度,也可以采用电动热泵直接提取回水的热量供热,并进一步降低回水温度。

最后,就是进一步加强建筑结构改造技术、建筑保温技术、末端调节技术等,降低热需求、扭转室内过热现象。

江亿在演讲最后表示,从总的方向来说,中国要实现供热系统零碳改造,就要从中国的现实情况出发,然后向零碳目标推进,科学规划、分步实施。从发展节奏来说,应先于房屋建设实现碳达峰,与电力系统同步实现碳中和。

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