11月15日,我国大部分北方进入了漫长而寒冷的冬季,长安街上的行人们个个裹紧冬装快步前行,商场的橱窗也布置成了暖色系。同时,城市也开始了一年一度供暖工作,但随着燃煤锅炉气体的冉冉升起,雾霾也来了。
2013年,“雾霾”成为这个年度的关键词。从那一年至今,每到冬天,雾霾天气都会笼罩在整个东北、华北地区,并逐渐波及到华东、华南。“供暖季”逐渐变成“雾霾季”。
图1. 我国地理分区图
国人在尽情享受着集中供暖带来的温暖舒适的同时,也在经受着供暖季巨量的有害气体排放造成的空气污染,和随之而来的健康威胁,秦岭-淮河一线几乎成了雾霾区的分界线。
急剧的工业化和城市化导致能源迅猛消耗,人口高度聚集,生态环境破坏,都是雾霾形成的时代背景。具体到形成原因,燃煤采暖、汽车尾气、工业排放等都是主要成因,虽然各因素占比众说纷纭,但是预计燃煤锅炉污染能够占到雾霾成因的12%-25%。
但今年,由于我国清洁能源的快速发展和应用,北京能源结构得以调整,城区供热全部无煤化,久违的蓝天又回来了!
图2. 北京市本地细颗粒排放物来源解析(数据来源:北京市环保局)
中国工程院院士、清华大学环境学院院长贺克斌曾公开表示,随着京津冀及周边地区燃煤、机动车等排放的污染物排放量上升,成霾的气象门槛逐年降低。气象条件稍微差一点,就发生雾霾,再差一点,就发生重雾霾污染。目前,全国二氧化硫、氮氧化物等主要大气污染物排放量均在近2000万吨,而且污染物主要集中排放在东部、京津冀及周边地区。
供暖季温暖和蓝天如何兼得?清洁能源供暖成为打破能源与环境困局的重要手段。目前清洁能源供暖主要包括天然气供暖、电力供暖、地热供暖等方式,其中电力供暖可以应用光伏、风电等可再生能源提供电力。
清洁能源供暖具有明显的环境效益。按4个月的采暖期算,每平方米采暖面积可节约0.019吨标准煤。另外,推广风电、光伏等清洁电力供暖技术,不仅能够有效利用自然资源,还能减少燃煤烟尘、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等有害气体排放,对改善大气环境质量具有重要作用。
电力供暖同时可以有效缓解电源过剩的现状。尤其是目前可再生能源资源分布与地区市场需求矛盾突出,在冬季夜间与燃煤热电联产机组的运行矛盾日益突出,被迫减少出力甚至停止运行。充分利用风电、光伏等电力提供热源,能够有效促进可再生能源本地消纳,缓解弃水、弃风和弃光现象。作为弃风大省的新疆在电采暖中采用弃风供暖模式,不仅全程零排放废气,还多消纳了9071万千瓦时的绿色电力,降低了区域弃风率。2019年开始,新疆将实现新建建筑全部采用电采暖和原天然气集中供暖区域改为“气电互补”方式供热,电采暖面积占到总建筑面积的10%。
北方地区现有12个城市成为国家清洁能源供暖示范试点城市,分别是,:天津、石家庄、唐山、保定、廊坊、衡水、太原、济南、郑州、开封、鹤壁、新乡。这12个城市将在试点三年期内,每年获得中央财政资金补贴,补贴按照直辖市每年奖补10亿元,省会城市每年奖补7亿元,地级城市每年奖补5亿元,实现试点地区散烧煤供暖全部“销号”和清洁替代。
经济账是目前清洁能源供暖普及面临的最大制约因素。由于传统的燃煤锅炉集中供暖模式延续时间长以及燃料价格较低,其经济成本在所有采暖方式中最有优势,而天然气供暖和电采暖成本相对较高。以北京市现有气价和电价计算,房屋面积80平米的市民家庭,一个采暖季(4个月)煤电集中供暖费用总计1300元,煤改气集中供暖的支出是2400元,使用天然气壁挂炉供暖的支出约4500,电采暖的支出约4800元,清洁能源供暖和传统供暖模式所需费用依然存在较大差距。
其次清洁能源供暖还面临各地天然气供应能力的考验,我国油气运输管道和存储设施建设滞后,沿途浪费率比燃煤运输浪费率更高,天然气企业盈利状况不理想,一定程度上还需要依赖补贴,对于煤改气之后大量天然气的需求恐难满足。因此风电、光伏等可再生能源供暖不失为很好的解决方案。
北方地区风能资源丰富,冬季正是风能资源较好的时候,但是遇到采暖季热电厂大量供热时,风电需要给火电让路,造成大量的弃风限电。2016年,国家电网经营区超过60%的弃风电量发生在供暖期,低谷弃风电量又占总弃风量的80%。风电清洁供暖对提高地区消纳能力,缓解风电并网运行困难具有显著效果。目前吉林、内蒙古、新疆、河北、辽宁、黑龙江、山西、河南、北京等多地都在积极开展风电供暖工作。
随着清洁能源供暖技术的进步和模式创新,成本会逐渐下降,政策上对于煤改气等清洁改造项目也有一定的补贴和支持政策。国家发改委也明确了市场化定价的原则,鼓励各方投资建设储气设施,增强天然气供应保障能力。
同时,由于严峻的环境问题,人们绿色低碳的消费观念在日益增强,逐渐淘汰燃煤供暖是大势所趋。
截止目前我国可再生能源的供暖面积约为7亿平方米,预计到2020年,将增长到35亿平方米,城镇中可再生能源供暖面积将由现在6%左右提高到20%左右。也就是说到“十三五”末期可再生能源供暖面积将是现在的5倍,不仅能够减少供暖用煤1.2亿吨,对于空气质量的改善将发挥重要作用。
今年3月北京最后一座大型燃煤电厂华能正式停产,由此成为了全国首个实现清洁能源发电的城市。目前北京市雾霾治理已经取得了一定成效,供暖季能源结构调整起到了重要作用。今年冬季北京城六区供暖将全部由燃煤改成天然气,清洁能源供暖比例提高到了97%以上,随着京津冀一体化顺利推进,到2020年,北京市平原地区要基本实现无煤化,天津市除山区使用无烟型煤外,其他地区取暖散煤基本清零,河北省平原农村地区取暖散煤基本清零,2020年京津冀煤炭消费力争控制在3亿吨左右。在能源结构、产业结构方面的统筹规划,将进一步扩大清洁能源供暖的范围,为彻底战胜雾霾迎来蓝天加速。