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专家视点|不合理的供热方式将退出历史舞台

在前不久召开的京津冀节能技术改造与服务供需对接会上,清华大学建筑技术科学系郑忠海博士、高级工程师发表了《建筑及清洁供热节能技术发展现状、趋势及选择》的主题演讲。

他认为,我们国家的煤电仍将占据主导地位,热电联产的效率最高。未来不供热只发电的燃煤电厂和只供热不发电的燃煤锅炉房都将被消灭。但水排放、气排放、低碳问题和碳捕捉等问题,将在一定程度上制约煤电的发展。

谈到生物质能源时,他认为目前有4个技术路线较好,第一个是压缩成型燃料,第二个是生物质热电联产,但我国目前的生物质热电厂几乎都变成生物质电厂,只发电不供热,50%都在烟气和废气余热没有利用。第三个是循环经济,生物质得还田,生产过程中的副产品二氧化碳,主产品天然气。第四个是碳电水热的多联产

郑忠海博士发表主题演讲

以下是演讲原文:

郑忠海:很高兴应邀来做这次演讲。

节能和环保始终都是联系在一起的,目前终端是电能越来越重要,也表明我们国家的煤电定位还是非常重要得,也就是说在很长的时间,也许煤电还将占终端用能的重要比例,煤最终要做发电。目前中国近60%的人在城镇里,建筑面积接近600亿平方米,其中北方的城镇,公共建筑占的建筑比例四分之一到五分之一,但是能耗是四分之一。我们在座的每个人,当然有些是建筑运营,每人每年消化700多公斤的煤,用了一亿多度电,同时产生相应的碳排放,仅仅建筑可能就产生了30亿多的碳排放,这是一个很大的压力。但是实际上跟发达国家比,我国国土面积很大、能耗总量很高,但是人均的建筑能耗和每平米建筑的能耗,仍然是属于一个节约的、绿色的消费阶段。下面我从建筑节能谈几个自己的感想。

如果是新建的建筑,实际上从2005年的低能楼、超低能耗示范楼,各个地方的建科院都提出了各种各样的技术,包括主动和被动,大家都比较熟悉,公共建筑也有很多实施。再看我们建筑节能三十多年的标准,可以说现在最好的时代来了,绿色建筑和所谓近零能耗,实际上也是有两个指标,近零不等于零,是希望人类有需求,但是在需求的时候,利用一些可再生能源,或者是利用一些被动式的技术,让建筑顺应自然的方式去达到节能、近零,所以我觉得这种发展趋势,还是会看到对建筑的运营能耗、建造能耗不断降低的希望。

但是我国更多的是既有建筑,近600亿平方米,我认为也包括行业人士大都认为,存在的问题是以前忽视管理,重视盖楼;第二是以前建造这么快,设计也难以达到精细化;第三是运营的时候,没有人有多少能耗意识,没有人告诉你服务标准是什么样,所以大家提出了技术要适宜化,而不是技术叠加,而不是技术堆砌,设计要精细化。这个图上第三层是金字塔底端,在座的每个人,人工智能的人,怎么把运营专业化?大家都知道个体差异性特别大,包括刚才看整个的国家锅炉也好,锅炉运营能耗也是差异性很大,这就是说同一类技术,其实差别也是特别大,同样的楼由于不同的技术,或者是不同的运营模式差别特别大,这是我们觉得更需要关注的地方,其实并不是技术本身。我们把系统设计的越来越大,大马拉小车,慢慢从集成化设计,从各种的风光电、室内温度、空气模拟,达到精细化,然后是分区,这是设计上改观。在评价的方面,大家也慢慢意识到,我们要什么样的空气品质,我们要的是不分时间、不分空间,比如说这个会议室,当然这么多人开会,咱们舒服就行,如果不开会的时候,应该保证不同的品质。

第二个是能耗指标,同样是办公建筑,它的能耗指标是多少,什么样的指标应该是能耗领跑,或者是什么样的指标应该是属于一个被约束性的,是超能耗的。

第三个是关注两个点,一是设备,实际上好多设备已经做的很精致;二是系统,设备在系统里运营不好,也会把好东西做烂,这方面要重点关注两个,冷机、主机,第二个是输机、水泵,把整个系统的能耗做一个系统性的评价。

对于改造的一些技术方案,我们其实一直在推进一种无成本的改造,从运营角度,把不合理的运营、不合理的一些管理,进行低成本到无成本改造,最终逼迫你达到三星直到星级更高,才建议你去更换设备,增加一些更智能的系统。所以其实我们一直提出公共建筑也好,或是既有建筑,一百多项的低成本、无成本改造,包括一些人的行为,包括自然冷源的技术,我们推荐是更注重运行。

当然了,如果把互联网加进去,实际上一个趋势,大家正在做的,该怎么做?比如说大家关心热力公司这么多年,最近几年才意识到,我们服务的产品是温度,但是80%的热力公司不知道屋里多少度,比较客观的现实,最多是装了2万块的室内温度表,才有了一些数,才知道那边冷了或者是热了。我们关注室内的服务质量,室内空气品质检测,关注设备的检测,而且关注不是说设备设计的那个点,而且关注整个运营区,是怎么样波动,有什么设备的安全隐患,总体能耗等。第二是一个横向的比较,尤其是这个楼的物业只关心这个楼,但是同样类型的楼,电机能耗、主机能耗、电机能耗,在各个楼里是什么样的级别,比例是多少,节能空间在哪儿,要把这个互联网的手段用在建筑节能上。

今天还想分享的一个,能源革命可能给建筑机电带来的变化。中国80%的人口在东部,但是反过来,咱们的可再生能源也好,化石能源也好,大部分在西部,所以我们的电就要这么输过来,我们的能源基地都在西部,可是我们的经济活动,能源消耗都在东部。这个情况造成,比如说风电,可再生能源越来越多,风电的负荷跟建筑消耗的负荷是一个反向相关的特点,负荷最高没有风,这个时候储能成为一个比较热门的研究领域。还有世界上有一大批企业把直流建筑作为主要的方向,近两年一直在做示范。

最后说一个建筑节能的方面,不管是我们的供冷、供热、供燃气,慢慢从单行业转向综合能源的供应,包括综合服务,衣食住行,主要有冷暖问题、生活热水问题、电问题、生活问题、生产办公问题,可以通过各种技术的集成,一些输配管网直接服务,在一个房间给予一个服务,系统有大集中、分布式等。

第二个是供热,刚才说比较重要,实际上我觉得是一个四大工程,民生民心工程,这个行业必须在能源和环境工程制约下来发展。正如前述我国建筑太多以燃煤为基础,50%的是热电联产,基本上是燃煤,30%是燃煤锅炉,构成一个集中的供热管网,我们的供暖已经从20年前大家都觉得室温低,现在往往变成了室内过热,因为从我们监控的温度看,东北26度都很正常,室温过热就造成高热耗高耗能。供暖系统应该转化,为什么我们国家的供暖系统有大管网、大电厂、大锅炉?对燃煤来说效率最高,但是大管网到小区又得输配一次管网。北京热力2.5亿平米,几大中心保证各种地下主管网。大家听比较多的是太原市接近2万平米的八大类,甚至不惜代价把大的燃煤电厂的热引过来,这是一个趋势。北京也缺热,现在就变成北京8亿平米,也只能有一亿多平米集中供热,包括调控热电厂,这就是为什么60%都是小燃气锅炉。

所以我们要学北欧,北欧最大的一个集中供热,现在是7500万平方米,把哥本哈根,包括其它的城镇都包括了。但是热源会比咱们多,燃油锅炉、燃气锅炉,还包括了很多生物质、垃圾这些可再生能源,热源端比咱们做的好。国外在2013年就提第四代供热,我觉得8个字咱们值得学习,叫“低温供热,智慧供热(智能供热)”。我们一定要记住,所有的这些能源来源,特别是工业余热,温度对口,梯级利用,因地制宜,我们觉得是用的好的一个出口。天然气实际上大家觉得很多,我觉得是天然气就像比较似的,宜小不宜大,小是95%,大了90%,我们也提了一句,北京这样发展大型热电联产,天然气很大,有的人说他很贵,比如说这个图很简单,把高效热电联产,低成本热电电厂做基础负荷,大家共赢。要梯级利用,燃气要直接烧锅炉,肯定很浪费,烧两千度,供出来100度,热电联产高效,但是有问题,发电效率太高,变成了一个缺点,还有45%的是你的燃气,这是热电联产的特点,它的发电50%的发电效率,可是另外50%多数是在烟气里,少数在冷却塔,我们觉得可以用。燃煤锅炉把这个曲线发展出来,就是到凝结点那块,因为燃气轮机的系数比较大,节能量20%,如果发展这种也应该用好,叫全能效率,高品位发电供电力系统低品位做采暖,简单的一个系统,可能用1000万进行简单的匹配、挖潜,就能够供两千万。

就电来说,因为未来的电是越来越干净,而且国内电是超超临界百万机组30万机组占80%,所以电应该好好用。这句话很简单,品位对口,高等高用,梯级利用。对于热电联产来说,能效基本上达到150%以下,是说的一次能源能效,热泵达到120%左右,然后锅炉是基本上都达到90%,烧煤锅炉也是90%。

空气热泵国家做的很好,好到北欧都来买咱们的热泵产品,这是为什么?基础再生能源的电很多,他也觉得不能白白用,所以买中国的产品,当然除了西藏很少有地热发电,而且离建筑负荷也远,60-80度地热也要好好用,取热不取水大家也做的比较好,80度的水用一段,最后拿电热泵提取,15度回灌,把你的量用足了,投资回报也很可观。

太阳能不细说,因为综合考察,包括去西藏做项目的时候也发现,太阳能供热是初步,而且具有很大挑战性。

今天我发现生物质的来的比较少,所以这篇重点说一下。目前有4个技术路线较好,第一个是压缩成型燃料,第二个是热电联产,但很可惜,咱们国家的生物质热电厂,几乎都变成生物质电场,发电就行了,但是他们忘了生物电场基本上可以跟燃气电场的成本差不多,有剩下50%都在烟气跟它的废气余热里,这个没有用,用这个都不影响发电,很可惜生物质热电联产好的没有发展起来。第三个是循环经济,生物质得还田,生产过程中的副产品二氧化碳,主产品天然气。第四个是大家提的碳电水热的多联产,我觉得那个是一个多循环的经济,煤化工把所有的煤都用完了,哪怕把二氧化碳都捕捉,在国家清洁能源规划比煤改电加起来都大,但是目前我们觉得很可惜,发展严重滞后,核能发展比较多,但在认知度、选址会受到制约。

有一个思考,核电是受一些制约限制,我们觉得也是梯级利用,也是应该先发电,但是核电厂都是距离城区是100公里以上,这隔距离太远太可惜,因为核电厂的发电效率30%,更多的50%多可以来采暖,这是非常好的。

最后说到煤,我觉得是工程,可以做的很好。第一是所谓发电,工信部有领导说,他退休后说,要消灭没有供热的发电,要消灭没有发电的供热,什么意思?一个发电厂能效再高,也是50%,所以要一起供热,高能高用,低能低用,很多东西,你有100%的燃料,你可以把它全部利用,不仅仅去发电。那么比如说你怎么来让你的热电联产的效率提升一倍,这是一个突破,就把燃煤的,也许余热也用,把燃煤发电低温余热充分利用,技术路线很多,我们觉得目标最好。

还有一个,我觉得挺好,环保有时候总是投入,能不能让环保收益?那么这是比较好的一个现象。如果我们一开始做烟气余热回收,后来可以做环保,因为可以除也可以消灭,热电收走,水也收走,天上没有雾霾,这些现在都是头疼的问题。

以上我自己的一些想法,如果讲的对的,供大家参考,讲的不客观的,都归我个人。我们觉得清洁实际上是一个课题,未来的东西肯定清洁。

第二个是低碳比较难,燃煤热电联产可能是未来最大的挑战之一,因为不管水排放、气排放,低碳问题、碳捕捉问题,是最大的紧箍咒。

第三个是低温供热,智能供热,我觉得很多希望呼吁,更多的企业研究低温末端,而不是研究低温的电直接供热的基础,如果是低温末端做很低,比如说地暖就30度,25度,做到极致,空气泵出30度40度水效率多高,这是一个系统工程,不是研究设备本身,现在研究太欠缺。我们觉得就应该以热供热,中国的集中供热管网这么大,我觉得未来的供热会让不合理的集中供热有可能退出历史舞台。

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