楊童童

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450064）

入冬以來(lái)，北方開始長(zhǎng)達(dá)四個(gè)月的供暖季，大量因采暖排放的煙氣給空氣造成嚴(yán)重污染。冬季供暖，經(jīng)歷了從各家燒煤到區(qū)域性集中供熱，從燃煤鍋爐到燒天然氣，每一次轉(zhuǎn)變，給大氣環(huán)境帶來(lái)明顯的變化。近年來(lái)北方霧霾天氣加重，這迫使人們加速尋找更加清潔環(huán)保的供暖方式，以達(dá)到既能保證能源高效利用、不給環(huán)境造成污染，又能讓室內(nèi)達(dá)到舒適的居住環(huán)境。現(xiàn)在我國(guó)正在大力發(fā)展北方地區(qū)冬季清潔供暖，通過采取煤改氣、燃煤機(jī)組改造等方法減排，除此之外，風(fēng)電能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等可再生能源廣泛受到關(guān)注，可再生能源清潔供熱模式隨之蓬勃興起。通過對(duì)我國(guó)可再生能源供熱的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)關(guān)鍵問題及解決措施提出探討，以期推動(dòng)清潔供暖的發(fā)展。

1 風(fēng)電供熱

1.1 風(fēng)電供熱現(xiàn)狀分析

我國(guó)風(fēng)力發(fā)電量在全世界排名首位，風(fēng)電是國(guó)家電源的重要支柱，然而大規(guī)模風(fēng)電消納問題依然亟待解決。我國(guó)風(fēng)力資源分布不均，三北地區(qū)（華北、東北、西北）與東南沿海區(qū)域相比，風(fēng)力資源更為豐富，然而電力需求量卻較小，因而造成供需不匹配，電力需送至遠(yuǎn)處負(fù)荷中心，電力就地消納難度高，導(dǎo)致棄風(fēng)限電問題[1]。風(fēng)電供熱為間接熱能利用，當(dāng)冬季電力負(fù)荷低谷時(shí)，將富余的風(fēng)電消納，通過中間介質(zhì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)供暖，一方面能夠降低燃煤污染，另一方面能夠有效緩解棄風(fēng)限電現(xiàn)狀，并且具有邊際成本低的優(yōu)點(diǎn)，后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)低[2]。從2011 年開始，我國(guó)不斷推進(jìn)風(fēng)電供熱，要求黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆等地針對(duì)風(fēng)電清潔供暖編制年度工作方案，這體現(xiàn)國(guó)家對(duì)發(fā)展風(fēng)電供熱的重視。經(jīng)國(guó)家批復(fù)，內(nèi)蒙古將增加風(fēng)電供暖面積470×104m2，而且吉林、新疆、河北等地均已規(guī)劃上百萬(wàn)平方米風(fēng)電供暖面積，如圖1 所示。

1.2 關(guān)鍵問題及解決措施

圖1 風(fēng)電供熱

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)目前亟待解決的問題是對(duì)單機(jī)容量進(jìn)行擴(kuò)容，雖然隨著技術(shù)發(fā)展單機(jī)容量已從之前的600kW 增至1500kW，但依然難以滿足發(fā)電需求，此外發(fā)電機(jī)組需要進(jìn)一步提升其穩(wěn)定性和安全性，保障運(yùn)行效率[3]。因此，應(yīng)不斷加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，增加單機(jī)容量，優(yōu)化運(yùn)行性能，來(lái)支持風(fēng)力發(fā)電需求，提高發(fā)電效率。最初多采用定槳距恒速恒頻風(fēng)機(jī)，然而風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)其槳距角無(wú)法隨之調(diào)節(jié)，以致風(fēng)能利用率偏低；隨著風(fēng)電技術(shù)發(fā)展，為最大限度捕獲風(fēng)能，變速恒頻發(fā)電機(jī)組逐漸代替恒速恒頻機(jī)組，風(fēng)速變化時(shí)此類機(jī)組可自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至最佳轉(zhuǎn)速，提高發(fā)電效率。此外機(jī)組多使用脈寬調(diào)制技術(shù)，一方面能減少開關(guān)損耗；另一方面能調(diào)節(jié)功率、抑制諧波，進(jìn)一步提高效率[4]。此外，須因地制宜選擇經(jīng)濟(jì)合理的風(fēng)電供熱方式，經(jīng)學(xué)者研究表明，使用電鍋爐無(wú)蓄熱供暖時(shí)，供熱面積大于10×104m2，電極鍋爐系統(tǒng)比電阻鍋爐造價(jià)低；地區(qū)采用峰谷平電價(jià)時(shí)，使用蓄熱系統(tǒng)能節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)，當(dāng)下我國(guó)水蓄熱應(yīng)用廣泛，技術(shù)較為成熟，方便運(yùn)行和維護(hù)，而固體蓄熱的應(yīng)用仍然在探索中，考慮到經(jīng)濟(jì)性與系統(tǒng)可靠性，峰谷平電價(jià)地區(qū)建議使用電鍋爐+水蓄熱方式供熱[5]。

2 地?zé)崮芄?/h2>

2.1 地?zé)崮芄岈F(xiàn)狀分析

地?zé)峁嵬ǔ：饬抠Y源環(huán)境與需求來(lái)鉆鑿地?zé)峋?，地?zé)崴ㄟ^泵站提升，隨后由地?zé)峁芫W(wǎng)送至供熱站，于站內(nèi)地?zé)崴凸┡h(huán)水產(chǎn)生熱交換，供暖循環(huán)水吸收熱量并溫度升高，然后通過供熱管網(wǎng)供給熱用戶使用，地?zé)嵛菜疁囟冉档?，隨后將其回灌。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)地?zé)豳Y源年可開采量折合標(biāo)煤為26 億t，熱能直接利用等效裝機(jī)容量達(dá)2250×104萬(wàn)kW，排名世界第一。其中中低溫水熱資源集中在華北、蘇北、松遼等地，年可開采量折合標(biāo)煤為18.65 億t；高溫水熱資源主要集中在川藏、云南等地[6]?？稍偕茉垂嶂?，地?zé)峋哂歇?dú)特的優(yōu)勢(shì)，其分布廣泛，供應(yīng)穩(wěn)定，不受氣候和季節(jié)等因素制約。國(guó)內(nèi)外淺層和中深層地?zé)峁┡谐晒?shí)踐，目前我國(guó)北京、天津、河北等地已經(jīng)發(fā)展一定規(guī)模的地?zé)?，直接集中供熱。河北雄縣超過95%的供暖均為地?zé)?，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃煤鍋爐，具有環(huán)保、安全、清潔的特點(diǎn)，由此創(chuàng)下華北首座“無(wú)煙城”，當(dāng)下該模式正不斷向各大城市以及農(nóng)村推廣，如圖2所示。

圖2 地?zé)崮芄?/p>

2.2 關(guān)鍵問題及解決措施

地?zé)崮荛_發(fā)前期勘察工作繁重，且地?zé)峋に嚭驮O(shè)備投資較高，故而前期耗資多，致使項(xiàng)目建設(shè)及投資回收期較長(zhǎng)。此外，我國(guó)大部分區(qū)域目前存在地?zé)峥辈椴怀墒斓膯栴}，這給開發(fā)帶來(lái)難度，致使鉆井風(fēng)險(xiǎn)高，成功率降低，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。因此需進(jìn)一步擴(kuò)大地?zé)峥辈斓纳疃群蛷V度，以期明確資源分布，為科學(xué)合理地開發(fā)部署奠定基礎(chǔ)，同時(shí)加大技術(shù)創(chuàng)新，建立健全的規(guī)范，降低生產(chǎn)成本，增加其效益。此外，地?zé)崮芘c其他可再生能源不同，它具有特殊屬性，屬于礦產(chǎn)資源，其勘查與開發(fā)需依照《中華共和國(guó)礦產(chǎn)資源法》等進(jìn)行，從管理層面來(lái)說涉及發(fā)改、住建、環(huán)保、水利、國(guó)土等部門協(xié)同作用，而這需要健全的管理體制來(lái)保障，中央和地方政策法規(guī)將進(jìn)一步完善。

3 生物質(zhì)能供熱

3.1 生物質(zhì)能供熱現(xiàn)狀分析

生物質(zhì)能為全球第四大能源，僅次于煤炭、石油與天然氣，其開發(fā)利用能夠促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型。我國(guó)幅員遼闊，生物質(zhì)資源豐富，農(nóng)作物秸稈、稻殼等均可能源利用，具有量大價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，且氮、硫含量低，減少了NOX和SO2等燃燒產(chǎn)物的污染，并且煙塵較少。當(dāng)下生物質(zhì)應(yīng)用發(fā)展勢(shì)頭良好，技術(shù)相對(duì)成熟的有生化、物化轉(zhuǎn)化和直接燃燒[7]。伴隨著我國(guó)《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃》的實(shí)施，生物質(zhì)能巨大的開發(fā)潛力受到關(guān)注，目前已逐步推廣生物質(zhì)鍋爐替代燃煤鍋爐供熱，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益，另外，我國(guó)現(xiàn)在正努力發(fā)展生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)，以期推進(jìn)生物質(zhì)能供熱的利用。

3.2 關(guān)鍵問題及解決措施

生物質(zhì)能為獨(dú)一無(wú)二的零碳燃料，截至2020 年其總量折合標(biāo)煤可達(dá)到7 億～8 億t，燃燒產(chǎn)物污染小，然而其推廣依然存在一系列問題。首先，生物質(zhì)能供熱和煤改氣等相比，政策補(bǔ)貼支持優(yōu)勢(shì)不足，監(jiān)督機(jī)制尚且不夠完善；其次，從實(shí)踐上來(lái)講，生物質(zhì)經(jīng)加工方可使用，其收集和儲(chǔ)存增加成本，而且爐具的質(zhì)量影響其完全燃燒；此外，生物質(zhì)原料供應(yīng)具有季節(jié)性，缺乏保障性，其成型燃料成本和石化能源相比沒有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，這也限制了其推廣[8]。推進(jìn)生物質(zhì)能清潔供暖，要統(tǒng)籌資源，做好區(qū)域規(guī)劃，加大政策扶持力度，并完善監(jiān)督和評(píng)估體制。鼓勵(lì)生產(chǎn)規(guī)模化，建立收儲(chǔ)運(yùn)連接體系，以此降低生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本；探索政府統(tǒng)一收購(gòu)、PPP 模式等，推動(dòng)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著近年來(lái)北方霧霾日益加劇，國(guó)家堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路，大力發(fā)展可再生能源清潔供暖，一方面降低環(huán)境污染，另一方面可以使能源得到高效利用，滿足居民日益增長(zhǎng)的需要。推廣可再生能源供暖，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況因地制宜，結(jié)合技術(shù)和應(yīng)用潛力制定發(fā)展路線，完善政策方針，不斷改進(jìn)技術(shù)，建設(shè)新技術(shù)應(yīng)用示范工程，加大宣傳推廣，提高實(shí)施質(zhì)量，提高能效，使清潔能源在市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力，從而推動(dòng)清潔能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。