國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所 廖虹云

冬季采暖是北方地區(qū)的民生需求，當(dāng)前居民生活水平的提升將推動(dòng)北方地區(qū)冬季采暖需求的持續(xù)增長(zhǎng)。我國(guó)北方地區(qū)采暖能源主要使用煤炭等不清潔能源，排放了大量的污染物，是我國(guó)北方地區(qū)霧霾形成的主要原因之一。特別是我國(guó)北方農(nóng)村地區(qū)，還使用散煤以及粗放使用生物質(zhì)能源供暖方式，產(chǎn)生了大量污染。因此應(yīng)積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，推進(jìn)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的清潔低碳供暖。

一、當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)采暖情況和發(fā)展趨勢(shì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)北方農(nóng)村約有居民6500余萬(wàn)戶，建筑面積約72億平方米。分戶式取暖是我國(guó)農(nóng)村地區(qū)主要的采暖方式，主要采用的采暖商品能源為散煤或型煤，薪柴、秸稈等非商品能源的直接燃燒使用也大量存在。北方農(nóng)村一些地區(qū)薪柴、秸稈等生物質(zhì)利用程度仍然較高，特別是東北農(nóng)村地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)農(nóng)村住宅應(yīng)用散煤1.3億tce，生物質(zhì)直接燃燒0.91億tce，兩者占農(nóng)村住宅能耗的約72%。在具有農(nóng)業(yè)和林業(yè)資源優(yōu)勢(shì)的地區(qū)，生物質(zhì)仍是農(nóng)村冬季供暖的重要組成部分。2016年國(guó)家提出大力推進(jìn)北方地區(qū)清潔取暖，取得了明顯的成效。我國(guó)北方農(nóng)村地區(qū)的清潔取暖率在“十三五”時(shí)期由9%提高到了28%左右，重點(diǎn)地區(qū)的農(nóng)村清潔取暖率達(dá)到了71%。但和城市、縣城等地區(qū)相比，我國(guó)農(nóng)村清潔取暖水平仍存在顯著差距。未來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展將會(huì)帶動(dòng)北方農(nóng)村地區(qū)采暖需求的提升。北方農(nóng)村地區(qū)冬季室內(nèi)溫度將從剛剛好的“省著用”轉(zhuǎn)向溫暖的“舒服用”。此外，溫室大棚等農(nóng)業(yè)設(shè)施的發(fā)展，也將驅(qū)動(dòng)取暖需求的大幅度增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著我國(guó)環(huán)保約束的不斷強(qiáng)化，需要進(jìn)一步推進(jìn)北方農(nóng)村地區(qū)清潔采暖，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)也要求我國(guó)需要全面促進(jìn)低碳甚至零碳發(fā)展，在這樣的情況下，我國(guó)農(nóng)村居民采暖走出一條低碳轉(zhuǎn)型之路。

二、德國(guó)主要分布式和區(qū)域供暖方式在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的適用性分析

在德國(guó)，集中供熱主要用于大城市，2018年占全部供暖的比例大約為9%。其余地區(qū)，特別是農(nóng)村地區(qū)，主要為分布式或者區(qū)域供熱。主要的分布式和區(qū)域供熱系統(tǒng)有小型生物質(zhì)爐具、熱泵、燃?xì)忮仩t、光伏供暖、生物質(zhì)鍋爐、柴油鍋爐等。

（1）燃?xì)忮仩t。燃?xì)忮仩t是德國(guó)最為主要的供熱方式，2018年占德國(guó)全部供暖的47%左右。其中，帶有熱泵的燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)主要用于城市地區(qū)，而微型燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)加調(diào)峰燃?xì)忮仩t主要用于農(nóng)村地區(qū)。在我國(guó)，燃?xì)夤┡绞郊夹g(shù)已經(jīng)非常成熟，在城市和農(nóng)村都有所應(yīng)用，包括區(qū)域供暖的天然氣鍋爐和分散供暖的天然氣壁掛爐等，適用范圍較廣，也是我國(guó)現(xiàn)在取代散煤取暖的改進(jìn)方向之一。但受限于天然氣供應(yīng)條件、價(jià)格和碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的約束，在我國(guó)，燃?xì)夤┡磥?lái)發(fā)展存在一定的局限性。

（2）柴油鍋爐。在德國(guó)，柴油鍋爐技術(shù)比較成熟，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的要求比較低，柴油在德國(guó)的價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較便宜。2018年德國(guó)燃油供暖占全部供熱能源需求的22%左右。但是出于應(yīng)對(duì)氣候變化和環(huán)保要求，按照德國(guó)氣候保護(hù)計(jì)劃和2014年修訂的建筑節(jié)能條例的要求，在2026年之后不再允許安裝新的燃油供暖設(shè)備，既有燃油系統(tǒng)設(shè)備壽命滿30年也必須淘汰。柴油鍋爐技術(shù)成熟，對(duì)環(huán)境要求較低。但是在我國(guó)柴油價(jià)格高于天然氣價(jià)格，其運(yùn)行成本高于燃?xì)夤┡绞?，柴油鍋爐還需要農(nóng)村家庭有儲(chǔ)存柴油的空間且味道較重，居民接受度較低，同時(shí)柴油燃燒二氧化碳排放量較高，從實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的愿景來(lái)看不具有大范圍推廣的條件。

（3）生物質(zhì)供暖。在德國(guó)，應(yīng)用可再生能源進(jìn)行采暖占全部采暖比例的約16%，其中約90%來(lái)源于生物質(zhì)能，多數(shù)為應(yīng)用生物質(zhì)采暖爐具。當(dāng)前德國(guó)可用于原木燃燒的柴火爐已經(jīng)非常流行。據(jù)估計(jì)，幾乎四分之一的德國(guó)家庭都完全或部分使用木材供熱。德國(guó)生物質(zhì)能較為豐富的村莊，可以應(yīng)用生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等，同時(shí)應(yīng)用其他可再生能源，如大型太陽(yáng)能集熱器，作為生物質(zhì)熱源的補(bǔ)充。德國(guó)最早在2005年引進(jìn)了生物質(zhì)社區(qū)的理念，但一些生物質(zhì)能源設(shè)備在2005年之前就已經(jīng)投入試運(yùn)行，在德國(guó)，約有65%的生物質(zhì)能源社區(qū)是在2005到2011年之間建成的，截至2018年，德國(guó)已建成了151個(gè)生物質(zhì)能源社區(qū)。生物質(zhì)爐在我國(guó)的推廣潛力較大，但需要加強(qiáng)排放監(jiān)管。低排放生物質(zhì)爐適用于分戶式采暖，能夠顯著降低煙塵排放，但價(jià)格較高，適宜在私人別墅區(qū)或經(jīng)濟(jì)承受能力較好的農(nóng)村地區(qū)嘗試；分散式生物質(zhì)供暖方式具備初投資低，運(yùn)行靈活的優(yōu)點(diǎn)，和燃煤相比運(yùn)行成本較低，農(nóng)村一般家庭水平基本能夠承受，這種供暖方式在北方農(nóng)村地區(qū)以及長(zhǎng)江流域夏熱冬冷地區(qū)，比如東北、西北及華北的部分農(nóng)村地區(qū)比較適用，特別是一些禁止或限制煤炭使用，或不具備煤改氣、煤改電條件的地區(qū)。在這些地區(qū)，分散式生物質(zhì)爐具將可以成為替代散煤的主要方式，具有較大的推廣應(yīng)用潛力。但是生物質(zhì)供暖仍然面臨著一些問(wèn)題，面臨的最突出問(wèn)題就是環(huán)保問(wèn)題，集中式鍋爐或者分戶式爐具目前都尚無(wú)國(guó)家統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)，只有部分省份制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分散式生物質(zhì)供暖由于排放監(jiān)管較難，因此現(xiàn)在并沒(méi)有明確鼓勵(lì)推動(dòng)。

（4）空氣源熱泵。德國(guó)自2000年起頒行了支持方案和監(jiān)管文件，大力推動(dòng)熱泵的安裝。2018年，德國(guó)安裝了8.4萬(wàn)個(gè)用于供熱的熱泵，其中72%為空氣源熱泵。在新建建筑中，空氣源熱泵的市場(chǎng)占比為所有安裝供熱系統(tǒng)的33%。熱泵在低溫時(shí)利用熱源產(chǎn)生的熱量提升溫度，在高溫時(shí)提供散熱功能，大多數(shù)熱泵采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓縮機(jī)。自從德國(guó)出臺(tái)規(guī)定了保證上網(wǎng)電價(jià)的《可再生能源法案》以來(lái)，屋頂光伏裝置在獨(dú)戶住宅中的應(yīng)用變得十分廣泛。過(guò)去15年間，技術(shù)成本下降，電價(jià)上升，將屋頂光伏發(fā)電自用比接入電網(wǎng)更具有經(jīng)濟(jì)效益。因此德國(guó)嘗試在空氣源熱泵系統(tǒng)中組合加裝光伏和生活熱水蓄能及電供熱元件。這種組合系統(tǒng)使用可再生能源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以提高光伏系統(tǒng)的自發(fā)自用電量占比，減少供熱的二氧化碳排放。此外，光伏裝置與熱水箱供熱元件直接連接，在供熱期以外的時(shí)間，可以關(guān)停熱泵，直接用光伏制取熱水?？諝庠礋岜门c光伏、生活熱水器聯(lián)合系統(tǒng)，空氣即可作為熱源，受各地區(qū)可利用的熱源條件約束比較小，可以在我國(guó)較大范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。這種熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠同時(shí)進(jìn)行冬季的采暖、夏季的制冷需求，也能夠同時(shí)提供生活熱水和綠色電力，還可以節(jié)省大量電網(wǎng)增容改造投資，并能夠同時(shí)享受光伏發(fā)電和清潔取暖政策支持，應(yīng)用前景較好。但這種熱泵的不足之處是熱泵系統(tǒng)僅適合于太陽(yáng)能光照資源較好、冬季室外最低氣溫-5℃以上的地區(qū)，當(dāng)室外氣溫低于-15℃時(shí)，該熱泵系統(tǒng)的性能就會(huì)下降，COP明顯降低，不能很好地滿足需求。因此室外溫度過(guò)低的地區(qū)，即我國(guó)一些嚴(yán)寒地區(qū)不建議采用該熱泵系統(tǒng)。城鎮(zhèn)集中供熱管網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域，可以采用空氣源熱泵作為補(bǔ)充熱源，同時(shí)也可以作為農(nóng)村地區(qū)取暖主要熱源方式之一。

三、對(duì)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)分散采暖的建議

（1）加快推進(jìn)農(nóng)村建筑節(jié)能改造。對(duì)農(nóng)戶進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫改造后，可大幅降低農(nóng)村住宅采暖能耗，因此進(jìn)行房屋節(jié)能改造，加強(qiáng)農(nóng)村建筑節(jié)能保溫水平是降低我國(guó)農(nóng)村采暖能耗和碳排放、推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)清潔供暖低碳轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。制定農(nóng)村建筑規(guī)范和節(jié)能改造的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)農(nóng)村建筑實(shí)施節(jié)能改造，使用空心磚等節(jié)能磚，對(duì)外墻、屋面、外門窗等進(jìn)行保溫改造，對(duì)農(nóng)村供熱管網(wǎng)、采暖系統(tǒng)等進(jìn)行改造，降低采暖的能耗需求。有改造價(jià)值的既有農(nóng)村居住建筑要進(jìn)行節(jié)能改造。新建農(nóng)村居住建筑要按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建造，對(duì)于一些太陽(yáng)能豐富的地區(qū)，可以利用農(nóng)村建筑屋頂?shù)奶?yáng)能光伏設(shè)備實(shí)現(xiàn)全面的電氣化，為農(nóng)宅電力使用提供來(lái)源。

（2）推動(dòng)農(nóng)村地區(qū)供暖方式清潔低碳轉(zhuǎn)型。我國(guó)農(nóng)村地區(qū)供暖方式想要實(shí)現(xiàn)清潔低碳轉(zhuǎn)型，不能采用我國(guó)當(dāng)前城鎮(zhèn)地區(qū)應(yīng)用的集中式發(fā)展道路。而在碳中和的要求下，必須因地制宜。加大農(nóng)村采暖用散煤的淘汰力度，一方面還要繼續(xù)推進(jìn)煤改氣、煤改電的供暖方式，另一方面要進(jìn)一步推進(jìn)低碳甚至零碳的采暖技術(shù)，力爭(zhēng)推動(dòng)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)供暖方式實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。一是積極推進(jìn)生物質(zhì)供暖方式。對(duì)于生物質(zhì)能源豐富的地區(qū)，比如我國(guó)東北地區(qū)，應(yīng)減少生物質(zhì)能直接粗放燃燒的方式，可推廣采用秸稈固化成型的技術(shù)手段，應(yīng)用高效清潔爐具技術(shù)等方式進(jìn)行供熱，支持對(duì)高效節(jié)能低碳生物質(zhì)爐具的研發(fā)和推廣。生物天然氣分布式采暖方式可以考慮應(yīng)用在人口比較密集的農(nóng)村住宅小區(qū)內(nèi)。二是鼓勵(lì)農(nóng)村地區(qū)采用熱泵等供暖方式。在一些電力資源特別是可再生能源電力比較豐富的地區(qū)，可以考慮大規(guī)模應(yīng)用熱泵和蓄熱空調(diào)的方式，以替代散煤等不清潔的采暖方式。華北、西北等冬季溫度不會(huì)特別低的地區(qū)可優(yōu)先考慮采用空氣源熱泵的取暖方式，對(duì)既有農(nóng)宅可采用空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)，對(duì)新建農(nóng)宅可采用“空氣源熱泵+地板供暖”的采暖方式。嚴(yán)寒地區(qū)的農(nóng)村住宅建筑可考慮采用電直熱+建筑物儲(chǔ)熱方式，并推進(jìn)結(jié)合高效燃燒器、低溫水熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱水箱和智能溫控系統(tǒng)的生物質(zhì)供熱技術(shù)。三是開(kāi)發(fā)余熱、沼氣等其他特色能源進(jìn)行農(nóng)村地區(qū)供暖。一些靠近城鎮(zhèn)的農(nóng)村地區(qū)，或具有較多工業(yè)的農(nóng)村地區(qū)，擁有工業(yè)余熱等資源，可以通過(guò)利用這些熱力資源、建設(shè)部分集中供熱管網(wǎng)輸送熱源的方式為農(nóng)村地區(qū)提供采暖。一些具有地?zé)崮苜Y源的農(nóng)村地區(qū)也可以使用中深層地?zé)豳Y源等為其提供采暖的熱源。在一些養(yǎng)殖業(yè)比較發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)，可以推廣糞污能源化利用方式，沼氣工程可以在處理畜禽糞污時(shí)提供大量能源，降低二氧化碳的排放。在一些太陽(yáng)能資源比較豐富的地區(qū)，可采用被動(dòng)式太陽(yáng)房結(jié)合主動(dòng)式的太陽(yáng)能取暖方式進(jìn)行采暖。由于直接電加熱采暖的不經(jīng)濟(jì)性，在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)，原則上不鼓勵(lì)采用直接電加熱采暖的方式，只在缺乏其他經(jīng)濟(jì)清潔熱源時(shí)，或者能夠獲得廉價(jià)甚至免費(fèi)的可再生能源電力時(shí)，才考慮直接電加熱的采暖方式。

（3）落實(shí)政策保障，推進(jìn)農(nóng)村分布式清潔供暖。一是推進(jìn)研究適宜我國(guó)本地的農(nóng)村分布式清潔供暖技術(shù)。開(kāi)展包括但不限于空氣源熱泵、生物質(zhì)鍋爐、太陽(yáng)能采暖等采暖技術(shù)的研究。結(jié)合我國(guó)居民生活習(xí)慣和我國(guó)國(guó)情推動(dòng)相關(guān)清潔低碳供暖技術(shù)的本土化，關(guān)注并降低其污染物排放水平，鼓勵(lì)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研一體化合作。二是試點(diǎn)探索低碳供暖技術(shù)在我國(guó)農(nóng)村不同地區(qū)的適用性。在我國(guó)不同氣候條件地區(qū)和不同環(huán)境下開(kāi)展供暖技術(shù)的試點(diǎn)研究工作，測(cè)試不同清潔低碳供暖技術(shù)應(yīng)用不同燃料的適應(yīng)性和污染物排放水平?？偨Y(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，再逐步進(jìn)行全國(guó)范圍內(nèi)的農(nóng)村分布式清潔供暖技術(shù)的推廣。三是完善供暖技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系。研究制定生物質(zhì)成型燃料鍋爐污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保爐具標(biāo)準(zhǔn)等與清潔供暖相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。建立生物質(zhì)能源供暖方式、空氣源熱泵供暖方式等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)體系，嚴(yán)格農(nóng)村地區(qū)清潔取暖項(xiàng)目的準(zhǔn)入門檻。四是制定完善促進(jìn)農(nóng)村清潔供暖的激勵(lì)政策。第一，應(yīng)用財(cái)稅激勵(lì)政策促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)采暖的清潔低碳轉(zhuǎn)型，如對(duì)農(nóng)村清潔取暖項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼。對(duì)農(nóng)村居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造的財(cái)政支持力度。對(duì)改造建設(shè)生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)的企業(yè)進(jìn)行投資支持。對(duì)購(gòu)買安裝使用空氣源熱泵、清潔爐具的居民予以補(bǔ)貼。對(duì)低收入群體應(yīng)用清潔低碳的采暖方式加大政府資金的支持力度。第二，應(yīng)用價(jià)格政策促進(jìn)農(nóng)村清潔采暖，如探索針對(duì)農(nóng)村居民應(yīng)用可再生電力進(jìn)行采暖的，取消階梯電價(jià)。探索針對(duì)農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用分戶天然氣進(jìn)行采暖的，取消階梯氣價(jià)。五是加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)清潔供暖的宣傳培訓(xùn)。利用農(nóng)村地區(qū)居民喜聞樂(lè)見(jiàn)的電視、廣播、互聯(lián)網(wǎng)等大眾宣傳媒體，宣傳農(nóng)村居民建筑節(jié)能改造、農(nóng)村地區(qū)采暖清潔低碳轉(zhuǎn)型的重要性。在農(nóng)村地區(qū)組織開(kāi)展生物質(zhì)能源采暖方式、新型爐具應(yīng)用方法、可再生能源、空氣源熱泵等使用方法的宣傳和培訓(xùn)，帶動(dòng)農(nóng)村地區(qū)居民接受清潔低碳的農(nóng)村供暖新方式。