中国区域清洁供暖发展研究报告

IEASERIESINSUPPORTOFIEA–CHINAENERGYCO-OPERATION Originallypublishedas: 中国区域清洁供暖发展研究报告 DISTRICTENERGYSYSTEMSinCHINA Optionsforoptimisation anddiversification 优化和多元的选择方案 Originallypublishedas: 中国区域清洁供暖发展研究报告 优化和多元的选择方案 DISTRICTENERGYSYSTEMSinCHINA Optionsforoptimisation anddiversification IEASERIESINSUPPORTOFIEA–CHINAENERGYCO-OPERATION 国际能源署 国际能源署是一个自治机构，创立于1974年11月。其在过去和现在都具有两重使命：通过对石油供应的实际中断做出集体响应来促进其成员国的能源安全；为其29个成员国及其他国家提供确保可靠、廉价的清洁能源供应方法的权威研究和分析。国际能源署在其成员国之间开展全面的能源合作计划，每个成员国都有义务持有相当于 其90天净进口的石油库存。国际能源署的目标是： 确保成员国获得可靠、充足的各种形式能源供应；特别是，在石油供应中断时要通过维持有效的应急响应能力来实现。 促进在全球范围内推动经济增长和环境保护的可持续能源政策，尤其是要减少导致气候变化的温室气体的排放。 通过采集和分析能源数据改善国际市场的透明度。 支持全球能源技术协作，保障未来能源供应并减轻其环境影响，包括通过改善能源效率以及开发和推广低碳技术。 通过和非成员国、产业界、国际组织及其他利益相关者进行接触和对话找到全球能源挑战的解决方案。 ©OECD/IEA,2018 InternationalEnergyAgency Website:www.iea.org 请注意本出版物在使用和分发时 捷克丹麦 爱沙尼亚芬兰 法国德国 希腊匈牙利爱尔兰意大利日本 韩国卢森堡荷兰新西兰挪威波兰葡萄牙 斯洛伐克西班牙瑞典 瑞士 土耳其英国 美国 国际能源署的成员国包括: 澳大利亚奥地利 比利时加拿大 Secure Sustainable Together 有具体限制。相关条款请参照： www.iea.org/t&c/ 欧洲委员会也参与了国际能源署的工作. ©OECD/IEA,2018 清华大学建筑节能研究中心（BERC）成立于2005年，致力于根据国家和国际能源环境发展目标，包括建筑研究和创新成果，开发高效节能、对环境负责的建筑能源系统。 其主要研究活动包括： 对中国当前建筑能耗状况进行评价，对建筑能耗和节能进行战略展望。 开展使用者行为和建筑模拟研究。 研究和开发创新型节能建筑有关技术和系统。 开展细分行业节能应用研究，包括：中国北方室内采暖；农村居民建筑和城镇居民建筑；公共建筑和商业建筑。 建筑节能研究中心广泛参与国际交流合作项目，包括与国际能源署的持续合作。建筑节能研究中心还负责发布《中国建筑节能年度发展研究报告》，该报告自2007年以来每年发布一次。 Page|3 前言 ©OECD/IEA,2018 Page|4 国际能源署 中华人民共和国具有世界上最大的区域供暖系统，管网长度超过20万公里，供暖面积 将近90亿平方米，相当于美国四分之一以上的建筑面积。随着中国城镇化快速发展和热舒适需求不断增加，未来几十年供暖和供冷系统的能源消费必将大幅增加，这会给能源供应和环境造成重大压力。 煤炭依然是热力生产的主要燃料，但正在快速向其他燃料转变，例如，天然气、地热或余热。释放清洁集中供暖系统的潜力是中国城市发展战略的关键所在。现代区域能源系统在提高能源效率和减少温室气体排放的同时，可以提供可靠的供暖和供冷服务，是实现能源行业转型的灵活、高效的媒介。 本报告以中国的城镇化和政策框架为背景，重点介绍了能够实现区域能源供应系统低碳化、效率最大化的各种经济有效的可选方案和商业模式。通过清洁能源措施，中国可以继续转型，摆脱煤炭，改善空气质量。 国际能源署（IEA）与中国在能源安全、能源统计和能源市场等多个领域有20多年的 深入双边合作。中国在2015年以联盟国身份加入国际能源署。2017年2月，在国际能源 署位于北京的中国联络办公室的支持下，双方达成了一项为期三年的工作方案。2017年12月，本人很荣幸与中国国务院副总理张高丽在北京会晤，共同商讨在中国经济和能源转型的大背景下进一步加强双方合作的议题。 本报告从国际能源署与中国之间不断加强的关系中获益良多。本报告以国际能源署在清洁集中供暖和供冷技术方面的专有技能为基础，得到了清华大学建筑节能研究中心和中华人民共和国国家发展和改革委员会的支持。 中国已经进入了一个新时代，环境方面的考量备受重视，例如减少空气污染和二氧化碳排放。清洁高效的集中供暖和供冷可以为缓解气候变化和空气污染做出重大贡献，同时也可以为家庭和企业在成本和舒适方面提供诸多好处。 2017年11月国际能源署部长级会议期间，与会者认识到供暖和供冷在发展经济、安全和可持续能源行业方面的重要性。中国也参加了此次会议。我希望本报告能够在中国和世界范围内推动现代区域能源系统的发展。 法提赫·比罗尔博士国际能源署署长 前言 清华大学建筑节能研究中心 国际能源署这份报告的出版恰逢其时——中国正在推进冬季清洁采暖行动。在城市周边地区，大量散煤被用作大小锅炉燃料进行取暖，这是中国北方地区空气污染的主要来源之一。尽管该地区小锅炉燃煤采暖的用煤量低于燃煤发电的用煤总量，前者产生的PM2.5至少是燃煤电厂的7倍。为了治理空气污染，中国政府采取了强硬的政策措施，淘汰民用和工业领域的中小型燃煤锅炉，推进更为清洁的煤改气或煤改电项目。然而，天然气供应不足，以及改造后供暖费用的上涨，都给政府推行的清洁采暖行动带来了困难。 Page|5 ©OECD/IEA,2018 对中国而言，哪些可持续、可负担的清洁取暖方案能够替代低效、高污染的燃煤锅炉？这份开创性的出版物对这一问题做出了回答，提出了能够充分利用潜在能源资源、发挥区域协同作用的取暖方案，来减少空气污染，实现区域能源系统的低碳化。报告中的案例充分展示了现代区域能源系统如何实现多元化的能源利用和科技手段来提高节能增效。 清华大学和国际能源署在能源议题方面有着长期稳定的合作关系。2015年，清华大学与国际能源署签订了深化合作的协议书。这份中国区域能源系统的研究报告是双方合作的重要成果。 目前在建筑领域已经存在一些能够同时降低能耗和空气污染的高效方案。正如本报告所指出的，要实现经济有效的热源多元化，发展可再生能源供暖，需要清晰的政策框架指引以及规范合理的市场环境加以支持。与此同时，为了避免改革出现偏差，需要因地制宜地制定方案。我希望本报告能够对中国清洁采暖的政策和有关项目的评估提供参考。 江亿 清华大学建筑学院教授、中国工程院院士 致谢 ©OECD/IEA,2018 Page|6 本报告是一个合作项目，是根据国际能源署与中国国家能源局之间的三年工作计划以及国际能源署与清华大学之间的合作意向函编写的。 本报告由国际能源署全球能源关系办公室，可持续发展、技术和展望司，能源市场和安全司，协同清华大学建筑节能研究中心共同编写，得到了中华人民共和国国家发展和改革委员会的支持。 作者包括国际能源署的DavidBÉNAZÉRAF、UteCOLLIER、BrianDEAN、JohnDULAC、VolkerKRAAYVANGER、PharoahLEFEUVRE、清华大学建筑节能研究中心的夏建军教授和李叶茂和哈尔滨工业大学的刘杨。国际能源署首席经济学家LaszloVARRO给予了专业指导。国际能源署中国合作部主任涂建军提供了全面的指导意见。 国际能源署的其他专家为本报告提出了宝贵的意见、建议和支持，特别是ThibautABERGEL、SimonBENNETT、BIYunqing、AmosBROMHEAD、Jean-BaptisteDUBREUIL、LYUZhong、KevinTU、YANGLei、AyaYOSHIDA和ZHOURuiyu，以及国际能源署中国联络办公室的LIXiang和WANGShuli。Lisa-MarieGRENIER和AndrewLALLY提供了大力协助。 AndrewJOHNSTON对本报告进行了编辑。国际能源署宣传和信息办公室的同事在报告的设计、翻译和出版本方面发挥了重要作用，包括RebeccaGAGHEN、MurielCUSTODIO、AstridDUMOND、ThereseWALSH、KatieRUSSELL和BertrandSADIN。 本研究为收集必要的信息组织了两次研讨会。来自能源企业、研究机构和政府部门的中国专家和其他国际专家也为本报告提供了支持、专业知识、意见和建议，尤其是中国城镇供暖协会的郑立均和綦京峰，中国电力企业联合会的刘伟涛，中国节能协会的李军，中国国家可再生能源中心的赵勇强和窦克军，Danfoss的于泳溟和AlfredChe，住房和城乡建设部的梁传志，国家发改委的任树本，王善成、赵怀勇、蒋靖浩和熊华文，ProcedeBiomassBV的JaapKOPPEJAN，清华大学建筑节能研究中心的罗奥和江亿教授，联合国环境规划署哥本哈根能源效率中心的陈卓伦，威立雅的RagnheiGUDMUND，以及集中供暖和供冷技术合作计划（DHCTCP）的成员，使本报告获益良多。 目录 ©OECD/IEA,2018 执行概要11 引言12 集中能源供应系统可以在中国发挥关键作用15 快速城镇化推动集中能源供应增长16 城镇化有利于集中能源供应系统的发展16 综合考虑能源规划与城市和区域规划可以促进集中能源供应的发展17 集中能源供应管网有望扩大19 供暖需求将会持续增加20 制冷需求增长迅速21 政策框架正在培育进一步的发展22 中国建设更加清洁的集中能源供应系统的机会25 提高能效的作用26 余热的作用29 利用热电联产进行余热回收：供暖前景和可选方案29 工业余热利用潜力与供暖和供冷选择方案30 各种余热方案的发展障碍和市场框架33 可再生能源的作用36 用于供暖和供冷的可再生能源选择方案38 扩大中国固体生物质集中供暖39 各种可再生能源方案的经济性43 天然气的作用46 商业模式49 集中能源供应商业模式在中国的应用49 行业耦合对商业模式的影响54 定价方案56 中国国情下的建议59 国际能源署热电联产与集中供暖和供冷合作及技术合作项目61 缩略语、缩写和计量单位62 参考文献64 Page|7 图目录 Page|8 图1中国集中供暖各类热源覆盖面积占比(2016年)14 图2中国北方城市集中供暖管网所覆盖的室内采暖建筑面积15 图3•2005-15年城市人口增长和集中供暖建筑面积增长情况16 图4•综合能源系统内的互联互通和潜在的能源协同18 图5•2015年北方采暖地区（城市供暖管网）能源消费情况和2020年潜在需求增长21 图6•2015年分体式空调的典型能效比22 图7•“免费”热源和冷源28 图8•热电联产供装机容量和城镇区域供暖需求30 图9•全球钢铁行业主要生产环节工业余热技术回收潜力31 图10•水泥行业主要生产环节工业余热全球技术回收潜力32 图11•工业能源产业链中的余热管理和可能用途34 图12•瑞典（左）和立陶宛（右）集中供暖工厂中各种燃料占比（1998-2015）37 图13•2006-16年中国用于供暖的固体生物质消费量和2020年发展目标40 图14•固体生物质、天然气和煤炭的平准化热力成本对比41 图15•生物质锅炉投资成本（按装机容量计算）43 图16•1990-2015年天然气在中国热力生产中的比重46 图17•市县区域供暖天然气使用量47 图18•把集中供暖市场放在更广泛的能源系统