北京市供熱用能現狀及碳排放分析

文_梁博 北京節能環保中心

1 研究背景

2021年12月在京召開的中央經濟工作會議提出“實現碳達峰、碳中和是推動高質量發展的內在要求，要堅定不移推進”。近年來，北京持續推進節能降耗，碳減排工作走在全國特大型城市前列，單位GDP能耗和碳排放數值穩步降低，具備率先實現“碳達峰、碳中和”目標的基礎條件。同時，高標準、高起點節能降碳工作需要和首都經濟社會全面綠色轉型協同實施，需要穩步推進城市用能向低碳能源轉型。其中供熱是城市運行和民生關注的重點，該領域節能降碳路徑值得認真分析研究。本文通過分析北京市供熱領域能源消費和碳排放現狀，分析余熱利用、熱泵和太陽能等供熱方式可替代潛力，進而提出供熱領域節能降碳路徑，助力城市“雙碳”目標高質量實現。

2 北京市供熱領域能耗及碳排放

總體上看，“十三五”期間本市萬元GDP能耗下降23.95%，2020年萬元GDP能耗達到0.209t標準煤，能效水平位列省級地區首位，人均碳排放總量和單位GDP碳排放量數據明顯優于全國平均水平。具體到供熱領域，截至2019年本市形成了以熱電聯產和燃氣鍋爐為主，熱泵、燃油、電及工業余熱作為補充的供熱方式，能源消費主要以天然氣為主，占比約95%，可再生能源（主要是熱泵）占比約4%，供熱能耗占到全市能源消費比重約6%，供熱產生的碳排放占到全市碳排放的8.5%。

2.1 北京市供熱領域用能現狀（圖1）

圖 1 2015~2019年 北京市供熱結構變化圖

從供熱面積上看，據統計截至2019年北京市城鎮供熱面積達到88459萬m2，比上年增加2141萬m2，同比增2.5%，其中燃氣鍋爐供熱面積達到61177萬m2，同比增長2.4%；熱電聯產供熱面積21425萬m2，比2018年增長1.8%；其他方式供熱面積（主要為地熱及熱泵）5857萬m2，同比增長5.5%。

從供熱方式上看，直接使用燃氣供熱包括燃氣鍋爐和壁掛爐，本市共有燃氣鍋爐約3500余座，總裝機容量近4.5萬MW，承擔全市69%的供熱面積，其中居住供熱占到78%，公建供熱占到22%；熱電聯產供熱由城市熱力網、區域熱力網和跨省熱電網組成，承擔全市24%的供熱面積；可再生能源供熱主要包括淺層地源熱泵、再生水（污水）源熱泵、深層地熱、水源熱泵以及空氣源熱泵，承擔本市城鎮地區供熱面積的4%；燃油、電及工業余熱占比較少。

2.2 北京市供暖系統碳排放現狀（圖2）

圖2 北京市2015~2019年供熱用能碳排放量統計圖

“十三五”時期本市供熱產生的碳排放呈穩步上升趨勢，2019年相比2015年增長約6.8%，年均增幅約1.7%，低于供熱面積增速。主要得益于，燃煤替代和可再生能源供熱推廣運用，本市積極落實國務院“大氣污染防治行動計劃”、市政府“清潔空氣行動計劃”部署要求，關停燃煤電廠，完成各類燃煤鍋爐和民用散煤清潔能源替代，壓減燃煤工作取得顯著成效，2019年燃煤產生的碳排放相比2015年降低了約85%。從不同供熱方式碳排放構成上看，燃氣鍋爐碳排放占到供熱碳排放的78%，壁掛爐占到12%，其他方式占到碳排放的10%。

3 本市供熱能源替代潛力分析

經調研，本市可利用供熱資源主要有電廠余熱、燃氣鍋爐余熱、垃圾焚燒廠余熱、地源熱泵和污水源熱泵等，據不完全統計，在充分利用的情景下，可替代供熱面積約3.18億m2，占目前供熱面積的35%，可有效降低化石能源消費量，降低供熱產生的碳排放。具體來看，本市現有10臺燃氣發電機組的余熱資源，可替代供熱面積約0.65億m2；現有燃氣鍋爐余熱資源可替代供熱面積約1.2億m2；現有垃圾焚燒電廠設計處理量22650t/d，余熱資源可代替面積約0.4億m2；現有地源熱泵和污水源熱泵可替代面積分別為0.8億和0.13億m2。與此同時，基于本市區域特點，可開發利用數據中心余熱資源，推廣太陽能供熱、儲熱等技術運用，進一步挖掘供熱能源替代潛力。

4 本市供熱領域節能降碳路徑

根據現狀分析及遠景預測，本市供熱將逐步轉變以燃氣為主的用能結構，余熱資源和可再生能源利用將成為重要組成部分，形成以低碳能源為主的智慧聯動、多能互補的供熱方式。具體路徑上看：一是推動現有供熱系統節能減排，提高燃氣鍋爐利用效率，推進供熱管網智慧化改造升級，實施用戶側供熱計量，鼓勵供熱領域新技術新產品示范運用，普及規范節約用熱生活常識，充分釋放供熱系統節能減排潛力；二是推動供熱領域能源轉型替代，提高外調綠電占比，發揮余熱資源潛力，大力發展可再生能源供熱方式，轉變以燃氣供熱為主的供熱用能結構，詳見圖3。

圖3 北京供熱領域節能降碳路徑

5 結語

綜合分析供熱能源消費和碳排放情況，本市供熱領域降碳工作需要充分優化能源結構和推動節能減排協同發力，構建以綠色能源為主的供熱能源消費結構，發揮電廠余熱、工業余熱等余熱資源潛力，搭建智慧化供熱平臺，構建城市安全、低碳、清潔、高效、智慧、經濟的低碳供熱體系。