基于“雙碳”戰略背景下安徽省園區供熱減排研究

李 玉，陳 晨

(1.淮河能源燃氣集團有限責任公司，安徽 淮南 232001；2.平安煤炭開采工程技術研究院有限責任公司，安徽 淮南 232001)

1 引言

2020年，碳達峰、碳中和加快能源去碳化進程，“雙碳”戰略目標的提出直接推動了新一輪能源革命，能源消費端、供應端低碳減排步伐加快，節能減排已成為能源行業發展的主基調，社會經濟發展的大趨勢。2021年被納入碳排放管控的2200余家發電企業已開展全國2019～2020年度首個周期碳排放履約清繳工作。城市區域性集中供熱不僅能提供穩定、可靠的優質熱源，對于節約能源，改善大氣環境，降低碳排放有積極作用，經濟效益和環境效益凸出。供熱行業因熱源形式、技術水平、管理方式不同，碳排放差異顯著[1]。目前，學術界對于區域性供熱碳減排也開展了一定研究。常莎莎等[2]以沈陽市為例開展了供熱行業碳排放基準線研究。陳曉雨[3]從推進集中供熱節能減排的研究背景和優勢等角度出發，通過優化和調整集中供熱結構和更新供熱設備等方式，開展相關策略分析。李浩淼等[4]從節能降耗、降低污染物的排放量、提高設備利用率等方面論述了大型熱電聯產機組集中供熱在節能減排中的作用。陳淑靜[5]對天然氣作為城市集中供熱熱源的可行性進行了探究，認為城市集中供熱應在以煤炭為主熱源的基礎前提上，逐步提高天然氣等清潔能源的比重。陳蒙等[6]開展了北方城市集中供熱能耗影響因素分析與探究，認為在2010～2019年期間，人口規模和能效提升對集中供熱總耗能的影響在貢獻率上變化不大。張憲金等[7]開展了高效集中供熱系統節能運行管理研究。林靜[8]基于能源、效率和熱價視角，論述了中國供熱如何擺脫高耗能低效率。程娟等[9]對傳統能源供熱模式和可再生能源供熱分類進行了簡要分析。劉夢男[10]開展了新建燃煤熱電聯產項目的碳減排量化分析，為新建燃煤熱電聯產電廠溫室氣體排放提供參考。劉巖[11]對集中供熱改造方法學在碳減排計算、監測和核查等方面展開了研究。丁慧敏[11]立足于可持續發展視角下，研究城市集中供熱未來的發展方向。張真真等[12]基于能源變革、綠色發展的時代背景，開展了綠色智能的集中供熱系統節能技術分析。

紀林林[13]探究了節能技術在熱電聯產集中供熱系統的應用。張艷輝[14]通過對供熱成本的構成分析，建立相關函數模型，開展了集中供熱盈虧邊界條件研究。梁界飛[15]基于乏汽余熱利用的新型熱電聯產集中供熱系統思路，開展了全工況運行優化研究。2020年9月，《安徽省節約能源條例》實施，要求“鼓勵支持工業園區、產業基地進行節能改造，在有條件的城市推廣集中供熱。2021年10月，《安徽省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》[16]印發，綱要明確指出“將推進能源革命，優化能源結構，擴大清潔能源開發利用,提升能源清潔高效利用水平”，本文在此背景下展開研究分析。

2 基本情況

安徽省內工業園區實現集中供熱方式多樣， 目前，安徽省省級開發區主要采用燃煤熱電聯產、生物質發電，以及依托大型燃煤發電機組實行集中供熱，尚有部分開發區未實行集中供熱，其中集中供熱熱源主要以煤炭為主，霍山、蒙城等經濟開發區開始采用燃氣鍋爐實現集中供熱。近期，新上集中供熱項目主要為燃煤熱電聯產機組，集中燃煤熱電聯產項目相較于分散燃煤小鍋爐，供熱效率大幅提升，為分析更加直觀明確，論文結合淮河能源燃氣集團某熱電聯產項目，分析園區集中供熱和分散供熱碳排放量差異。同時，在不考慮經濟性條件下如發展天然氣集中供熱，分析其碳排放與煤炭集中供熱的差異。

淮河能源燃氣集團某熱電聯產項目擬建于安徽省亳州市古井智能園區內，位于古井產業園北側，項目響應安徽省打贏藍天保衛戰、大氣污染防治重點工作等要求，建成后計劃替代古井鎮區域內的原有分散燃煤機組，并保障新增用戶熱需求，同時促進區域能源消費結構優化調整，實現降污減排提質增效。項目擬投資建設4×75 t燃煤高溫高壓鍋爐+3×8.5 MW·h 背壓汽輪機機組，年設計供熱量為332.29×104GJ，年發電量為17595×104 kW·h，機組高溫高壓鍋爐執行《電站鍋爐技術條件》(GB/T34348-2017)標準，鍋爐熱效率達91%以上，相較于安徽省現有園區主要用熱企業采用的燃煤抽凝機組，鍋爐設計容量都在50 t以下，執行《燃煤工業鍋爐節能監測》(15317-2009)標準，鍋爐熱效率在78%左右，該項目建成后燃煤鍋爐效率提升達13%。本文按照古井智能園區熱電聯產設計年供熱量332.29×104GJ(約100萬t年供熱量)測算，進行碳排放比較分析。

3 碳減排分析

3.1 燃煤集中供熱替代分散供熱碳減排分析

(1)供熱煤耗比較。1 GJ單位供熱煤耗=34.12(1 GJ折算標準煤量)/(99%×91%)(管道效率×鍋爐效率)=37.87 kgce/GJ；在年供熱量 332.29×104GJ/a下，供熱年消耗量為12.58萬t標煤。按照本項目替代都是老舊小鍋爐，執行《燃煤工業鍋爐節能監測》(15317-2009)標準78%效率測算，可知在同等供熱量下，老舊小鍋爐單位供熱煤耗為44.18 kgce/GJ，供熱消耗量為14.68萬t標準煤。碳排放情況如表1所示。

表1 燃煤集中和分散供熱碳排放分析

(2)發電煤耗比較。為確保數據分析更精確，具有參考價值，將熱電聯產機組發電煤耗與全國燃煤發電機組進行比較。本文參照國家能源局發布的2020年全國電力工業統計數據。統計顯示6000 kW及以上電廠供電標準煤耗為305.5 mg，按照廠用電5%計算，折算成發電煤耗為291 mg，那么全年發電煤炭消耗量為5.12萬t標準煤。本項目熱電聯產發電煤耗為163 gce/(kW·h)，相比全國燃煤發電機組煤耗率降低128 mg，全年降低煤炭消耗量為2.2萬t標準煤，發電煤耗降低幅度為41.8%。

綜合上述分析可知：本項目相比老舊鍋爐和單純煤炭機組發電年節約煤炭消耗量為4.3萬t標準煤。僅從降低能源消耗的角度出發，碳減排量降低了21.7%。

3.2 燃氣供熱替代燃煤熱電聯產減排分析

仍以古井智能園區供熱為例，比較煤炭和天然氣兩種燃料在供熱量相同情況下碳排放差異。古井智能園區熱電聯產設計煤種含碳基為53.77%，煤熱值為5000 kCal/kg；在不考慮經濟性條件下，假定僅采用天然氣鍋爐方式供熱，依據《鍋爐節能技術監督管理規程》(TSGG0002)，天然氣鍋爐熱效率限定值92%，天然氣含碳基設定為95%，天然氣典型熱值為8500 kCal/Nm3。暫不考慮損耗，按照古井智能園區年供熱量332.29×104GJ/a測算，碳排放如表2所示。

表2 燃氣和熱電聯產供熱碳排放分析

綜上對比：在同等供熱量下，燃氣供熱比燃煤供熱二氧化碳排放降低16.5萬t，碳減排率達46.3%，按照當前50元/t的碳稅均價測算，僅碳減排這部分節約近825萬元企業運營成本。如考慮天然氣三聯供等綜合利用方式，還可進一步減少碳排放。

4 結論與建議

4.1 結論

(1)從國內研究研究成果和本論文分析對比可知園區采取集中供熱替代分散供熱，利大于弊，環境效益和經濟效益突出。

(2)從淮河能源燃氣集團某熱電聯產項目案例分析結果可知，集中供熱碳減排達14.3%～46.3%，企業碳減排成本大幅降低，最高可節約825萬元。

(3)推廣熱電聯產集中供熱有助于園區綠色轉型升級，助推企業綠色效益增長點，同樣對于安徽省加快產業結構調整推動減污降碳協同增效，促進雙碳目標如期實現具有重要意義。

4.2 建議

(1)立足當前能源發展新形勢和雙碳戰略目標，建議安徽省結合現有園區供熱現狀，統籌考慮供熱改造成本、管理改革方式突破和區域經濟承受力，分階段有序推進集中供熱替代，鼓勵熱電聯產、分布式能源等綠色低碳項目建設。

(2)通過嚴格大氣污染物排放標準，建立環保大數據監控平臺，掌握大氣污染物和碳排放量，緩解用熱價格增長幅度，為當前及未來一段時期內能源結構調整提供數據支撐，加快倒逼集中供熱方式轉變。

(3)建議支持運用減溫減壓、儲熱等技術實現熱電解耦，解決熱電聯產項目電力難以調度問題，滿足可再生能源電力消納需求。

(4)在熱源替代方面緊跟國家政策導向，充分發揮天然氣清潔、高效、低碳、靈活資源屬性特點，嘗試在增量供熱市場方面逐步采用天然氣替代煤炭作為熱源供應，緩解碳排放總量增長，逐步融合光伏、風電和儲能等設施，形成園區多能供給局面，保障用能需求，并支持出臺天然氣大用戶直供、分布式能源站隔墻售電等支持性政策，合理疏導天然氣供熱在初期成本壓力，以實現地區經濟和社會可持續發展。

5 討論

鑒于在“雙碳”戰略背景下，區域集中供熱減排分析研究成果相對較少，安徽省這塊處于空白區，本文以當前集中供熱具有代表性的熱電聯產項目為例，進行了碳減排的量化分析，具有一定參考價值，明確了集中供熱的環境和經濟效益，目前安徽省園區經濟快速發展、基礎設施配套不斷完善、供熱規模逐步擴大。在長三角一體化經濟發展格局推動下，能源消耗總量還是不斷提高，倒逼省內燃料升級加快替代，由于生物質受制于燃料來源、煤炭受制于排放指標等因素，未來園區天然氣熱電聯產勢是集中供熱的一個發展方向。下一步希望在此基礎上，進一步開展燃氣集中供熱技術工藝改造、經濟技術可行性分析、管理模式改革以及能源減量替代方案等相關研究，對推動區域集中供熱高效推廣,進一步節能降耗提供一定依據。