北方地區清潔取暖助力建筑“雙碳”目標實現的展望

文｜ 鄧高峰 代雯華 佟昊 關運龍

2020年，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出“雙碳”目標：中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。要如期實現“雙碳”目標，除了各行各業共同行動外，還要特別強調重點行業及領域的減污降碳行動。

建筑行業“雙碳”計劃

建筑碳排放現狀

隨著中國城鎮化建設進程的推進，中國建材消耗量、新建建筑面積已經位居世界各國之首。2019年我國建筑全過程碳排放總量為49.97億噸，占全國碳排放的50.6%，其中運行階段碳排放量達21.3億噸，占全國的21.6%，是碳排放大戶。2005年至2019年間，全國建筑全過程碳排放擴大了2.24倍，年均增長5.92%。因此，建筑領域碳排放能否如期達峰將成為全國碳達峰碳中和工作的重中之重。

建筑運行階段碳排放發展預測

根據中國建筑節能協會能耗統計專委會的情景預測，要實現建筑運行碳排放2030年達峰，在“節能情景”和“產能情景”下至少要分別實現：2025年建筑運行碳排放總量不超過25億噸，“十四五”年均增速不超過1.5% （節能情景下）；2025年建筑運行能耗總量不超過12億噸標準煤，“十四五”年均增速不超過2.2% （產能情景下）。如圖1和表1所示。

表1 不同情景下的建筑碳排放峰值及達峰時間預測表

圖1 不同情景下的建筑碳排放變化趨勢預測圖

到2060年，在基準情景下，我國建筑運行階段碳排放約降至15億噸；而在脫碳情景下，碳排放預計將降至約4.2億噸，可較基準情景減少72%的碳排放。其中，建筑能效提升可減排3.3億噸，貢獻比例為22%；建筑可再生能源應用減排3億噸，貢獻比例為20%；建筑電氣化和電力脫碳減排4.5億噸，貢獻比例為29%；負碳技術中和4.2億噸，貢獻比例為29%。

清潔取暖與“雙碳”目標間的聯系

建筑運行階段的碳排放，建筑制冷和供暖的碳排放占有相當大的比例。特別是我國廣大農村地區，由于建筑圍護結構傳熱系數大，保暖性能差，且冬季仍有部分地區用散煤取暖，造成了大量的二氧化碳及污染物排放，這是目前建筑行業減碳的關鍵之一。

清潔取暖工程以清潔能源代替散煤大量燃燒與用戶側節能改造并行，能夠有效調整供暖能源結構，顯著降低建筑采暖能耗和碳排放量。過去幾年，清潔取暖已取得顯著成效，《中國清潔供熱產業發展報告2022》顯示，截至2021年底，我國北方地區供熱總面積達225億平方米，其中清潔供熱面積達到158億平方米，清潔供熱率超70%，清潔取暖已成為實現“雙碳”目標的關鍵領域和重要抓手。

北方地區的清潔取暖現狀

2017年至2021年，有63個城市被納入中央財政冬季清潔取暖試點城市，居民改用清潔取暖可享受中央財政補貼。2022年4月27日，財政部等四部門聯合發布《2022年北方地區冬季清潔取暖擬支持項目名單公示》，將25個城市納入2022年大氣污染防治資金支持的北方地區冬季清潔取暖項目，國家資金支持的北方地區冬季清潔取暖城市總數達到88個。

中央財政將對納入支持范圍的城市給予清潔取暖改造連續3年的定額獎補，88個城市共計獎補1071億元。其中，2022年中央財政大氣污染防治資金安排300億元。每年獎補標準為直轄市10億元、省會城市7億元、一般地級市3億元，計劃單列市參照省會城市標準。資金主要支持有關城市開展電力、燃氣、地熱能、生物質能、太陽能、工業余熱、熱電聯產等多種方式的清潔取暖改造，加快推進既有建筑節能改造等工作。

案例分析——朔州清潔取暖

本節以山西省朔州市為例，具體展示清潔取暖的減污降碳成效。朔州市于2021年4月通過國家四部委組織的競爭性評審，成功入圍第四批清潔取暖試點城市，并獲得每年3億元中央財政預算專項補貼，3年共9億元。

朔州市基本情況

朔州市位于山西省北部，總面積為1.07萬平方公里，是京津冀大氣污染傳輸通道城市。地處嚴寒地區，氣候干燥，冬季寒冷少雪。常住人口為178萬人，其中農村人口76萬人，共21.03萬戶，占常住人口的42.49%，城鎮化率為57.51%。

朔州市冬季空氣質量較差，二氧化硫全年濃度超標（年平均值為25mg/m3），實施清潔取暖前，是山西省僅有的兩個空氣質量指標未達到一級的城市之一，大氣污染防治形勢嚴峻。

能源方面，朔州市資源稟賦具有“煤多、熱富、光足、電綠”的特點，朔州市煤炭產量豐富，年產量在2億噸以上；集中供熱能力強，共有11家火電廠，其中熱電聯供機組768兆瓦，占全市火電總裝機容量的68.9%。同時，電力資源十分豐富，風電、光電年發電量大于全社會用電量。

依據“因地制宜”的基本原則，朔州市的自然稟賦和社會基礎決定了要選取一條以城市、城郊集中供熱和農村“煤改電”為主的清潔取暖技術路徑，且改造重點向農村傾斜。

朔州市清潔取暖總體目標

朔州市清潔取暖項目三年總目標是：在2023年采暖季前，既要確保城區、縣城和農村清潔取暖率基本達到100%，農村地區清潔取暖用戶100%采取基礎的建筑保溫節能措施（安裝保溫窗簾）；又要確保城區、縣城非節能且具有改造價值的建筑改造率分別達到100%和80%，能效提升率不低于30%；同時，還要積極推進農村建筑節能改造。全域形成熱源側“清潔供”、用戶側“節約用”、取暖費“能承受”的可持續的清潔取暖體系。

朔州市清潔取暖技術路徑

（一）熱源側

結合實際，朔州市確定了“5+1”的改造路徑。“5”即因地制宜采取集中供暖、“煤改電”、“太陽能+”、煤改氣、生物質的5種技術路徑；“1”即對未改造的地方通過清潔煤過渡替代，保障全體居民溫暖過冬。具體措施包括：

（1）優先發展集中供暖

集中供暖不僅能給城市提供穩定、可靠的高品位熱源，而且能節約能源，減少城市污染。熱電聯產集中供暖作為朔州市極具特色的一項措施，它充分發揮了朔州“熱富”稟賦，做到了優先發展、應接盡接。熱電聯產集中供暖熱源豐富、受益面廣，全市熱電聯產可觸及范圍基本覆蓋了全部人口集中區域。

（2）積極推進“煤改電”

在用戶較為分散的農村地區，結合建筑的熱負荷特性、環保生態要求、電力資源、電網支撐能力等因素，采用低環境溫度空氣源熱泵實施“煤改電”。使用空氣源熱泵采暖，可以有效減少用戶采暖成本，保障老百姓“用得起、用得上、用得好”，在集中供暖不具備經濟性的地方優先采用這種方式。

（3）因地制宜推進“太陽能+”和“煤改氣”

在“煤改電”的基礎上，結合群眾意愿、房屋條件，安裝屋頂、庭院光伏發電系統，發電收益補貼取暖，進一步降低清潔取暖經濟壓力。同時，在已經接通天然氣管道、落實氣源的前提下，有序推進“煤改氣”，通過多元化的能源結構滿足不同人群的使用需求。

（4）生物質清潔取暖兜底

針對各種管網線路難以觸達，但擴散條件好、生物質資源豐富的區域，用符合國家排放標準的生物質鍋爐進行兜底，同步建立燃料加工配送系統。

（二）用戶側

用戶側同步推行建筑節能，從根本上降低采暖能耗。新建建筑堅持執行國家最新節能設計標準，綠建示范區內強制執行綠色建筑設計標準（基礎級）。既有建筑通過外墻加設保溫材料、更換節能外窗等方式提升能效，三年計劃進行改造467.15萬平方米，改造后能效提升率不低于30%。

總體而言，朔州市清潔取暖技術措施科學、豐富、經濟，群眾接受程度高，有效地促進了節能減排和城鄉人居環境大幅改善。

朔州市清潔取暖減排效益分析

（一）清潔取暖節煤量

依據《綜合能耗計算通則》等文件測算，通過三年清潔取暖工程建設，在保障居民溫暖過冬的前提下，到2023年底前朔州市每年可減少用煤量折合標煤約71.79萬噸。清潔取暖各項工程的標準煤節約量（見表2）。

表2 朔州市清潔取暖工程標準煤節約量

（二）污染物減排量

通過將70余萬噸散煤替代為清潔能源，三年后，朔州市每年二氧化硫排放量將減少5200噸，煙塵的排放量減少740噸，氮氧化物減少8597噸。分項計算結果（見表3）。

表3 朔州市清潔取暖工程污染物減排量

2021年，經過一年清潔取暖項目的實施，朔州市秋冬季環境空氣質量綜合指數全面達到一級標準，細顆粒物（PM2.5）濃度為40.5μg/m3，同比下降10.6%，比國家要求的目標值多下降了10.1%，實現歷史性“摘帽”。

（三）二氧化碳減排量

清潔取暖不僅要求“清潔”，還需要向“低碳化”靠攏。朔州市在城郊和廣大農村地區將太陽能和清潔電力供熱作為主要熱源，能夠起到顯著的碳減排效果，減排量達到77萬噸/年。同時，現有建筑節能改造帶來的采暖能耗降低也可貢獻約7.3%的減排量。經測算，三年任務完成后，全市將總計每年減排二氧化碳173.71萬噸/年，具體如表4所示。

表4 朔州市清潔取暖工程二氧化碳減排量

總結與展望

從以上對朔州市清潔取暖典型案例的分析可以看出，實行清潔取暖能夠有效降低建筑運行階段的碳排放，從而對建筑行業“雙碳”目標的實現起到強有力的推動作用。

一方面，用戶側建筑節能可以有效減少能源需求。通過對現有建筑的外圍護結構進行節能改造，大幅度提升建筑能效，解決“用能多”的問題。有數據顯示，目前我國北方地區城鎮單位面積實際供暖能耗在10 kgce/m2以下，與20年前相比降低了50%以上。未來北方地區供熱的節能潛力還可繼續挖掘。

另一方面，清潔能源替代散煤降低了熱源側排放。清潔取暖工程將分散式向分布式、集中式整合，提升供熱效率；將高污染、高排放熱源改為低排放甚至零排放熱源，優化用能結構，解決“排放高”的問題。未來，在因地制宜、居民經濟條件可承受的前提下，可繼續向可再生能源和綠色電力供暖方向發展，以進一步降低熱源的碳排放比例。積極探索零碳供暖技術，包括光熱采暖、生物質能采暖、清潔電力采暖，乃至氫能供暖、小型核反應堆供暖技術等。

同時，清潔取暖也面臨兩個方面的挑戰。一是電供暖的清潔程度在很大程度上取決于電力的清潔程度，因此電力部門脫碳至關重要。二是目前可再生能源（如太陽能光伏、光熱等）的改造成本仍然相對較高，同時補貼資金有限，在這種情況下，對于大部分農村地區居民而言，投資成本較難接受。未來需要通過技術創新來降低清潔供熱成本，為商業化發展奠定基礎。