北方農村冬季清潔供暖的現狀、問題及對策分析—以黑龍江省為例

周 闖, 秦國輝, 蘇小紅, 陸 佳, 王玉鵬, 劉 偉, 王 欣, 羅向東

(黑龍江省能源環境研究院, 黑龍江 哈爾濱 150007)

我國北方地域遼闊,擁有豐富的煤炭、石油、天然氣、生物質等資源[1],能源的開發利用有效促進了地方經濟的發展[2]。同時,北方冬季漫長且寒冷,供暖用能需求極大,傳統供暖方式帶來的環境污染及煤炭短缺等問題逐漸顯現,利用清潔能源供暖受到的關注也越來越多。

現階段供暖的能源利用方式多樣,其中太陽能和風能由于熱源不穩定,適宜作為輔助型熱源,并不適合單獨供暖[3-5];天然氣和綠電同時具備低碳和可再生特性,是理想的供暖能源,但用能成本較高[6-7];燃煤和秸稈粗獷燃燒供暖,產生的污染物多、煙塵大、用能環境差[8];秸稈捆能夠伴隨農作物收割過程直接成型,配合專用捆燒直燃鍋爐,在集中供暖的經濟效益方面優勢明顯[9-10];使用生物質成型燃料及其專用鍋爐供暖,燃燒效率高、火力旺,產生的灰渣少,煙氣清潔[11-12],使農戶居室環境得到明顯改善[13]。本文將對黑龍江省冬季清潔供暖的支持政策和現階段主要采用的清潔供暖方式的發展現狀、存在問題進行綜合分析,然后鑒于當前的發展形式,因地制宜地提出適宜于本省農村地區應用的清潔供暖方式,并對加快推廣清潔供暖的可行措施提出相關建議。

1 農村清潔供暖改造的政策支撐

清潔供暖是助推大氣污染防治、農村生態文明建設的重要部分,是能源生產和消費革命、農村生活方式變革的重要內容,也是改善農村人居生活環境、提高百姓生活品質的民生工程。近年來,在“雙碳”背景下我國相繼出臺了一系列清潔能源供暖政策。

國家層面,國務院及各部委根據農村清潔采暖工作的實施進程,與時俱進地發布了十幾個政策文件,分別從試點示范、規劃引導、方案制定、供熱價格、績效考核等角度,指導和支持相關地區冬季清潔供熱工作的推進。其中的幾個關鍵性的政策,在推進清潔供暖工作中起到了舉足輕重的作用,詳見表1。2017年5月,財政部、住房城鄉建設部、環境保護部、國家能源局聯合發布的《關于開展中央財政支持北方地區冬季清潔取暖試點工作的通知》中指出,重點支持京津冀及周邊地區的“2+26”城市開展試點,對燃煤供暖設施清潔化改造提供財政補貼,拉開了國家對農村地區清潔供暖提供財政支持的序幕。2017年12月,國家發展改革委等十部委聯合制定了《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017～2021年)》,明確了清潔供暖的概念和范圍,梳理了天然氣、電、地熱、生物質、太陽能、工業余熱、清潔化燃煤(超低排放)等各種清潔取暖類型,對每種類型的特點、適宜條件、發展路線、關鍵問題等進行了重點闡述,對清潔供暖的推進策略和保證措施等做出科學規劃布局。2018年7月,國務院發布的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中指出,為加快改善環境空氣質量,加快調整能源結構,有效推進北方地區清潔取暖,將農村供暖與大氣污染防治工作協同推進。2021年1月,《國家能源局關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》中指出,為調整能源結構、實現節能減排、合理控制能源消費總量,要因地制宜推廣各類可再生能源供暖技術,積極推廣地熱能開發利用,合理發展生物質能供暖,繼續推進太陽能、風電供暖。2022年5月,國家發展改革委、國家能源局印發《關于促進新時代新能源高質量發展實施方案》,要求因地制宜推動生物質能、地熱能、太陽能供暖,在保障能源安全穩定供應基礎上有序開展新能源替代散煤行動,促進農村清潔取暖、農業清潔生產。制定符合生物質燃燒特性的專用設備技術標準,推廣利用生物質成型燃料。

表1 國家發布的有關清潔供暖的主要政策

在國家清潔供暖政策的引領下,黑龍江省積極謀劃部署,同步制定了一系列清潔供暖改造實施方案,在本省的清潔供暖工作推進過程中起到了舉足輕重的作用,詳見表2。2017年9月,省委辦公廳印發了省內的首個秸稈成型燃料利用政策《加強農村秸稈壓塊燃料化利用工作實施方案》,指出要落實秸稈壓塊加工執行農用電電價政策,在全省60個產糧大縣開展秸稈壓塊站建設試點。2018年7月,省委辦公廳發布了《哈爾濱市、綏化市和肇州縣、肇源縣秸稈綜合利用三年行動計劃》,對“兩市兩縣”新建秸稈壓塊站、戶用生物質爐具、離田機具等進行補貼,并且明確了補貼標準,對購置和安裝戶用生物質爐具的農戶,按照每臺2100元的標準,政府最高給予70%的補貼。在“三年行動計劃”的基礎上,從2019年10月,省委辦公廳又印發了《2019年黑龍江省秸稈綜合利用工作實施方案》,開始規劃布局全省秸稈綜合利用方案,將秸稈的燃料化供暖列為重要的利用方案。2020年8月,省委辦公廳又出臺《散煤污染治理“三重一改”攻堅行動實施方案(2020～2022年)》,要求突出重點地區、重點時段、重點問題,推進散煤替代改造,對秸稈壓塊加工用電電價、秸稈壓塊站建設補貼等提供持續保障。另外,在保證資金補貼力度的同時,扶持范圍也由“兩市兩縣”擴大為哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化四個城市。這些政策的出臺,有效推動了本省農村能源的低碳轉型與高質量發展,對促進鄉村的生態文明建設發揮了舉足輕重的作用。

表2 黑龍江省發布的有關清潔供暖的主要政策

2 黑龍江省農村清潔供暖的主要方式及問題分析

從農村清潔供暖改造的政策支撐內容來看,現階段主要提倡因地制宜地進行“煤改電”、“煤改氣”、“煤改生”3種清潔供暖方式的改造,生物質、天然氣和電能是我省目前推行實施清潔供暖的主要能源。

2.1 電供暖

電熱供暖主要是通過電鍋爐中的發熱體將電能轉換為熱能,以輻射和對流的形式向外傳遞換熱,電熱轉換率最高能達到100%。但電熱供暖對于普通農民家庭來說比較陌生,即使安裝使用過電鍋爐的農戶,由于其運行耗電量大、費用高,用戶的認可度極低。伊春市友好區溪水經營所是當地有名的旅游村。2019年,為促進新農村建設,政府免費為村民進行農房改造,還為幾家具有代表性的農家院安裝了電鍋爐設備。到了采暖季,改造后的農房保溫效果得到明顯提升,電鍋爐采暖使用方便、清潔的特點得到充分體現。但幾個月后,農戶又紛紛改回了原來的燃煤采暖形式,停用了電鍋爐。究其原因,主要是電供暖耗電量大,不符合我省農村地區的消費水平,即便是有一定經濟實力的農家院也“不敢”使用。面對此問題,黑龍江省針對性出臺一系列清潔供熱電價優惠政策,例如對“煤改電”用戶實行單獨的電采暖電價政策,實行單表計量、單獨計價;供暖期內用電價格仍按原政策執行,不執行階梯電價[15];電采暖用戶電價實行“峰谷分時電價”政策,其中居民用戶電采暖電價峰時段為每度0.645元,谷時段為每度0.29元,并將低谷時段用電時長延長至10個小時[16]。但就目前黑龍江省農村地區的經濟水平來看,電鍋爐供暖仍難以在農村地區大范圍的推廣應用。

2.2 燃氣供暖

燃氣供暖是以天然氣為燃料,在掛壁爐中燃燒加熱內部循環水,并通過管道將熱水輸送至散熱器向室內供暖。燃氣供暖所采用的掛壁爐熱效率能夠達到90%,較電采暖的運行費用能夠降低40%左右[17-18],并且能夠同時獲得炊事用燃氣,農戶的認知度較高,但要在農村地區順利實施“煤改氣”,還存在三個問題:一是氣源問題[19]。黑龍江省農村地區村落分布散、村與村之間距離長,管道式的集中供氣工程量大、施工成本高;分散式的生物天然氣工程建造成本高,冬季運行成本高,覆蓋范圍有限。二是使用環境問題。黑龍江省冬季氣溫寒冷,為獲得良好的保溫效果,房屋門窗密封嚴,室內透氣性差,炊事產生的煙塵和水蒸汽會時常引起鍋爐報警器的誤報警,部分農戶選擇拔掉燃氣報警器,對使用安全性帶來巨大隱患。三是適齡人群問題。農村以留守老人和兒童為主,難免出現誤按誤操作,出現問題缺乏應急處理能力,即使鍋爐的操控系統擁有完善的保護機制,但安全問題也難免讓人產生擔憂。

2.3 生物質成型燃料供暖

生物質成型燃料是將農林生物質粉碎后壓制而成的高密度燃料,具有密度高、體積小、易運輸的特點,配合專用的生物質鍋爐設備使用,燃燒效率高、火力旺,產生的灰渣少,煙氣清潔,燃料價格也相對低廉,生物質成型燃料供暖的應用逐漸被農戶所熟知。在黑龍江省政府的政策引領下,生物質的燃料化利用方向已得到確認,相關加工制造技術水平日益提升,以“兩市兩縣”為代表的農村地區“煤改生”已初見成效[20],試點示范項目規模不斷擴大,已呈現出良好的發展趨勢。截至2020年底,黑龍江省已建成壓塊站1580處,秸稈固化成型燃料年生產能力達到900萬t,建設規模和加工能力居全國首位。安裝戶用生物質爐具16.2萬臺,使用秸稈等生物質能源清潔取暖的農戶達到26.3萬戶(含生物質鍋爐集中供熱)。然而,這些成績是在擁有政府政策補貼的扶持下取得的,黑龍江省生物質成型燃料工業化標準體系尚未建立,相關的鍋爐設備、產品和工程技術標準欠缺,生物質成型燃料的燃用還存在一些問題。如爐具的使用壽命問題,受補貼加工站的持續生產能力問題[21],布局規劃不合理導致的供需關系不平衡問題等。

2.4 生物質打捆直燃供暖

生物質打捆直燃供暖是將農作物秸稈捆包送入專用鍋爐中進行氣化/半氣化的燃燒,以熱水或蒸汽的形式向外換熱供暖。生物質打捆直燃供暖主要應用于集中供熱,容量大、熱效率高。秸稈捆包燃料易取易得,伴隨農作物收割直接生產成型,避免了二次加工,降低了電力、人工等生產成本[22]。地方鍋爐企業積極探索秸稈直燃技術,其中采用的“生物質解耦氣化燃燒技術”能夠有效降低氮氧化物的排放,鍋爐熱效率可達88%。目前已廣泛應用于村委會、機關、學校、社區等村鎮集中供暖場所。截至2020年底,黑龍江省安裝秸桿打捆直燃鍋爐共109處,合計810蒸噸,為6.2萬戶供暖,供暖面積達458.5萬m2。該技術的應用推廣極大地改善了區域農村人居環境,提升了居民幸福感。不過,從相關文獻的研究中發現[23],為了獲得低排放和高熱效率的燃燒效果,需要應用分級分室內、氣化熱解等燃燒調控技術,致使鍋爐結構相對復雜,對燃燒過程中供熱效率和污染物排放控制的穩定性還有待增強。另外,農村集中供暖的實施需要在村內鋪設集中供熱管道,工程成本高、施工量大。因此,集中供暖的實施不僅要做好村民的協調及成本控制工作,還要充分考慮未來合村并鎮的可能性,避免供暖工程荒廢。

2.5 現行清潔供暖方式的比較

表3針對黑龍江省農村地區現階段主要采用的電采暖、燃氣采暖、打捆直燃采暖及成型燃料供暖方式,分別從初投資方面、燃料方面、性能方面、應用方面、供能方面分別進行橫向對比[10-12,15-17,22-26]。可以看出,在戶用供暖方式的比較中,生物質爐具采暖在設備初投資、燃料傳輸便利性、供暖成本及應用要求方面均優于電和燃氣采暖。盡管使用的舒適性較電和燃氣采暖仍存在一定差距,但部分智能型的戶用生物質爐具已經能夠實現自動點火、自動進料、自動調溫、自動配風等自動化運行功能,使用的便捷性和舒適性在不斷提升。另外,部分戶用生物質爐具還兼備炊事供能,能夠同時解決農村地區的采暖和炊事兩方面用能需求。在生物質打捆直燃和生物質壓塊這兩種集中供熱方式的比較中發現,雖然二者在初始投資、熱效率、應用范圍、應用要求、舒適性及供能方面差距不大,但生物質直燃供鍋爐的燃料價格及運行成本優勢明顯，某些采用直燃供暖地區的收費價格已低于同地區其他形式的集中供暖。

表3 清潔供暖方式的比較

3 適宜于黑龍江省農村地區推廣的清潔供暖方式

農村經濟發展遠落后于城市,實現農村清潔供暖的關鍵是就地取材、降低成本。以“煤改電”和“煤改氣”為代表的供能方式運行成本高、覆蓋面小,不適合黑龍江省農村地區的地域特點。立足于黑龍江省農村地區的經濟水平、生活習慣和生物質資源稟賦的優越條件,生物質應該作為目前乃至將來很長一段時期內農村地區的主要能源,是實現農村用能去煤化和可持續化發展的最為實際的選擇。因此,在有一定經濟條件的地區可以適當推行生物質集中供暖。其中,生物質壓塊鍋爐技術成熟度較高,具備良好的燃燒穩定性,應優先考慮應用;而運行成本更低的打捆直燃供暖技術的成熟度還有待提高,不適宜大范圍的推廣和使用。相較于集中供暖,分戶的生物質燃料供暖安裝方便,供熱溫度調節靈活,而且可同時實現炊事和采暖供能,更適宜黑龍江省農村地區的使用需求。應充分利用自有富余資源,持續發展生物質成型燃料加工及利用技術,研發生物質燃料加工和生物質鍋爐專用設備,就地就近地將農林廢棄物轉化為生物質燃料產品,建立適合我省農村實際的、特色鮮明的產/供/用/銷一體化村鎮級生物質低成本清潔利用產業體系,延伸秸稈收集、燃料加工、供熱設備制造的產業鏈,在保證本省農村地區能源供應的基礎上,向外輸出生物質燃料及相關設備產品,提升農業附加值,為促進農村地區的循環經濟發展開辟有效路徑。

綜上所述,通過建立農村秸稈的燃料化利用消納途徑,既能解決農村的清潔供暖問題,杜絕秸稈的田間焚燒,減少煤炭的使用,又能延伸農業產業鏈,促進農村經濟的發展,還一定程度上減少了柴草垛進村,美化村屯環境,對于節約能源,保護生態、人居環境,助力“碳達峰碳中和”,推進綠色宜居村鎮發展具有重要意義。

4 黑龍江省農村地區清潔供暖的發展建議

4.1 加強宣傳和示范作用

通過組織實施線上或線下的技術裝備展覽等方式,雖然能夠起到一定的宣傳作用,但對于廣大農民來說過于“雅”,在農村地區的信息覆蓋面有限。應當積極摸索農民更易于接觸、易于理解、易于接受的宣傳方式,使清潔供暖融入到農民的生活中去。例如,對暫未實施清潔供暖改造的村屯,可預先在村部、小賣部等人員密集的公共場所率先安裝生物質清潔供暖鍋爐,使用效果讓農民看得見、摸得著,在每個村屯都形成以點帶面的作用。對已實施清潔供暖改造的村屯,部分村民排斥清潔取暖改造的主要原因是擔心改造后供暖成本增加。政府部門一方面應積極發揮宏觀調控作用,健全生物質燃料產業鏈條。另一方面應加強宣傳引導,重點讓村民了解生產生物質燃料能賺錢、安裝生物質鍋爐能補錢、使用生物質燃料能省錢,再結合村部和小賣部等觸手可及的示范效果,農戶內心的顧慮自然消除。

4.2 加強謀劃

各地方政府在制定清潔供暖改造政策時,應長遠考慮,預先謀劃,兼顧“碳達峰”“碳中和”的戰略目標的實現。2016年,哈爾濱市上線了燃煤鍋爐管理系統,對全市近2800臺鍋爐進行實時在線監控,從而加強對企業煙塵排放的監管和治理。當前,正值我省農村清潔供暖改造之際,在推行生物質供暖設備的同時,應增加污染物排放物聯網在線監測功能,使清潔供暖改造和碳排放監測工作同時推進,這將有助于未來農村地區供暖碳排放監測工作的順利實施。另外,目前還沒有戶用生物質供暖設備的生產、測試、排放等方面的國家標準,我省應當積極組織科研院所和高校編制相關標準,規范生物質供暖設備制造和燃料生產的市場環境。

4.3 加強補貼

黑龍江省2017年才開始鼓勵生物質燃料化清潔供暖,在省政府、地方企業、高校及科研院所的共同協作下,生物質清潔供暖利用的技術、裝備和模式方面雖然取得了一定成效,但由于相關技術研發起步晚、產業基礎弱、示范宣傳不足,燃料的加工和利用體系并不健全、群眾認可度和使用積極性并不高。燃料加工、爐具制造及燃燒調控技術水平與河北、山東等地仍然存在較大差距。因此,我省應繼續加強生物質燃料利用的技術研發和產品推廣的補貼力度,在上一個5年工作的基礎上,穩扎穩打,繼續推動我省生物質資源燃料化清潔供暖路徑的實施。

5 結語

農村冬季清潔供暖方式的科學、合理選擇,關系到能否減少散煤污染、降低碳排放等重大環境和氣候問題,也關系到能否保障百姓安心舒適過冬等民生問題。黑龍江省應立足生物質資源稟賦的優越條件,緊抓雙碳經濟機遇,繼續有序推進生物質燃料清潔供暖,構建產/供/用/銷一體的生物質燃料清潔供暖產業鏈,通過完善的生物質燃料化利用產業體系合理消納農林廢棄物,解決化石燃料過度使用、秸稈焚燒、林木濫砍濫伐及能源供應不足等諸多問題,助力鄉村振興和碳達峰碳中和目標的順利實現。