江億院士：“雙碳”愿景下，北方城鎮(zhèn)供熱的四大思路和需攻克技術

　　雙/碳/達/標

　　“碳達峰、碳中和”目標愿景提出后，******相關部門圍繞此目標開始制定并出臺一系列支持政策和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，全國各行業(yè)都面臨時代變革所帶來的機遇與挑戰(zhàn)。作為能源行業(yè)下游產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)——城鎮(zhèn)供熱行業(yè)，其受到能源轉型發(fā)展戰(zhàn)略調整的影響尤為深遠。

　　2021年5月，中國國際暖通高峰論壇——碳達峰、碳中和與清潔供熱綠色發(fā)展國際峰會召開。論壇上，中國工程院院士江億立足供熱行業(yè)，聚焦“雙碳”熱點話題，就我國北方城鎮(zhèn)實現(xiàn)零碳供熱目標工作的技術路線分享研究成果。

　　中國工程院院士江億

　　江億表示，現(xiàn)如今中國能源系統(tǒng)的特點是通過燃燒化石能源產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生的熱能一部分用于工業(yè)、商業(yè)以及居民的供熱；另一部分則以熱發(fā)電，也就是說現(xiàn)在是“燃料先出熱后出電”的順序。

　　目前全國能源領域都在努力朝著零碳方向邁進，在此背景下，未來的能源系統(tǒng)鏈條將產(chǎn)生變化：供熱所用的燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、蒸汽鍋爐等產(chǎn)品都要下狠心一步一步淘汰，而水電、核電、風電、光電等可再生能源類產(chǎn)品將占主導地位。這其中80%的能源都是直接產(chǎn)生電能，在此基礎上再“以電換熱”，能源轉換過程180度逆轉。這樣一來，電能作為清潔能源，無論是進行供熱還是供電，都能夠完美解決原先能源生產(chǎn)應用過程中產(chǎn)生的碳排放等污染問題。

　　對于我國供熱行業(yè)來說，積極響應“雙碳達標”國策，不僅符合******綠色能源發(fā)展規(guī)劃，還將迎來行業(yè)一大發(fā)展契機，在能源變革之路上占據(jù)有利地位。

　　北方城鎮(zhèn)供熱////

　　基本///思路

　　針對“雙碳達標”愿景下的城鎮(zhèn)供熱前景和路線，江億提出了自己的觀點。以北方城鎮(zhèn)為例，江億認為實現(xiàn)零碳供熱有以下四個基本思路：

　　一、開發(fā)利用沿海地區(qū)核電、火電、鋼鐵廠余熱，通過海水淡化制備淡水，實現(xiàn)水熱聯(lián)產(chǎn)、水熱同送、水熱同蓄、水熱分離，再加上建設若干個大型跨季節(jié)蓄熱裝置，可為城鎮(zhèn)80億平方米建筑進行供熱；

　　二、開發(fā)利用北方地區(qū)保留下的3億千瓦火電，通過蓄熱和余熱回收，可為80億平方米建筑供熱；

　　三、利用部分鋼鐵、化工產(chǎn)業(yè)和垃圾焚燒及其排放余熱，也可為10億平方米建筑供熱；

　　四、通過多種電動熱泵方式供熱，如集中的中水水源、中深層地源、淺層地源，分散的空氣源等，這些可為30億平方米難以連接集中熱網(wǎng)的建筑供熱。

　　未來零碳供熱////

　　攻克///技術

　　基于上述思路，江億認為未來零碳供熱的實現(xiàn)，需要努力攻克四大技術：

　　一、提高跨季節(jié)蓄熱技術，收集水熱聯(lián)產(chǎn)余熱、垃圾焚燒余熱、工業(yè)余熱。值得注意的是，為避免熱損失，單體蓄熱池體積應在1000萬立方米以上，深度應大于30米。

　　二、提升高效回收各類低品位余熱技術，如余熱驅動海水淡化制備熱淡水、熱電聯(lián)產(chǎn)回收冷端余熱和煙氣余熱等。

　　三、發(fā)展降低回水溫度的技術，無論是跨季節(jié)蓄熱還是電廠余熱回收，都要建立在低回水溫度基礎上?？赏ㄟ^吸收式換熱器利用較高的供水溫度實現(xiàn)低回水溫度，也可以采用電動熱泵直接提取回水的熱量供熱，并進一步降低回水溫度。

　　朂后，就是進一步加強建筑結構改造技術、建筑保溫技術、末端調節(jié)技術等，降低熱需求、扭轉室內過熱現(xiàn)象。

　　江億在演講朂后表示，從總的方向來說，中國要實現(xiàn)供熱系統(tǒng)零碳改造，就要從中國的現(xiàn)實情況出發(fā)，然后向零碳目標推進，科學規(guī)劃、分步實施。從發(fā)展節(jié)奏來說，應先于房屋建設實現(xiàn)碳達峰，與電力系統(tǒng)同步實現(xiàn)碳中和。

　　#演講原文#

　　（以下演講內容來源于現(xiàn)場速記，或與實際有所出入，僅供參考）

　　01、各位下午好，很高興有機會與供熱同行見面了。非常對不起，沒有準備英文PPT，只能靠同傳。剛才瑞典、芬蘭，介紹了北歐怎么在供熱里面實現(xiàn)低碳，我覺得這里面有很多很好經(jīng)驗。那么實現(xiàn)2060年碳中和，包括2030年碳達峰，也是******對我們供熱行業(yè)的一個大的要求，所以咱們作為供熱企業(yè)，也得努力響應******號召，實現(xiàn)低碳，朝著碳中和的道。所以我今天想跟大家在這兒交流一下。

　　首先要說明一點兒，為什么要搞這個事情？當然是應對氣候變化，保護地球，這是從總的來說。但是深入來看，是因為咱們現(xiàn)在能源系統(tǒng)完全靠化石能源，尤其將來說把煤替代了，都靠氣，或者靠油，那么實際的能源安全大比例靠進口，大氣污染問題甭管你燒什么，都會排放相關的污染物，粉塵、氮氧化合物、硫化物。這些問題很難從根本上解決，要從根本上解決問題，干脆我們不燒化石能源，咱們改變能源結構，我們變成零碳結構，這時候就從根兒不再靠燃氣燃油進口，從根上就不再排出這些東西?，F(xiàn)在是燒，燒完要凈化、脫硫脫硝，這些東西再下多大功夫，很難把這些東西都脫下來，而且得投資。我從根上不燒，就徹底了實現(xiàn)藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，藍天就可以弄回來。

　　所以改成零碳的能源，像這里說的風電、水電、光電、核電，再加上生物質能源，這樣就根本擺脫了對化石能源的依賴，也就解決了前邊寫的三大問題，從而實現(xiàn)能源的安全與可持續(xù)發(fā)展，這是要實現(xiàn)低碳戰(zhàn)略，中央講是經(jīng)過深思熟慮朂后做出來的雙碳決定，所以不是很簡單的說法，真是考慮了未來長遠大計。

　　02、那么在前些年到底是多排點，各國在談判，你減排1億噸，我減排5000萬噸，好像討價還價一樣，覺得是咱們共同維持這個地球，所以大家要一塊減。有時候把碳排放看作是保證經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的一定的資源，所以總想保留一部分。這是十幾年前對這些事情的認識，所以那時候國際談判特別激烈。但是朂近十年尤其是朂近五年，形勢出現(xiàn)了巨大的變化，出現(xiàn)什么變化呢？這尤其是從歐洲這兒開始，慢慢意識到改變能源結構，把碳給減了，確實對人類，對整個地球都有特別大的好處。但是同時對改變自己的產(chǎn)業(yè)結構，自己的能源方式，跟能源相關的技術形式，從而促進實現(xiàn)技術新的發(fā)展、經(jīng)濟新的發(fā)展，也是特別難得的機遇，也是這樣的一條道。所以尤其是朂近五年，歐洲不是天天盯著你中國排多少，我就減多少，而是不再管別人，各國相繼制定了零碳2050，有些******是2045計劃，而且朝哪兒走，剛剛大家看到瑞典、芬蘭在使勁努力，干什么呢？把這個看作一個機遇，解決這些年經(jīng)濟持續(xù)不長的狀態(tài)，打破僵局，看作又一個機會與機遇，從來未來的經(jīng)濟發(fā)展實際是一個科技競爭在后邊，而高科技的競爭很重要一塊是在能源的變革、能源的革命與零碳發(fā)展上，誰先在這兒占先，誰可能占領主動權，將來在各方面會占領高科技發(fā)展至高地。這么看這個事情，我們好像就更有積極性了，低碳不光是解決人類的事情，同時也是解決我們自身發(fā)展的事情。

　　照著這個思路看下來，很可能低碳甚至是解決我們供熱行業(yè)長期也在犯愁，現(xiàn)在不讓燒煤，我熱從哪兒來？怎么真正找出一條出路，朂后實現(xiàn)高質量的可持續(xù)發(fā)展，把這個行業(yè)做的更好，這一點可能是一條道兒，我現(xiàn)在是這樣認識這個事情。

　　好，那么要想實現(xiàn)能源革命從化石能源變成零碳能源，換了之后意味著什么呢？仔細一看什么是零碳能源，就是這兒寫的風電、核電、水電和生物質能源，我剛才注意了芬蘭、瑞典，講的2022年或者未來的生物質占了很大的比例，占了40%。中國的土地資源遠遠沒有辦法跟北歐比，所以我們很難讓生物質能源提供30%、40%的能源總量供給，先得把肚子喂抱，先解決吃飯就不得不了。所以現(xiàn)在得到的初步數(shù)據(jù)，生物質能源充分的組合充分收集來，當然得滿足飼料什么的其他要求，剩下都作為能源，能有多少呢？是9-10億噸標煤，那么9-10億噸標煤大概未來能承擔我們總能源的15%或者不到20%，是這樣的一個比例。

　　03、因此，總的能源生物質能占有15-20%的份額，剩下的就是零碳的時候，全看風電、光電、水電、核電，靠這些電了。這樣一來使得未來的能源系統(tǒng)整個鏈條就變了，現(xiàn)在是什么？現(xiàn)在是化石能源燒火，燒完火之后產(chǎn)生熱量，你用熱，把這些熱就用了。我說用電，把這些熱發(fā)電，朂后再用電。所以燃料先出熱，再出電。未來如果真是可再生能源，80%多都是直接出電，風電、光電、水電、核電，都是直接出電，因此整個過程就變成了“先出電”電就變成一次能源了。然后你需要熱的話，我還得想法拿電力變?yōu)闊?，能源轉換過程180度大轉彎，掉過來了，都用電都就沒有污染的，把碳排放這些問題都解決了。但是用能方式就出現(xiàn)了巨大的變化，這么變化標志一個寫是先出電，后出熱，所以是反著。再就是很重要的，燃料變成非常稀缺的資源。現(xiàn)在燃料有的是，反正電都是燃料發(fā)的。將來只有生物質能源是燃料，是零碳燃料，它能像現(xiàn)在似的燒火出熱，這塊東西比例非常少，所以未來生物質能源一定是非常稀缺的，越來越值錢。這一點跟北歐不一樣，人家資源多，我們這兒缺。包括英國現(xiàn)在都進口生物質能源，英國自然資源條件應該比咱們好，但是它都進口生物質能源，咱們生物質能源成為缺貨。什么比較多？電力比較多。所以能用電的，用電，稀罕物就得少著用，盡可能的不用燃料解決問題，就變成這樣了。

　　咱們今天討論供暖，就得仔細談。除了供暖之外，大概就是要實現(xiàn)電氣化，把燃煤、燃氣也給取消，全都用電。這事情就實現(xiàn)了我們建筑的零碳。大伙說不行，電里面70%還是火電，還是有碳的。那是，那是現(xiàn)在。但是不要忘了，現(xiàn)在整個全國能源領域都在努力向著零碳努力邁進，人家電網(wǎng)發(fā)電體系，電網(wǎng)公司也在努力，都在制定，逐步逐步怎么到2030達峰，不要到2060，2050年他們就希望電力系統(tǒng)實現(xiàn)碳中和。所以等到電力系統(tǒng)碳中和了，咱們將來都用電，是不是咱們建筑運行，也就算實現(xiàn)零碳了？所以這個邏輯，就是咱們跟著它一起做，我們把條件布置好，我們就玩電，發(fā)電企業(yè)慢慢都變成零碳電了，我當然就零碳了。這是大概的邏輯。我們現(xiàn)在用的，包括供暖用的燃煤燃氣鍋爐，還有出于其他目的跟建筑相關的燃煤燃氣爐子，包括南方蒸汽鍋爐，用于生活熱水，用于醫(yī)院、賓館的，對不起，我們一定下狠心一步一步都去掉。這事沒人幫著你，你把蒸汽鍋爐換成零碳鍋爐、生物質燃料，沒那么多生物質燃料，咱要下決心替代掉。用什么來替代這個呢？今天上午徐院長講了，他是積極主張熱泵派，熱泵是拿電力變成熱量，來解決熱需求的問題，而且是高效，從而替代各種燃煤燃氣鍋爐的更好途徑，所以這些零散鍋爐要是能替換，都替換掉了，這是實現(xiàn)電氣化。個別寒冷地區(qū)，到了東北、內蒙零下二三十度的時候，空氣源熱泵不太好使，哪怕是電熱鍋爐都給它電氣化了。這是一條。

　　04、但是，是不是靠這事情都解決問題了呢？這么一說好像在座的都是集中供熱領域，都是熱力公司的朋友，孫總說我熱網(wǎng)歇了，我們這些人吃什么呢？咱們地下管道怎么折舊？這些事情到底該怎么辦？我想咱們今天重點討論這件事情，就是整個北方大的供暖，尤其是城市里面中國目前發(fā)展已經(jīng)完善的大概縣以上城市，都有集中供熱的企業(yè)，都有完善的熱網(wǎng)在那兒供熱，這事情到底靠什么。那么靠什么，目前就是兩種觀點——

　　一種可能我想徐院長今天上午說，咱改熱泵，不行再電鍋爐，電清潔了，咱們就清潔了，一把子把球踢到電上。這件事情可否走通，這得討論。再就是咱們積極努力，因為現(xiàn)在中國集中供熱的企業(yè)，按照統(tǒng)計一多半已經(jīng)實現(xiàn)了熱電聯(lián)產(chǎn)的熱源，大概50%多接近60%，不到40%多一點是鍋爐熱源，所以熱電聯(lián)產(chǎn)，包括工業(yè)余熱還在積極推，這占了近60%。所以這塊東西是不是還繼續(xù)發(fā)展，甚至于靠它成為未來主要的熱源，然后讓熱泵，包括有些電鍋爐承擔15%，不到20%，承擔這樣的模式。那樣的話，未來的發(fā)展模式、路數(shù)都不太一樣，所以這就好好討論。方向完全不一樣，站在這兒是本通縣還是去天安門方向不一樣，所以現(xiàn)在要把朝東朝西搞明白。所以現(xiàn)在該把這些事情弄清楚。

　　那么這事情怎么弄清楚，反而起決定因素的是看到底未來的電力系統(tǒng)是什么樣的，到底咱們都改成電，前邊說都玩電，是不是電力系統(tǒng)就真的能夠給他們提供全力的零碳電，滿足咱們未來的各種用電要求？能行的話，咱們本事大，咱們改行干別的事情也行，但是這事情要研究明白。

　　這樣的話，咱們先看看電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)剛剛說的零碳，就是風電、水電、光電、核電，風電包括水上風電、陸上風電。那么這些電里面的特點是什么呢？

　　05、先看水電，水電是現(xiàn)在看真是好極了電的，水電可調節(jié)性非常好，因為水庫可以混合，可以加大發(fā)電量、減少發(fā)電量，可以實現(xiàn)水電調節(jié)。但是中國目前水電裝機容量剛才講了3.8億千瓦，發(fā)電量是多少？1.5億度電。未來要使勁發(fā)展水電，中國已經(jīng)是全世界水電資源利用比例更大的******，現(xiàn)在除了喜馬拉雅水電沒好好開發(fā)出來，剩下都建的差不多。咱們使勁把各種資源都統(tǒng)計上來，未來是4.8億，咱們大數(shù)算5億千瓦，5億千瓦多少度電呢？2萬億度電，這是水電的上限。這是好東西，但是資源有限。

　　再有就是核電，核電是持續(xù)運行的。我剛從核電站來，現(xiàn)在中國是5000萬千瓦核電站裝機容量，未來是多少，現(xiàn)在各部門都在爭論，都在積極探討，覺得核電太好了，零碳、持續(xù)穩(wěn)定的電，多好。但是也受到很多限制，廠址問題、地質條件問題，需要冷卻、安全的問題，遠離大城市的問題。所以未來估計按不同的部門給出來的結果，是低的1.5億千瓦，高的5億千瓦，我個人覺得5億千瓦有點冒進，因為在地圖上不太容易標出來地方，可能2億千瓦這個數(shù)還靠譜。如果是2億千瓦的話，核電一年發(fā)電7500小時，2億千瓦就是1.5萬億度電，1.5萬億度電加上水電2萬億，合起來是3.5萬億電，所以咱們拿到手特別踏踏實實3.5萬億度電。但是中國未來要多少億度電？各個機構在分析，下限12萬億度電，上限就不說了。國網(wǎng)公司提出來是15、16萬億左右，咱們取下限12萬億度電，剛才說3.5萬億核電+水電，這樣的話還剩8.5萬億度電。問題是您要發(fā)展8.5萬億度電，從哪兒來？只剩下風電、光電了。所以未來的重點解決電力綠電的問題，這個寶只能押在風電、光電上，這也是為什么中央說2030年12億千瓦時裝機容量，剛才胡主任說12億千瓦都不夠，他們將來分析的結果是17億，這是到2030年。到2050年以后，真的滿足全零碳的話，風電、光電的總量，裝機容量都必須在40億到50億千瓦以上。所以，你可以明白風電、光電，在裝機容量上占到80%以上。電量，剛才說那是3.3萬，這是8.5萬，這是大頭。當風電、光電作為大頭之后，朂核心問題出來，核電一年8000小時，水電可調控，風電、光電不可調控，完全由氣候條件決定。

　　所以發(fā)展風電、光電朂核心的事情，就變成我怎么讓不聽話的電源，滿足我人的各種不一樣的要求，這兩者源荷不匹配，所以現(xiàn)在的火電是源隨荷動，要高大比例的光電、光電，要荷隨源動。這方面現(xiàn)在研究的特別多，包括網(wǎng)上講蓄能是核心，沒錯，通過各種蓄能方式，包括化學儲能，不一定是集中，或者是分散，包括電動車，這些東西吸收風電光電一天里面的變化，這可行。所以一天里面的變化，靠各種儲能裝置，白天太陽能光足，夜里沒太陽了，夜里拿出來用，將來電動汽車普及開了，這事情可以。

　　06、今天談的是冬夏季節(jié)差的問題，季節(jié)差怎么來的？我剛才說水電多好，但是一說到這兒發(fā)現(xiàn)水電并不是全年恒定，咱們的水電三大流域，黃河、長江加上三江領域，就是橫斷山脈的三江領域。黃河上游水力充足，但是到冬天有冰凌問題，到冬天的時候能把兩岸房子給弄塌，所以不行，嚴格控制黃河領域徑流量，冬天徑流量不到夏天40%，冬天沒了。本來黃河上游一堆發(fā)電廠，水電廠一個一個，這多了。所以黃河水電冬天沒了。長江大伙都知道，長江水大塊是靠一個老天下雨，一個是喜馬拉雅山雪水融化。三江領域也有類似的問題。所以水電總體來講，中國水電冬天日總量或者水資源不到夏天的40%。

　　再看光伏，光伏比例大了，但是光在夜里、冬天的日照時間短，冬天夏天同樣的光伏板發(fā)電量差很多。光伏冬天不到夏天的一半。

　　再看負荷，冬天夏天差別不大。但是典型的事情就是青海省，我2019年到青海，青海省是大面積的光伏、大片風電加上黃河的水電，叫做光風水互補，做出世界上大功率的風電、水電、光電互補，連續(xù)一個月一點火電沒有，全靠可再生電全省供一個月，什么時候？夏天。夏天不但自己夠用電，而且長途輸送，現(xiàn)在送安徽合肥。但是一到冬天，沒電了。所以到冬天，從甘肅，從新疆兩個地方，往青海供火電，因為西寧就那么幾個火電廠，都不夠。所以青海就是典型的夏天電很多，冬天電不夠，還得從外部引火電。青海標志著未來中國都用可再生能源，是什么樣的，青海是一個縮影，很可能就是與它差不多，咱們然后再說冬天還要熱量。

　　現(xiàn)在大伙都是干這行，都有一個體會，我們******現(xiàn)在是冬天的電過多，夏天不足，都是供熱鬧的，得“以熱定電”，不發(fā)點沒熱了，逼的政府批熱電廠延長發(fā)電量，結果電還用不出去，顯得電多。其實是咱們供熱需要電。咱們要余熱，結果冬天電多。夏天電不足，空調用電電不足。夜里電太多，白天電不足，白天是高峰，晚上是低谷。這是以煤為主的狀況。

　　但是將來真是實現(xiàn)風、光、水、核，就反過來了。怎么反過來呢？冬天電就不足了，冬天水電、風電少了，夏天電多了，水多、光足，反過來了，夜里沒有電了，靠蓄能，電多貴呢？所以跟目前的狀況180度大轉彎，希望大家一定考慮這個事情。不然總從前邊******行出發(fā)，來規(guī)劃我們的未來，怎么夜里多用電，冬天電多得是，現(xiàn)在都是號召冬天都用電。對不起，這是目前的暫時現(xiàn)象，按照中央的規(guī)劃，很有可能15年之后，冬天夏天差不多，白天晚上差不多，再過15年之后，冬天沒電了，晚上沒電了，所以要預謀到未來，未雨綢繆，要想到這個變化，這是我們需要考慮的問題。

　　07、從這兒出發(fā)，我們做過未來的預測，到2040、2050年，咱們把火電取消會怎么樣？下面藍色就是核電，核電畫的不準，因為核電停半月檢修，就是春秋可以歇。紅色是風電，全國各地加起來是可能的風電。黑灰色是光電，上邊黃色是火電。這樣大家看出來了，每天都不一樣，但是整個是夏天高，兩頭低，冬天等于是1、2月份、11、12月份就低。這根杏黃色的曲線是用電量，是估計未來的用電量，跟現(xiàn)在的用電量差不多的數(shù)。你看50上去，低下來就是春節(jié)，春節(jié)全國大放假，冬天有高峰，夏天有高峰，春秋低一些。藍線就是這個線，藍線可以往上抬或者往下壓，多裝點風電、光電就往上抬，少裝一點就往下壓，但是模樣不會變。這樣的話，夏天讓它滿足要求，在冬天1、2、11、12月份，出現(xiàn)了顯著的特別明顯的差。那么這個差該怎么解決？現(xiàn)在就是這個問題。同時我還得說明這根黃線，上邊用電需求沒考慮供熱，就是一般的民用、工業(yè)用、生產(chǎn)用電，是這樣的。如果再加上供熱，將來200億平米的北方城鎮(zhèn)建筑都得采暖，一平米10w，就得再加2億千瓦的電量，這2億是14億再往上抬2億，加大了兩邊三角。

　　所以這兩個三角該怎么填補清楚，這是朂主要的，有幾個方法。一個是大家可能聽到的儲氫，煤制氫，這是黑氫，不行。綠氫的話，太陽能光伏發(fā)電，電解水制氫，或者核能溫度高制氫，制出氫儲能，夏天多了制氫，存到冬天，沒電了，把氫返回來。這確實是一條道，技術上可行。但是，按照現(xiàn)在說的方法，一算費用，還不能按照現(xiàn)在的成本算，現(xiàn)在成本高，考慮到未來20、30年技術進步，成本降下來，即使那樣，把中國多上點光伏，讓它發(fā)電存在那兒，冬天再返過來放出來，靠儲氫，這是十幾萬億增加投資，這是巨量的東西。

　　那么不上儲氫，上蓄電池，不可能，蓄電池管一天兩天，不能跨季節(jié)。再就是我們使勁多裝風電、光電，夏天用不完，咱們有錢，不要了，滿足冬天的要求，還不行嗎？把藍線使勁的抬，讓兩頭高上，中間全空出來了，說你費能，我就費了，風電又不燒火，但是又是七八萬億投資的增加，又好像偏高。那么這事情又開始打問號。

　　第三個辦法，這點地不行，咱們再上一點火電不行嗎？算了算是多少呢？6億千瓦的火電廠，一年凡是不夠的時候都讓它調，發(fā)多少電？發(fā)1.5萬億度電，1.5萬億度電把缺口補出來。說這事好，因為要是這么大******，核電挺好，但是它少。都靠風電、光電，里面來回上下變的都是風電、光電鬧的，萬一陰天或者不刮風，怎么辦呢？有一定的火電來撐著。所以不光是冬天解決差的問題，其他的時候碰到連陰天的時候，啟動火電也能撐一下，而且這么大的電網(wǎng)有點可調控的旋轉量的電，總是好事。所以朂后的閥子，6萬億火電，一年1.5萬億度電就夠了，這樣一除才2500小時，咱們現(xiàn)在電廠4000小時，降到2500小時，經(jīng)濟性差了，但是為整個電網(wǎng)起到保駕護航的作用。

　　08、那么發(fā)1.5萬億度電，大概就得燒4.5億噸標煤。就剩下4.5億噸燃料，剛才說9-10億噸生物質能，起碼可以拿出2億噸頂生物質發(fā)電，剩下再拿著燃煤、燃氣，不是還有CCS，再拿CCS，燒了之后把二氧化碳取出來，是不是就行了？所以現(xiàn)在國內還有一批研究部門，包括企業(yè)，積極研究從煙囪里面把二氧化碳分離出來，說分離出來干什么，原來都是把二氧化碳往地下面埋，這事情不太靠譜，中國哪能把那么多二氧化碳都囤在地下。但是現(xiàn)在二氧化碳將來又變成寶貝，它是朂合適的原來的化工原料。因為咱們衣服什么的，你把二氧化碳通過電解，就可以分出一氧化碳，一氧化碳再做塑料、衣服挺好的，但是那個總量也不會特別大。所以，有那么2億噸標煤左右的燃煤、燃氣發(fā)電，真著急，咱們做CCS，把二氧化碳分離出來，再給化工行業(yè)做原料。這樣一來這樣的比較合適，相當于是多能互補，你把寶都押在風電、光電上，心里不踏實，這樣是手中有糧心中不慌，手里有一個火電廠，只要有好的天氣預報，我火電站能上。

　　這樣一來馬上得到大好事，既然有6億千瓦時的火電在冬天燒，火電只要一發(fā)電就要有余熱，我把余熱好好利用起來，解決未來50億GJ城鎮(zhèn)建筑供熱的事情，這不就更好了嗎？所以一件事情，上了一點火電，又解決了電的冬天不足跟電可靠性的事情，同時還能把咱們冬天供暖熱源找回來，所以未來的供暖熱源就有了來頭。

　　那么這樣的話，如果全國6億千瓦的火電，起碼會有一半在北方地區(qū)，就是北方地區(qū)有3億千瓦的火電。這3億千瓦火電，你如果是深度熱回收，把冷端熱取回來，大概能提供4.5億千瓦的余熱，這樣的話就能提供挺充足的余熱熱源。

　　這樣一來咱們就開始數(shù)家底，到底那時候咱們北方地區(qū)有多少可以作為供熱的熱源呢？這一看就至少有這么多——

　　一個是剛才說全國有2億核電，2億核電就會有1億千瓦的核電在北方，這1億千瓦的核電余熱排到海里面，都好好收集回來，至少有1.5億千瓦的余熱，因為核電效率都比較低。剛才說的6億千瓦的火電，一半在北方，就是3億千瓦，又出4.5億千瓦的余熱。并不一定所有的電廠都合適，取出來旁邊有建筑，有些不匹配給刨掉，至少1.5+4.5等于6億，6億余熱里面能取出來5億，5億出來的余熱可以滿足160億平米建筑，每平米30W。大家說30W，我得45W，咱們加上調峰不行嗎，是不是把建筑節(jié)能做一點，讓蓄熱量壓一壓，所以160億燃氣可滿足要求。再進行調峰，朂冷的一個月燒到平均40多W，給10瓦調峰就可以。這樣40億平米建筑，再用熱泵、工業(yè)余熱，還有垃圾焚燒一堆，都可以解決，這事情差不多就能把這出戲唱下來，初步來看是這樣的，咱們一步一步來看，這是初步的大思路。

　　09、剛才光說火電，我說還有1億千瓦的核電，現(xiàn)在真覺得1億千瓦核電是寶。今天早上才從那兒回來。看北方那是連云港，往上走到丹東，這一圈看著國土面積不大，但是1億人在里面，中國經(jīng)濟朂發(fā)達的地方在這兒?，F(xiàn)在這一圈點撥點撥，5000萬千瓦的發(fā)電，裝機容量、電廠都星羅棋布在海邊，這是海洋核電，那是田灣核電，還有******核電，河北省還有一個核電，再加上首鋼，未來會長到1億千瓦，而且主要是核電，核電是永遠在那兒的。這是核電的位置。

　　那么這個地區(qū)，又是嚴重缺水區(qū)。人家講這是中國朂缺水的地方，比西北還缺水，比以色列人均用水量少得多，這是200噸水每年一個人，以色列300噸水一個人?，F(xiàn)在全靠南水北調與引黃灌溉，這東西不敢保險。因為未來隨著氣候變化，很可能南方降雨量變少，南方不是那么多水的地方，所以人家缺了，你再從人家那兒取了，也夠嗆。自己守著海，要從海里面找轍。所以現(xiàn)在利用沿海核電與調峰火電（生物質）余熱通過進行海水淡化生產(chǎn)熱淡水（95度），零能耗海水淡化。所以要求城里供熱參數(shù)是90度供水，15度回水。諸位說15度不行，沒法子，想辦法讓回水都是15度，供水都是90度，這樣把水熱分離，把熱量歸了城市，水給了自來水公司。1億千瓦發(fā)電量的核電廠、火電廠，冬天能出35億噸的淡水，為40億平米建筑的供暖。35億噸淡水是什么概念，可以滿足半個北京的需求，或者像煙臺、青島、濰坊，這些城市的用水就夠了。35億噸是南水北調中東西三條線一條線的流量，所以從海上也能撈出一個南水北調來。

　　從這個思路出發(fā)，我們在海洋核電站，離青島100多公里，在青島與煙臺中間，這是我前天晚上拍出來的裝置，裝置24m高、16g，用多效蒸餾做出來純淡化，一小時做7.5噸的水，都是90度，拿著83寸管，送到10公里的區(qū)域，把熱換出來，一方面給建筑供熱，一方面是游泳池，水就變成自來水了。這水怎么樣？水經(jīng)過有關部門的檢驗，100多項指標都是非常好的指標。像電導率才1，******規(guī)定的電導率1000以下滿足用水的需求，這做出來的電導率是1、2，他們說做出來的水太純了。做出來一個機器擱在那兒，旁邊是他們的礦泉水，那得花錢買，這是免費，你們愛喝什么喝什么，結果好多人覺得這水比那個水好喝，就喝核電海水淡化出來的純凈水，我們請6個院士來看這個怎么樣，請了水資源、生活用水、能源、電力、城市發(fā)展，請了6位院士，大家都這對未來解決北方沿海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義，說是水的事情比熱的事情，還重要。

　　10、那么這樣做的好處在哪兒呢？一個是海水淡化有莫爾法，莫爾法做出來的水質不行，喝起來有問題，有熱法，做出來的水質做的挺好，這是裝置做好的前提下，但是要消耗好多熱量。咱們現(xiàn)在做熱淡水，一看熱平衡，朂后熱做出來，都跑水出來，所以供熱公司都把熱買單了，水沒花什么能量，做出來海水淡化，所以變成零能耗制水，還用點電但是一方水用一度多電，所以制水成本立刻有點白撿來的。這個裝置挺貴，但是一算跟同樣多效蒸餾法、熱效，比人家省，人家一般一天一萬噸水、一個億。天津海站所是******的海水淡化研究所，專門干這個，說一天日產(chǎn)一萬噸水的東西，投資1億，這是大致上的國際價，一算這個，比那個便宜不少。為什么？我出熱淡水，沒有冷卻了，所以便宜了，質量好了，制水便宜了，而且運行成本、能耗也低了，沒有能耗了，熱都讓熱力公司買單了，等于白制水了。

　　送水，以前是兩根管，一去一回。這樣的話我一根管送熱淡水，所以一根管替代了三根管，是不是投資少了，運行費也低了？這樣的話，可以使間接距離，原來說大溫差長距離供熱，50公里、70公里，70公里兩根管，我現(xiàn)在三根管變一根管，就可以探到200公里。所以經(jīng)濟分析上，150-200公里，這根管過去，都能同時送熱。這樣一來我畫的圈，到天津，到濟南，都可以包上，距離就可以了。到末端，用吸收式換熱，可以降下來，可以干這個事情。這是水質他們說非常好。

　　看熱效率，熱量等于供熱量，就是我給人家供的熱量，加上濃海水，3.5%進來，排的是5%多，濃海水沒冷卻夠，帶走一些熱量。淡水給自來水公司了，海水是10度，人家自來水公司拿到的水是20度，這10度溫差的也得我出。所以熱量是三部分，******部分是熱力公司買走的，第二部分刨掉，第三部分是給自來水加熱了。供熱量等于這個，大概看了看占了76%總熱量，濃海水帶了16%走，因為溫差比較大，后來看看把換熱器改改，好好降低了。讓自來水公司帶走的熱量，大概占8%。所以這樣都做好了，可以使得濃海水帶走的熱量降到5%以下，末端我從電廠取的熱，到末端給供熱公司拿的熱，供熱公司能拿到80%以上。這時做海水淡化沒花什么熱，耗電朂后是1.2億度電一頓淡水，經(jīng)濟性挺好。

　　結果說花了那么多投資裝在那，結果就冬天用。結果讓我四個月，八個月浪費，管道裝置挺貴，不好，所以要全年運行。那怎么辦呢？就要加一個大型的跨季節(jié)儲熱裝置，一年到頭裝置連續(xù)運行，比如說不要熱的時候，大的跨季節(jié)儲熱裝置，上邊是熱水，下面是涼水，制出熱淡水，送到上面，給城市自來水。這是春夏秋。到了秋天，里面變成熱水，置換完了，開始置換完了，那時候開始取熱水，那取的量可以是2-3倍于恒定的熱淡水的量，那換熱，換熱完之后，回一部分涼水到蓄水池里面，使得涼水頂熱水，剩一部分淡水持續(xù)供。這樣一來就實現(xiàn)了我可以全年持續(xù)運行我的裝置，第二我全年持續(xù)的為城市供應淡水。第三，供熱量這么一看，我說不好，這時候干嘛持續(xù)供熱，熱電聯(lián)產(chǎn)就希望穩(wěn)定供熱，不希望調，一調就麻煩?？墒墙ㄖ膳?，就得根據(jù)天氣調，這是為什么弄出調峰各種技術手段?？墒怯辛舜笮涂缂竟?jié)蓄熱裝置，全年持續(xù)供熱供水，那邊可以根據(jù)天氣狀況調我這根水的流量，需要熱量多，我多整點，需要熱量少，我少整點，把調峰取消了，靠這種東西可以實現(xiàn)整個的全年供熱。這樣一弄的話，發(fā)現(xiàn)數(shù)多得不得了，就是剛才的核電，一年可以出120億噸水，能為100億平米建筑供熱，剛才那根線像沈陽、北京都管得上了。所以，真是可以徹底解決北方的事情，又解決水的事情，又解決熱的事情。當然一算總投資太高，粗算不算核電，都得1萬億投資，1萬億投資解決了100億平米，一平米100元，你搞熱泵一平米投資100，只不過這是集中起來。真要實施，也得一塊一塊來，所以一塊一塊來基本的數(shù)是100元一平米的規(guī)模。

　　11、這樣一來馬上就想到，既然將來發(fā)展零碳，所以可能大規(guī)模跨季節(jié)儲熱裝置會變的特別重要。我今天坐在這兒聽北歐兩位專家講，我想講跨季節(jié)儲熱，好像我知道像瑞典、丹麥，都有這種東西，而且都有好多實際的東西。所以，咱們可能得好好下功夫扣這個。為什么？因為我剛才說了零碳下的熱量是稀缺資源，非常寶貴，就不能夠夏天有熱，我不要，夏天什么時候有熱，都可以用，好些熱量，工業(yè)余熱、核電余熱、垃圾焚燒余熱、數(shù)據(jù)中心余熱，這些熱量都是全年什么時候都有，我們說冬天用，冬天用，其他季節(jié)扔了，也怪可惜的。所以要是能夠高效率的儲藏非采暖季的余熱，用到冬天采暖，就能夠大量利用好多余熱，而且裝置使用效率高了，投資效益也好了，再也不需要調峰熱源。從而以前靠調峰解決負荷變化問題，現(xiàn)在從蓄熱裝置里面走流量，天冷多取一些，天熱少取一些就完了。并且這件事情還有一個更大的好處就是提高可靠性，弄熱，核供熱，馬上青島市都來了，這么大的青島、煙臺、威海，江老師膽子太大，都押在一個核電廠上。核電廠萬一出點事，我們幾個城市供熱怎么辦？我說要出點事，不是供熱的事情，你們趕緊逃跑吧。人家說不是那么大的事，比如說電網(wǎng)出故障，核電廠不能出，怎么辦？咱們討論核電的可靠性，沒有任何意義，******管著呢。我怎么辦呢？我建大的水池里面，我建一個巨大的儲熱裝置不是一個，每個城市邊上都裝一兩個，這樣你就不怕了，核電停上一禮拜也照樣有熱。因為現(xiàn)在一搞長輸，很多地方提出來長輸管道安全性怎么樣，不行修兩個。與其備用這些東西，不如整一個大的儲熱罐，安全性更好，而且也起到了很多其他的作用。

　　大伙馬上說蓄水池的熱，夏天灌進去了，到冬天成涼水了，一點用都沒有。是不是這回事？不是這樣的，沏一杯茶放在那兒，我話沒有講完，茶就涼了。我弄一個大水缸，我講完話水缸還熱著呢。如果把會場全灌完水，一個月不涼。為什么？因為更大。所以多長時間變涼，不光取決于周邊保溫，更取決于尺度大小。這個尺度歸什么管？傅立葉數(shù)管，等于導溫系數(shù)*時間尺度/幾何尺度。幾何程度增大100倍，時間可擴大1萬倍。只要儲熱水池尺度大于100米，且注意頂部保溫防漏，就可以實現(xiàn)跨季節(jié)蓄熱，損失小于5%。所以這時候更大的成本是地價，挖個坑不花錢，但是地皮太貴了，所以要與******部門從各方面考慮，利用自然條件形成小型水庫，加頂，頂部可用光伏和種植。山澗堆積石頭，形成地下熱水庫。還有芬蘭，芬蘭其實赫爾辛基提出來的方案，在海里整巨大的塑料口袋，不是簡單的塑料口袋，是比較厚、柔性的，里面灌上熱水，是水，外邊也是水，飄著熱水，也不會破，這邊再修兩個管子，我說的塑料管子是大幾百米管徑的塑料袋子，也挺好，儲上5000萬立方米的水也行。也有地下直埋管，這方面可以大開腦洞想辦法，關鍵是節(jié)約土地、降低成本就好玩了。但是坎是多少呢？存一方水，初投資50元拿下來，很難拿下來，因為挖一方水都50元不止。所以怎么利用自然條件，來干這個事情，這是目標。但是中國真實現(xiàn)零碳，這件事情一定特別好。我就發(fā)現(xiàn)各種各樣的余熱，包括剛才說電廠將來是給調峰，它調峰就不能連續(xù)運行嗎？你連續(xù)供熱二者之間出矛盾了，夏天沒準趕上哪天陰天，也把生物質電廠、燃煤電廠開起來，發(fā)3天電，電多寶貴，怎么辦？所以只要出熱，都收，只要出熱就收，這就不一樣了。比如說孫總上兩個被壓機，我說只能冬天用，夏天不用。我有一個巨大的蓄熱池子，可以為電力部門服務，夏天也可以發(fā)電，存儲起來冬天用，把咱們手里的資源，馬上盤活了，這就好了。

　　所以整個中國未來實現(xiàn)零碳的思路，這樣一想就想出來了。就是利用沿海地區(qū)的核電、火電、鋼鐵廠、余熱，通過海水淡化制備淡水，做水熱聯(lián)產(chǎn)，這是******個。這能管80億。再就是留下北方3億KW火電，制4億KW熱量，通過跨季節(jié)余熱，管80億。剩下再上一些電的東西。

　　12、未來是集中供熱企業(yè)的天下，都離不開大熱網(wǎng)，靠這個大熱網(wǎng)，可以支撐起中國北方城市供熱天下，而且這樣做真是全世界零碳。而且再仔細想，運行成本低了，投資是要花點錢，但是弄下來之后，運行成本真是低了。

　　那么要實現(xiàn)這個偉大目標，就得努力攻克若干個關鍵技術。******件事情，就是跨季節(jié)蓄熱?，F(xiàn)在國內已經(jīng)有兩個了，中科院電工所在張北和延慶各干了一個，但是沒那么大，幾百萬立方米級別，我說不夠，要整到千萬立方米，他們說先試著來，所以各方面集合湊起來做這個事情。第二，無論剛才說的電廠余熱回收，還是跨季節(jié)，都建立在一個基礎上，都是回水溫度低，回水溫度高，所有事情都不成立。所以所有事情都建立在低回水溫度上，怎么改造我們的熱網(wǎng)，把回水溫度降下來。有好多路，吸收式換熱器、電動熱泵可以，大家群策群力都可以。我成本就高多了，所以我把回水溫度降下來，各方面都好使了。當然還有好多低品類余熱回收的東西，大家一起來弄。

　　當然建筑保溫和減少冷風滲透，進一步降低熱需求。把北方地區(qū)平均的熱需求，從0.35GJ降到0.3GJ。怎么辦呢？末端調節(jié)，避免室內過熱。所以我看明天也許還要討論樓宇式換熱站，樓宇式換熱站把補水的事情解了，樓里面不太好偷水跑水，同時實現(xiàn)供水溫度的分室可調，每個樓根據(jù)溫度不一樣。把樓宇式吸收式換熱站結合起來，把回水降到25度以下就更好了。這些年有很多的討論，我省點時間，這些就不講了。

　　然后就是要進一步挖掘電廠余熱，不能說一個電廠明明能夠30萬千瓦機組，起碼要出35萬以上的熱量以上，現(xiàn)在出的不如發(fā)電量多，那不對，所以要好好加強回收余熱。再就是煙氣潛熱余熱，包括燃氣電廠、燃煤電廠，現(xiàn)在也有好多成功的例子，通過涼水來噴，噴完之后通過熱泵提起來。但是要注意將來的火電廠，一定是按照以電定熱的模式來運行，不會再聽你說的以熱定電，人家電網(wǎng)不伺候你了。所以每一點熱都是寶貝，收藏起來就得靠蓄熱寶貝。

　　13、大概需要的技術，我就簡單的列了一下，將來可以討論。我現(xiàn)在跟大家請教的，這是未來目標，哪怕不是2060，咱是2050年的事情，還挺遠的?，F(xiàn)在該怎么樣走，不能一口吃成胖子，一步邁過去，不是那么回事。怎么一步一步指定路線，這更實際，有些人說改燃氣，改電鍋爐，為了這個現(xiàn)在上一批鍋爐，將來都取消了，這與未來發(fā)展的大目標不一致，這一定不能干，一定不能干。怎么干？

　　******，圍護結構改造，十四五期間會安排一批一批，把既有老房子，換門、窗戶，保溫不好的，換下來，一定是與各級政府協(xié)調干。第二，不管電廠余熱回收，還是跨季節(jié)蓄熱，還是收工業(yè)余熱，要想干成，要的共同點，就是把回水溫度降下來，所以應該全國這行一起努力，把回水溫度降到25度以下，技術路線已經(jīng)有一串，都可以。這是第二個要做的。第三，充分挖掘電廠余熱、工業(yè)余熱，獲取足夠的余熱熱源。然后咱們的管網(wǎng)就適當做規(guī)劃改造，為適應未來的零碳供熱的布局。

　　所以，活該怎么做呢？按一段一段看大概是這樣，首先建筑節(jié)能改造，什么時候都得干，解決融資機制什么就行了。降低回水溫度的改造，可是咱們自己的事情。而且以后永遠有用，所以應該開展降低回水溫度改造的工作，各個熱力公司把這個當作當前特別起作用的事情。而且通過這個改造之后，當時能夠獲利。為什么當時能夠獲利？現(xiàn)在各個城市都面臨著熱源不足的問題，熱源不足的問題，政府又不讓你讓燃煤鍋爐、燃煤電廠，一邊不夠吃，一邊不能讓，怎么辦？只能挖潛，挖潛的關鍵路徑就是把回水溫度降下來，就可以有效回收低品質余熱，熱量就夠了?？梢噪S著不斷的熱負荷增加，降低回水溫度，通過降低回水溫度解決熱源不足問題，熱源進一步開發(fā)和余熱深度回收同步進行，并且做管網(wǎng)改造。所以這些活都是目前可以走起來，可以開展的，并且是解決當下要面對的難題，解決我們當前熱源不足、城市繼續(xù)發(fā)展，還有熱源不讓發(fā)展的問題，就可以破解。但是沒說零碳，這還不是零碳，這個破解好了之后，將來逐漸的電力系統(tǒng)也同步做零碳發(fā)展，有些電站要關停并轉，關一個電廠怎么辦？上一個巨大的跨季節(jié)蓄熱，上這樣的一個東西可以使原來的一個電廠變成兩個，或者變成兩個半電廠。所以先把自己的本事練好，隨著電力系統(tǒng)的大革命關電廠，咱們同步上跨季節(jié)蓄熱工程，到時候它停的差不多，剩下電廠不會仍，都留著，咱們跨季節(jié)蓄熱，跟它配上，把供熱的事情就解開了。

　　與此同時像沿海這套工程，大家都說應該是十四五、十五五、十六五大干的事情，通過兩方面的努力，就差不多了。要想做好這個事情，就有一個熱量計算方式，時間不多了，就不說了，擱在這兒就可以了。

　　本文來源|中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會

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