郑忠海:燃煤热电联产可能是未来最大的挑战之一

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2019
06/12
09:57
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导读

日前,京津冀节能技术改造与服务供需对接会在北京召开。清华大学建筑技术科学系郑忠海博士、高级工程师发表了《建筑及清洁供热节

 日前,京津冀节能技术改造与服务供需对接会在北京召开。清华大学建筑技术科学系郑忠海博士、高级工程师发表了《建筑及清洁供热节能技术发展现状、趋势及选择》的主题演讲。他表示燃煤热电联产可能是未来最大的挑战之一。要学习低温供热,智能供热。此外还表示未来的供热可能会让不合理的集中供热退出历史舞台。


附:演讲原文


郑忠海:很高兴应邀来做这次演讲。


节能和环保始终都是联系在一起的,目前终端是电能越来越重要,也表明我们国家的煤电定位还是非常重要得,也就是说在很长的时间,也许煤电还将占终端用能的重要比例,煤最终要做发电。目前中国近60%的人在城镇里,建筑面积接近600亿平方米,其中北方的城镇,公共建筑占的建筑比例四分之一到五分之一,但是能耗是四分之一。我们在座的每个人,当然有些是建筑运营,每人每年消化700多公斤的煤,用了一亿多度电,同时产生相应的碳排放,仅仅建筑可能就产生了30亿多的碳排放,这是一个很大的压力。但是实际上跟发达国家比,我国国土面积很大、能耗总量很高,但是人均的建筑能耗和每平米建筑的能耗,仍然是属于一个节约的、绿色的消费阶段。下面我从建筑节能谈几个自己的感想。


如果是新建的建筑,实际上从2005年的低能楼、超低能耗示范楼,各个地方的建科院都提出了各种各样的技术,包括主动和被动,大家都比较熟悉,公共建筑也有很多实施。再看我们建筑节能三十多年的标准,可以说现在最好的时代来了,绿色建筑和所谓近零能耗,实际上也是有两个指标,近零不等于零,是希望人类有需求,但是在需求的时候,利用一些可再生能源,或者是利用一些被动式的技术,让建筑顺应自然的方式去达到节能、近零,所以我觉得这种发展趋势,还是会看到对建筑的运营能耗、建造能耗不断降低的希望。


但是我国更多的是既有建筑,近600亿平方米,我认为也包括行业人士大都认为,存在的问题是以前忽视管理,重视盖楼;第二是以前建造这么快,设计也难以达到精细化;第三是运营的时候,没有人有多少能耗意识,没有人告诉你服务标准是什么样,所以大家提出了技术要适宜化,而不是技术叠加,而不是技术堆砌,设计要精细化。这个图上第三层是金字塔底端,在座的每个人,人工智能的人,怎么把运营专业化?大家都知道个体差异性特别大,包括刚才看整个的国家锅炉也好,锅炉运营能耗也是差异性很大,这就是说同一类技术,其实差别也是特别大,同样的楼由于不同的技术,或者是不同的运营模式差别特别大,这是我们觉得更需要关注的地方,其实并不是技术本身。我们把系统设计的越来越大,大马拉小车,慢慢从集成化设计,从各种的风光电、室内温度、空气模拟,达到精细化,然后是分区,这是设计上改观。在评价的方面,大家也慢慢意识到,我们要什么样的空气品质,我们要的是不分时间、不分空间,比如说这个会议室,当然这么多人开会,咱们舒服就行,如果不开会的时候,应该保证不同的品质。


第二个是能耗指标,同样是办公建筑,它的能耗指标是多少,什么样的指标应该是能耗领跑,或者是什么样的指标应该是属于一个被约束性的,是超能耗的。


第三个是关注两个点,一是设备,实际上好多设备已经做的很精致;二是系统,设备在系统里运营不好,也会把好东西做烂,这方面要重点关注两个,冷机、主机,第二个是输机、水泵,把整个系统的能耗做一个系统性的评价。


对于改造的一些技术方案,我们其实一直在推进一种无成本的改造,从运营角度,把不合理的运营、不合理的一些管理,进行低成本到无成本改造,最终逼迫你达到三星直到星级更高,才建议你去更换设备,增加一些更智能的系统。所以其实我们一直提出公共建筑也好,或是既有建筑,一百多项的低成本、无成本改造,包括一些人的行为,包括自然冷源的技术,我们推荐是更注重运行。


当然了,如果把互联网加进去,实际上一个趋势,大家正在做的,该怎么做?比如说大家关心热力公司这么多年,最近几年才意识到,我们服务的产品是温度,但是80%的热力公司不知道屋里多少度,比较客观的现实,最多是装了2万块的室内温度表,才有了一些数,才知道那边冷了或者是热了。我们关注室内的服务质量,室内空气品质检测,关注设备的检测,而且关注不是说设备设计的那个点,而且关注整个运营区,是怎么样波动,有什么设备的安全隐患,总体能耗等。第二是一个横向的比较,尤其是这个楼的物业只关心这个楼,但是同样类型的楼,电机能耗、主机能耗、电机能耗,在各个楼里是什么样的级别,比例是多少,节能空间在哪儿,要把这个互联网的手段用在建筑节能上。


今天还想分享的一个,能源革命可能给建筑机电带来的变化。中国80%的人口在东部,但是反过来,咱们的可再生能源也好,化石能源也好,大部分在西部,所以我们的电就要这么输过来,我们的能源基地都在西部,可是我们的经济活动,能源消耗都在东部。这个情况造成,比如说风电,可再生能源越来越多,风电的负荷跟建筑消耗的负荷是一个反向相关的特点,负荷最高没有风,这个时候储能成为一个比较热门的研究领域。还有世界上有一大批企业把直流建筑作为主要的方向,近两年一直在做示范。


最后说一个建筑节能的方面,不管是我们的供冷、供热、供燃气,慢慢从单行业转向综合能源的供应,包括综合服务,衣食住行,主要有冷暖问题、生活热水问题、电问题、生活问题、生产办公问题,可以通过各种技术的集成,一些输配管网直接服务,在一个房间给予一个服务,系统有大集中、分布式等。


第二个是供热,刚才说比较重要,实际上我觉得是一个四大工程,民生民心工程,这个行业必须在能源和环境工程制约下来发展。正如前述我国建筑太多以燃煤为基础,50%的是热电联产,基本上是燃煤,30%是燃煤锅炉,构成一个集中的供热管网,我们的供暖已经从20年前大家都觉得室温低,现在往往变成了室内过热,因为从我们监控的温度看,东北26度都很正常,室温过热就造成高热耗高耗能。供暖系统应该转化,为什么我们国家的供暖系统有大管网、大电厂、大锅炉?对燃煤来说效率最高,但是大管网到小区又得输配一次管网。北京热力2.5亿平米,几大中心保证各种地下主管网。大家听比较多的是太原市接近2万平米的八大类,甚至不惜代价把大的燃煤电厂的热引过来,这是一个趋势。北京也缺热,现在就变成北京8亿平米,也只能有一亿多平米集中供热,包括调控热电厂,这就是为什么60%都是小燃气锅炉。


所以我们要学北欧,北欧最大的一个集中供热,现在是7500万平方米,把哥本哈根,包括其它的城镇都包括了。但是热源会比咱们多,燃油锅炉、燃气锅炉,还包括了很多生物质、垃圾这些可再生能源,热源端比咱们做的好。国外在2013年就提第四代供热,我觉得8个字咱们值得学习,叫“低温供热,智慧供热(智能供热)”。我们一定要记住,所有的这些能源来源,特别是工业余热,温度对口,梯级利用,因地制宜,我们觉得是用的好的一个出口。天然气实际上大家觉得很多,我觉得是天然气就像比较似的,宜小不宜大,小是95%,大了90%,我们也提了一句,北京这样发展大型热电联产,天然气很大,有的人说他很贵,比如说这个图很简单,把高效热电联产,低成本热电电厂做基础负荷,大家共赢。要梯级利用,燃气要直接烧锅炉,肯定很浪费,烧两千度,供出来100度,热电联产高效,但是有问题,发电效率太高,变成了一个缺点,还有45%的是你的燃气,这是热电联产的特点,它的发电50%的发电效率,可是另外50%多数是在烟气里,少数在冷却塔,我们觉得可以用。燃煤锅炉把这个曲线发展出来,就是到凝结点那块,因为燃气轮机的系数比较大,节能量20%,如果发展这种也应该用好,叫全能效率,高品位发电供电力系统低品位做采暖,简单的一个系统,可能用1000万进行简单的匹配、挖潜,就能够供两千万。


就电来说,因为未来的电是越来越干净,而且国内电是超超临界百万机组30万机组占80%,所以电应该好好用。这句话很简单,品位对口,高等高用,梯级利用。对于热电联产来说,能效基本上达到150%以下,是说的一次能源能效,热泵达到120%左右,然后锅炉是基本上都达到90%,烧煤锅炉也是90%。


空气热泵国家做的很好,好到北欧都来买咱们的热泵产品,这是为什么?基础再生能源的电很多,他也觉得不能白白用,所以买中国的产品,当然除了西藏很少有地热发电,而且离建筑负荷也远,60-80度地热也要好好用,取热不取水大家也做的比较好,80度的水用一段,最后拿电热泵提取,15度回灌,把你的量用足了,投资回报也很可观。


太阳能不细说,因为综合考察,包括去西藏做项目的时候也发现,太阳能供热是初步,而且具有很大挑战性。


今天我发现生物质的来的比较少,所以这篇重点说一下。目前有4个技术路线较好,第一个是压缩成型燃料,第二个是热电联产,但很可惜,咱们国家的生物质热电厂,几乎都变成生物质电场,发电就行了,但是他们忘了生物电场基本上可以跟燃气电场的成本差不多,有剩下50%都在烟气跟它的废气余热里,这个没有用,用这个都不影响发电,很可惜生物质热电联产好的没有发展起来。第三个是循环经济,生物质得还田,生产过程中的副产品二氧化碳,主产品天然气。第四个是大家提的碳电水热的多联产,我觉得那个是一个多循环的经济,煤化工把所有的煤都用完了,哪怕把二氧化碳都捕捉,在国家清洁能源规划比煤改电加起来都大,但是目前我们觉得很可惜,发展严重滞后,核能发展比较多,但在认知度、选址会受到制约。


有一个思考,核电是受一些制约限制,我们觉得也是梯级利用,也是应该先发电,但是核电厂都是距离城区是100公里以上,这隔距离太远太可惜,因为核电厂的发电效率30%,更多的50%多可以来采暖,这是非常好的。


最后说到煤,我觉得是工程,可以做的很好。第一是所谓发电,工信部有领导说,他退休后说,要消灭没有供热的发电,要消灭没有发电的供热,什么意思?一个发电厂能效再高,也是50%,所以要一起供热,高能高用,低能低用,很多东西,你有100%的燃料,你可以把它全部利用,不仅仅去发电。那么比如说你怎么来让你的热电联产的效率提升一倍,这是一个突破,就把燃煤的,也许余热也用,把燃煤发电低温余热充分利用,技术路线很多,我们觉得目标最好。


还有一个,我觉得挺好,环保有时候总是投入,能不能让环保收益?那么这是比较好的一个现象。如果我们一开始做烟气余热回收,后来可以做环保,因为可以除也可以消灭,热电收走,水也收走,天上没有雾霾,这些现在都是头疼的问题。


以上我自己的一些想法,如果讲的对的,供大家参考,讲的不客观的,都归我个人。我们觉得清洁实际上是一个课题,未来的东西肯定清洁。


第二个是低碳比较难,燃煤热电联产可能是未来最大的挑战之一,因为不管水排放、气排放,低碳问题、碳捕捉问题,是最大的紧箍咒。


第三个是低温供热,智能供热,我觉得很多希望呼吁,更多的企业研究低温末端,而不是研究低温的电直接供热的基础,如果是低温末端做很低,比如说地暖就30度,25度,做到极致,空气泵出30度40度水效率多高,这是一个系统工程,不是研究设备本身,现在研究太欠缺。我们觉得就应该以热供热,中国的集中供热管网这么大,我觉得未来的供热会让不合理的集中供热有可能退出历史舞台。

 
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