中欧生物质清洁供热课题01—丹麦生物质供热

中欧生物质清洁供热路径及政策研究

为助力打赢蓝天保卫战,进一步响应国家清洁能源供热的战略部署,中国产业发展促进会生物质能产业分会和清华大学能源转型与社会发展研究中心共同组建成立“中欧生物质清洁供热研究课题组”,旨在研究欧洲国家在生物质供热方面的相关政策和实际应用的成功案例,总结并借鉴其成熟经验,结合我国目前生物质供热发展情况,提出符合中国国情的生物质供热产业发展建议。 研究内容:

一、调研欧洲国家生物质供热发展情况、成功案例和相关政策;

二、调研国内生物质供热发展现状,与欧洲国家进行汇总分析;

三、结合国内实际情况,拓宽并提出相关推广思路和建议。

欢迎国内专家以及行业人士提供国内外生物质供热相关资料,就研究课题提供意见建议。

图为课题组部分成员合影

中国产业发展促进会生物质能产业分会(以下简称“生物质能产业分会”)成立于 2017 年 2 月。协会由中国产业发展促进会及其常务理事单位联合发起成立,主管单位为中国产业发展促进会(国家发展和改革委员会主管的国家一级协会)。

生物质能产业分会是国内从事垃圾焚烧发电、农林生物质发电、生物质能供热、生物天然气(沼气)、生物热解气、生物质液体燃料和生物质成型燃料加工生产等生物质能各领域的投资建设、运营管理、技术研发、装备制造、学术研究、工程建设、咨询服务等单位自愿组成的联合组织,是目前国内较权威,规模较大,具代表性的生物质能源行业组织。

丹麦概况

丹麦(丹麦语 :Danmark),首都在哥本哈根 。丹麦位于北欧,三面环海,北部隔大西洋北海 和波罗的海 与瑞典 和挪威 相望,南部与德国 接壤。本土面积为43,094平方公里,包括日德兰半岛 、菲因岛 、西兰岛 及附近岛屿,。丹麦另有两个自治领地 : 北大西洋 上的法罗群岛 和位于北美洲 的属地格陵兰岛 (面积为217．56万平方公里,为世界第一大岛)。丹麦人口约550万。2018年,丹麦人均GDP超过6万美元。

丹麦的能源转型目标:

1)2050年前完全不使用化石能源

2)2035年实现电力和供热都不使用化石能源。

3)2030年弃煤

图1 2016年丹麦总体能源供给情况

2016年,丹麦能源总消费量为692皮焦。(单位换算:1皮焦=1 000 000 000 000千焦,1000千焦=0．277778千瓦时)生物质能源占比22．9%、垃圾能源占2．6%。其它可再生能源总计7．4%,其中以风电为主。

图2 丹麦可再生能源消费情况

丹麦的风电发展是世界非常著名的。2016年风电占其电力的比重已经超过40%。但就能源生产总量而言,风电要远低于生物质能源。丹麦生物质能源不包括生物天然气消费量达到150PJ,是风电消费量45皮焦的三倍多。还有超过10皮焦的生物天然气。

图3 2016年丹麦可再生能源供给情况

在210皮焦的可再生能源消费中,75．6%来自生物质,风电占21．9%。

图4 1990-2016丹麦初级生物质能源的供给情况

1990年至2010年,生物质能源经历了快速上升的阶段。2010年以来,固体生物质能源增长放缓,在能源消费中比重仍然保持上升。

图5 2016年丹麦生物质能源供给情况

在159皮焦的生物质能源消费中,初级固体燃料占73．7%,可再生的城市垃圾占14%,生物天然气占5．8%,生物柴油占6．3%。

图6:2016年丹麦生物质高利用程度

人均生物质能源利用,丹麦2016年的数据为约27．7吉焦,欧盟平均水平为11吉焦,中国不到7吉焦,全球平均水平8吉焦。丹麦规划到2020年人均生物质能源消费达到34吉焦。

表1 2016年丹麦初始生物质能源供给的人均情况

项目

总能源

生物质能源

固体生物燃料

可再生城市固体垃圾

沼气

液体生物燃料

GJ/人均

120．8

27．7

20．4

3．9

1．6

1．8

人均固体生物质能源消费20．4吉焦,相当于5670千瓦时,该数据超过中国人均电力消费。人均3．9吉焦的可再生城市垃圾能源消费相当于1080千瓦时。

图7 最终供热消费(PJ)

图8 独立住宅供热情况

丹麦的供热最终端消费约200皮焦,其中108皮焦是区域供热,91皮焦为单体建筑的供热能耗。在单体建筑的供热来源中,25．3%为燃料木柴、12．2%是生物质成形颗粒、3．2%秸秆、0．2%燃料锅炉,也即生物质供暖的比重为40．9% 。59．1%的其他来源,包括使用热泵、太阳能供暖、电直热、地热供暖等。

图9  1990-2016丹麦生物质在区域供热中增长

区域供热的能源来自生物质的比重增长很大。2016年,生物质和垃圾占比达到60%,仅生物质占比就超过50%。过去二十几年来,煤炭和石油在区域供热中的比重大幅下降。天然气占比在90年代有所增长,但到2010年后,已经开始逐步降低。

图10  2016年丹麦区域供热生产情况

区域供热的热源:19．6% 城市垃圾热电联产;2．2% 城市垃圾锅炉18．3% 生物质热电联产(秸秆、木片和木质成形颗粒)14．4% 生物质锅炉1% 的生物气热电联产0．1% 的生物气锅炉

表2:2016年丹麦生物质集中供热生产单位

种类

数量

功率容量(MW)

热容量(MW)

平均热容量(MW)

城市固体垃圾热电联产

32

370

1．044

33

城市固体垃圾锅炉

14

-

142

10

生物质热电联产

23

811

1．553

68

生物质锅炉

335

-

1．606

5

沼气热电联产

156

109

142

1

沼气锅炉

24

-

47

2

总量

551

1．366

4．399

8

图11  2016年丹麦生物质能源的组成

丹麦的生物质能源中,进口的比重仅占大约20%。

2016年,丹麦人口5 580 516,丹麦生物质能源约为158．5皮焦,人均28．4吉焦。其中秸秆人均3．39吉焦、可生物降解垃圾人均3．76吉焦、木质垃圾人均1．51吉焦、进口生物质人均总量7．15吉焦。

(1皮焦=1*1012千焦,1千焦=0．27778瓦时,1皮焦=277777777．78千瓦时=0．28亿千瓦时,1吉焦=277．78千瓦时)

即2016年,丹麦生物质能源为44．38亿千瓦时,人均7890千瓦时。秸秆人均942千瓦时,可生物降解垃圾人均1045千瓦时,木质垃圾人均419千瓦时,进口生物质人均1986千瓦时。

总  评

1． 丹麦依靠本土生产的生物质所产生的人均能源量,大于了中国煤炭所产生的人均电力能源量。2． 丹麦的生物质是集中供热和单体建筑供热的主体能源。3． 中国的生物质供暖还有很大的潜力。4． 中国当前的煤改气和气改煤困境的重要解决渠道是大力发展煤改生物质。

本文执笔人为宋晨晨:清华大学能源转型与社会发展研究中心博士后,“中欧生物质清洁供热研究课题组”成员,曾参与能源转型万里行欧洲考察。

图为课题组成员考察联合国环境署哥本哈根能效中心,与陈卓伦研究员合影

图为课题组考察丹麦森讷堡

清华大学能源转型万里行欧洲考察团现在还有成员在欧洲,各位读者可就感兴趣的主题与我们沟通,或提供考察线索,课题组将创造机会加入考察计划中。

图为课题组访问南丹麦大学

课题组研究成果

人大建议|人大代表姜希猛:清洁供暖大力推进“煤改生”

能源转型万里行:丹麦森讷堡零碳项目考察

能源转型万里行:户用生物质供热系统--丹麦瑞典案例考察

车巍讲座:丹麦能源童话-区域能源的启示

丹麦能源童话13:自行车优先--丹麦哥本哈根的自行车道路工程设计导则

丹麦能源童话12:如果中国的共享单车遇到丹麦的单车基础设施-2

丹麦能源童话11:如果中国的共享单车遇到丹麦的单车基础设施-1

丹麦能源童话10:第二大城市奥胡斯用生物质和风电供热

丹麦能源童话09:丹麦热电联产电厂都要配热储存设备

丹麦能源童话08:在“绿色国度”学习丹麦绿色发展经验

丹麦能源童话07:丹麦的4个大型储热工程

丹麦能源童话06:森讷堡2029年零碳路线图

丹麦能源童话05:丹佛斯公司与供热能源转型

丹麦能源童话04:太阳能集热器和超大型储热库

丹麦能源童话03:生物质供热工厂考察

丹麦能源童话02:萨姆苏岛2030年100%可再生能源

丹麦能源童话01:丹麦能源转型路线图(2050年100%可再生能源)

调研:在丹佛斯公司感受丹麦能源童话

丹麦清洁供热经验:储热将热能消耗与电力生产分离

丹麦区域供热经验:可再生能源供热、热电耦合

丹麦清洁供暖经验:向第四代区域供热过渡

公众号简介

何继江

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任

清华大学科技与社会研究中心副主任

清华大学社会科学学院博士

清华大学能源环境经济研究所博士后

清华MBA校友能源环保协会副会长

这是何继江的个人微信公众号,也发布能源转型与社会发展研究中心研究团队的原创文章。

普及绿能,淘汰碳能。

推动能源革命,促进社会发展。