“熱能是能源終端消費(fèi)的重要形式，甚至是工業(yè)生產(chǎn)和人民生活所不可缺少的能源消費(fèi)形式，但目前北方地區(qū)供熱主要依靠燃煤鍋爐。”史立山說(shuō)，如果采取風(fēng)電供暖，將燃煤鍋爐改為蓄熱式電鍋爐，既可大大提高北方風(fēng)能資源豐富地區(qū)的消納風(fēng)電能力，又可降低因燃煤機(jī)組帶來(lái)的大氣霧霾污染，堪稱“一把鑰匙打開棄風(fēng)限電和霧霾污染兩把鎖”。
北方冬季霧霾重重燃煤排放是禍根
今年以來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)的霧霾天氣，引起國(guó)內(nèi)外輿論的普遍關(guān)注。史立山分析認(rèn)為，霧霾主要是由空氣中的微小顆粒集聚和空氣流動(dòng)性差引起，空氣流動(dòng)性差是外因，微小顆粒集聚過(guò)多是內(nèi)因。微小顆粒與燃煤、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)生產(chǎn)排放和施工揚(yáng)塵等密切相關(guān)，其中最重要的原因當(dāng)屬燃煤排放。
“持續(xù)霧霾天氣給我國(guó)能源利用方式亮起了紅燈。”史立山說(shuō)，我國(guó)能源消費(fèi)以煤為主，2012年的能源消費(fèi)總量36.2億噸，其中煤炭消費(fèi)占近70%，我國(guó)能源消費(fèi)約占全球能源消費(fèi)的20%，其中煤炭消費(fèi)占全球煤炭消費(fèi)的近50%，由此產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，大氣霧霾便是環(huán)境問(wèn)題的重要方面。
據(jù)史立山介紹，我國(guó)北方地區(qū)因冬季寒冷、建筑取暖能源消費(fèi)量巨大，目前主要以燃煤取暖為主。初步統(tǒng)計(jì)，目前北方城鎮(zhèn)民用建筑面積約90億平方米，其中70%采用集中供熱方式采暖，其余為分散采暖或無(wú)采暖設(shè)施。集中供熱系統(tǒng)的熱源一半由熱電聯(lián)產(chǎn)方式提供(主要為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn))，另一半由燃煤、燃?xì)忮仩t提供，每年建筑取暖的煤炭消費(fèi)量約1.6億噸標(biāo)煤。此外，廣大農(nóng)村地區(qū)冬季采暖的能源消費(fèi)量也很大，很多地方也以燃煤為主，而且效率更低，污染物排放更多。
“特別是2012年底華北地區(qū)處于極端低溫天氣，導(dǎo)致采暖供熱的燃煤量增加，相應(yīng)的污染排放量也增加，加之空氣濕度較大，污染粒子吸水后變大，形成了嚴(yán)重霧霾天氣，給人們身心帶來(lái)極大危害。”史立山強(qiáng)調(diào)指出。
如何減少霧霾，改善大氣環(huán)境質(zhì)量？史立山認(rèn)為，除提高燃油標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)施工管理、嚴(yán)格控制污染物排放外，最重要的措施就是要減少煤炭消費(fèi)。目前全球已進(jìn)入重要的能源轉(zhuǎn)型時(shí)期，主要目標(biāo)是經(jīng)過(guò)幾十年努力把目前以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹�。然而，我�?guó)近年來(lái)煤炭消費(fèi)卻每年以2億多噸的量持續(xù)增加，由此帶來(lái)的污染物排放不斷加劇。
棄風(fēng)問(wèn)題愈演愈烈清潔風(fēng)電浪費(fèi)驚人
據(jù)了解，作為重要的可再生清潔能源資源，我國(guó)風(fēng)能資源極其豐富，陸地可開發(fā)裝機(jī)容量達(dá)25億千瓦，且主要集中在“三北”地區(qū)，約占全國(guó)的90%。近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，風(fēng)電裝機(jī)連續(xù)多年翻番增長(zhǎng)，到2012年底全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)已達(dá)到6300萬(wàn)千瓦。
“應(yīng)該說(shuō)，在國(guó)家可再生能源法等一系列政策法規(guī)的支持下，我國(guó)可再生能源發(fā)展取得了舉世矚目的成就。特別是風(fēng)電裝機(jī)已躍居全球第一位，而且風(fēng)電已成為我國(guó)第三大電源，為我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減排溫室氣體、保護(hù)生態(tài)環(huán)境作出了重要貢獻(xiàn)。”史立山說(shuō)，“然而，由于目前電力技術(shù)和管理體制還不能適應(yīng)風(fēng)電自身的波動(dòng)性特性，風(fēng)電消納瓶頸凸顯。”
來(lái)自中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)顯示，2012年，我國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)電量總計(jì)達(dá)200億千瓦時(shí)。風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)比2011年有所下降，其中最嚴(yán)重的省份風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)下降到1400小時(shí)左右。目前，我國(guó)風(fēng)電發(fā)電量?jī)H占全部電力消費(fèi)量的2%。
“這其中最嚴(yán)重的省份指的就是吉林省。”史立山告訴記者，2012年吉林省電網(wǎng)直調(diào)裝機(jī)容量為1932萬(wàn)千瓦，其中供熱機(jī)組為1278萬(wàn)千瓦，最大用電負(fù)荷為875萬(wàn)千瓦，最小用電負(fù)荷僅為397萬(wàn)千瓦，在用電低谷時(shí)段根本沒(méi)有風(fēng)電的運(yùn)行空間，致使全省風(fēng)電運(yùn)行只有1420小時(shí)，1/3的電量被白白棄掉。
分析其因，史立山說(shuō)，主要是因?yàn)樵诒狈降貐^(qū)冬季供暖期間，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行與熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行矛盾突出，致使風(fēng)電機(jī)組被迫大量棄風(fēng)。我國(guó)北方地區(qū)風(fēng)能資源的特點(diǎn)是“冬季大夏季小、夜間大白天小”，也就是說(shuō)，北方風(fēng)資源相對(duì)集中在冬季夜間時(shí)段，而這時(shí)正是用電負(fù)荷的低谷時(shí)段和取暖供熱的高峰時(shí)段。為了滿足建筑取暖供熱需要，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組需優(yōu)先運(yùn)行，幾乎把電力負(fù)荷的空間全部占去了，風(fēng)電機(jī)組被迫棄風(fēng)停運(yùn)。
“隨著風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)電棄風(fēng)問(wèn)題特別是北方冬季的棄風(fēng)限電問(wèn)題將愈加嚴(yán)峻。”史立山說(shuō)，如何解決北方冬季風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行與熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行的矛盾，已經(jīng)成為我們面前一道亟待解決的課題。
推動(dòng)風(fēng)電供暖“一把鑰匙開兩把鎖”
一方面是燃煤機(jī)組發(fā)電供熱嚴(yán)重污染環(huán)境，另一方面清潔風(fēng)電棄風(fēng)限電浪費(fèi)驚人。據(jù)史立山介紹，正是在此背景下，中國(guó)大唐集團(tuán)新能源股份公司于兩年前在吉林省白城市洮南投資建設(shè)了風(fēng)電供暖示范站，積極探索利用風(fēng)電冬季供暖的新路徑。
“這是一座供熱面積為16萬(wàn)平方米的蓄熱式電鍋爐示范站，安裝了9臺(tái)2000千瓦的電鍋爐，利用用電低谷時(shí)段的風(fēng)電棄風(fēng)電量進(jìn)行加熱和儲(chǔ)熱，在用電高峰時(shí)段，電鍋爐停運(yùn)，由儲(chǔ)熱系統(tǒng)進(jìn)行供熱。”史立山說(shuō)，“兩年的運(yùn)行實(shí)踐表明，利用蓄熱式電鍋爐解決建筑取暖在技術(shù)上是可行的。”
據(jù)了解，與燃煤鍋爐供熱相比，電鍋爐不需要燃煤系統(tǒng)，不需要運(yùn)輸煤炭，特別是電供熱系統(tǒng)運(yùn)行管理方便，清潔環(huán)保。但同時(shí)也存在經(jīng)濟(jì)性較差等問(wèn)題。目前，大唐風(fēng)電供暖示范站采取由風(fēng)電場(chǎng)與供熱站捆綁的方式進(jìn)行建設(shè)和運(yùn)行，通過(guò)保障風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行來(lái)彌補(bǔ)供熱站的運(yùn)行成本。
史立山告訴記者，他曾赴大唐風(fēng)電供暖示范站現(xiàn)場(chǎng)考察，經(jīng)初步測(cè)算，每20萬(wàn)平方米的建筑供熱取暖面積，需要配置電蓄熱鍋爐的功率為2萬(wàn)千瓦，約需消耗2300萬(wàn)千瓦時(shí)的電量，主要在用電負(fù)荷的低谷時(shí)段運(yùn)行，并可較靈活地參與電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)運(yùn)行，是當(dāng)前最現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)可行的調(diào)峰負(fù)荷。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前吉林全省供熱面積為4 .16億平方米，其中熱電聯(lián)產(chǎn)供熱面積1 .88億平方米、大型區(qū)域鍋爐供熱面積1.7億平方米，小型鍋爐供熱面積5000萬(wàn)平方米。如果將現(xiàn)有小鍋爐供熱改為電蓄熱鍋爐供熱，在冬季供暖期將可增加500萬(wàn)千瓦的電力負(fù)荷，消費(fèi)電量60億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約200萬(wàn)噸標(biāo)煤的煤炭消費(fèi)。
“如果在北方地區(qū)的城鎮(zhèn)實(shí)施‘以電代煤’供熱工程，把燃煤小鍋爐供熱改造為風(fēng)電電蓄熱鍋爐供熱，每增加100萬(wàn)平方米的電鍋爐供熱面積，就可以增加有效電力負(fù)荷10萬(wàn)千瓦，節(jié)約燃煤4萬(wàn)噸標(biāo)煤。”史立山說(shuō)，“這相當(dāng)于一把鑰匙打開兩把鎖———既可大幅減少煤炭消費(fèi)，減排二氧化硫及微小顆粒物的排放，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，也可以有效消納風(fēng)電電量，減少棄風(fēng)限電，促進(jìn)風(fēng)電更大規(guī)模發(fā)展。”
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