我国北方城镇清洁供热途径倪老师大会报告2019年
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城市能源系统的热电协同模式
• 热、电、气协同的效果
• 供热为电力调峰，电力系统可实现高比例可再生能源发电
• 热电厂热电协同运行，为电网大幅度调峰 • 电热泵进一步消耗低谷绿电供热
高比例可再生能源发电
电力调峰需求
热电厂发电调峰 电热泵供热
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城市能源系统的热电协同模式
• 热、电、气协同的效果
• 充分利用低谷绿电供热
• 电力供需之间为刚性连接，热力供需之间为柔性连接，燃气虽然 为半刚性连接，且相对易储存
• 热电气协同：燃气和热力为电力调日内峰谷，燃气为热力调季节 内峰谷，燃气跨季节储存解决季节之间的负荷差
• 发展柔性电力负荷，缓解电力供需矛盾 • 应通过合理的价格政策鼓励各类调峰措施，使主动调峰者有经济
回报
7
城市能源系统的热电协同模式
我国北方城镇清洁供热途径
倪维斗 2019-04-13
1
中国建筑运行能耗现状
• 2017年中国建筑总运行能耗9.6亿tce，占全社会总能耗的20%
238亿 m2
123亿 m2
231亿 m2
能耗强度 除北方采暖外能耗强度
9.5 kgce/m2
23.9 kgce/m2
公共建筑 (除北方采暖) 2.93亿 tce
• 天然气给电和热调峰
• 给电调峰——燃气发电——电力短时间动态调节 • 给热调峰——调峰热源——供热季节性调峰
• 热给电调峰
• 热电厂——热电协同——电力短时间动态调节 • 电动热泵——结合蓄热——电力短时间动态调节
• 热力、天然气服从于电力，创造柔性城市能源的大环 境，为高比例可再生能源城市能源系统提供保障
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我国北方城镇清洁供暖路径
• 供热需要的能源为能够在20℃释放热量的能源，是低品位热能，因此，燃煤锅炉、燃气锅 炉、电锅炉都不应该作为供热热源
• 要实现建筑能耗总量目标，应该彻底改变北方城镇冬季供热热源模式
• 热电联产为180亿m2建筑提供供暖基础负荷 • 充分挖掘利用热电排放的低品位余热，充分挖掘利用钢铁、有色、化工、建材、炼油等产业排放低品位余 • 为40亿m2建筑提供供暖基础负荷 • 利用天然气末端调峰，解决严寒期供热需求，就可以满足我国北方未来约220亿m2城镇建筑供暖需要
• 热电厂在纯凝电厂压低负荷后，进一步 减少发电，制取热量
• 热电厂比纯凝电厂减少的发电量均由绿 电弥补
• 电热泵在低谷期消耗绿电制取热量
• 上述热量一部分进入热网供给热用户， 另一部分储存起来用于高峰期供热
• 高峰期供热来源于低谷期蓄热，也是绿 电供热
热电协同“消耗”绿电供热 电热泵消耗绿电供热
10
• 天然气作为电力、热力的调峰能源，是保障低碳能源的救火队，真正起到能 源领域的“巴黎香水”作用
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总结——构建城市清洁供热新模式
总结——构建城市清洁供热新模式
总结——构建城市清洁供热新模式
谢谢！
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建筑面积（亿m2）
我国北方城镇清洁供暖路径
• 在全面满足北方地区城乡建筑冬季供暖要求的前提下，大幅度降低冬季供暖导致的 PM2.5相关污染物的排放，同时降低化石能源消耗总量和碳排放总量，并优化电、 热、燃气构成的能源系统的运行。
• 无论从经济、能源利用效率还是环境排放上，利用热电联产和工业余热供热方式比 传统的煤改电、煤改气都具有优势，因而应该是我国城镇清洁供热的首选供热方式。
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热电联产 工业余热 燃煤锅炉 燃气锅炉 分散燃煤锅炉 分散燃气锅炉 分散电采暖 集中热网水泵电耗 北方采暖面积
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一次能耗（万tce） 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050
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0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 热电联产 燃煤锅炉 燃气锅炉 其他集中热源 分散燃煤锅炉 分散燃气锅炉 分散电采暖 集中热网水泵电耗
3
发展热电联产和工业余热热源
• 电和热的分摊方法 • 热电联产是能效最高的热源方式
• 热电联产余热和工业余热应该是我国城镇未来的主导热源
• 我国北方地区除黑龙江、吉林、青海三省外，其余各省市都可以 利用热电联产作为供热基础热源
• 我国北方低品位工业余热资源十分丰富，可至少为40亿平方米建 筑提供基础负荷
城镇住宅 （除北方采暖）
2.26亿 tce
农村住宅 商品能
2.43亿 tce
14.4 kgce/m2
北方采暖 2.01亿 tce
生物质能 0.90亿 tce
10.5 kgce/m2 3.9 kgce/m2
140亿 m2 2
建筑面积
一次能耗（万tce）
wenku.baidu.com
北方供热能耗现状
• 2017年我国北方城镇供热建筑面积140亿m2，能源消耗2亿tce
• 多热源联网协同供热是利用工业余热供热系统的关键。所有连接在热网上的热源和 热用户均需实现统一的热网参数以减少互相掺混造成的损失。
• 电是高品位的能源，直接转换成热，是能源利用效率最低的一种采暖方式，应尽可 能不采用。宜在用户侧推广电热泵，充分利用地热、污水、空气、低品位工业余热 等低温热源，并结合蓄热满足电网调节的灵活性。
城市能源系统的热电协同模式
• 热、电、气协同的效果 • 天然气为供热系统调峰
• 调峰运行方式大幅提高了以电厂余热为基础热源的供热系统的能源利用效率和经济性 • 天然气消耗量缩减至独立燃气锅炉供热的1/3以下
• 天然气为电力系统调峰
• 充分发挥燃气电厂的调节幅度大、调节速度快的灵活性优势，为电网调峰调频
• 合适的天然气供热方式是以锅炉房形式作为城市热网的调峰热源。在集中供热难以 到达的地方可以考虑采取分布式小型化燃气锅炉独立供热，或者安装在住户内的壁 挂炉形式供热。
6
实现热电气协同的城市能源系统模式
• 随着可再生能源发展和产业结构调整，电力供需之间匹配的矛盾 日益加剧，并成为我国进一步发展可再生电力的瓶颈
城市能源系统的热电协同模式
• 热、电、气协同的效果
• 供热为电力调峰，电力系统可实现高比例可再生能源发电
• 热电厂热电协同运行，为电网大幅度调峰 • 电热泵进一步消耗低谷绿电供热
高比例可再生能源发电
电力调峰需求
热电厂发电调峰 电热泵供热
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城市能源系统的热电协同模式
• 热、电、气协同的效果
• 充分利用低谷绿电供热
• 电力供需之间为刚性连接，热力供需之间为柔性连接，燃气虽然 为半刚性连接，且相对易储存
• 热电气协同：燃气和热力为电力调日内峰谷，燃气为热力调季节 内峰谷，燃气跨季节储存解决季节之间的负荷差
• 发展柔性电力负荷，缓解电力供需矛盾 • 应通过合理的价格政策鼓励各类调峰措施，使主动调峰者有经济
回报
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城市能源系统的热电协同模式
我国北方城镇清洁供热途径
倪维斗 2019-04-13
1
中国建筑运行能耗现状
• 2017年中国建筑总运行能耗9.6亿tce，占全社会总能耗的20%
238亿 m2
123亿 m2
231亿 m2
能耗强度 除北方采暖外能耗强度
9.5 kgce/m2
23.9 kgce/m2
公共建筑 (除北方采暖) 2.93亿 tce
• 天然气给电和热调峰
• 给电调峰——燃气发电——电力短时间动态调节 • 给热调峰——调峰热源——供热季节性调峰
• 热给电调峰
• 热电厂——热电协同——电力短时间动态调节 • 电动热泵——结合蓄热——电力短时间动态调节
• 热力、天然气服从于电力，创造柔性城市能源的大环 境，为高比例可再生能源城市能源系统提供保障
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我国北方城镇清洁供暖路径
• 供热需要的能源为能够在20℃释放热量的能源，是低品位热能，因此，燃煤锅炉、燃气锅 炉、电锅炉都不应该作为供热热源
• 要实现建筑能耗总量目标，应该彻底改变北方城镇冬季供热热源模式
• 热电联产为180亿m2建筑提供供暖基础负荷 • 充分挖掘利用热电排放的低品位余热，充分挖掘利用钢铁、有色、化工、建材、炼油等产业排放低品位余 • 为40亿m2建筑提供供暖基础负荷 • 利用天然气末端调峰，解决严寒期供热需求，就可以满足我国北方未来约220亿m2城镇建筑供暖需要
• 热电厂在纯凝电厂压低负荷后，进一步 减少发电，制取热量
• 热电厂比纯凝电厂减少的发电量均由绿 电弥补
• 电热泵在低谷期消耗绿电制取热量
• 上述热量一部分进入热网供给热用户， 另一部分储存起来用于高峰期供热
• 高峰期供热来源于低谷期蓄热，也是绿 电供热
热电协同“消耗”绿电供热 电热泵消耗绿电供热
10
• 天然气作为电力、热力的调峰能源，是保障低碳能源的救火队，真正起到能 源领域的“巴黎香水”作用
11
总结——构建城市清洁供热新模式
总结——构建城市清洁供热新模式
总结——构建城市清洁供热新模式
谢谢！
15
建筑面积（亿m2）
我国北方城镇清洁供暖路径
• 在全面满足北方地区城乡建筑冬季供暖要求的前提下，大幅度降低冬季供暖导致的 PM2.5相关污染物的排放，同时降低化石能源消耗总量和碳排放总量，并优化电、 热、燃气构成的能源系统的运行。
• 无论从经济、能源利用效率还是环境排放上，利用热电联产和工业余热供热方式比 传统的煤改电、煤改气都具有优势，因而应该是我国城镇清洁供热的首选供热方式。
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热电联产 工业余热 燃煤锅炉 燃气锅炉 分散燃煤锅炉 分散燃气锅炉 分散电采暖 集中热网水泵电耗 北方采暖面积
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一次能耗（万tce） 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050
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3
发展热电联产和工业余热热源
• 电和热的分摊方法 • 热电联产是能效最高的热源方式
• 热电联产余热和工业余热应该是我国城镇未来的主导热源
• 我国北方地区除黑龙江、吉林、青海三省外，其余各省市都可以 利用热电联产作为供热基础热源
• 我国北方低品位工业余热资源十分丰富，可至少为40亿平方米建 筑提供基础负荷
城镇住宅 （除北方采暖）
2.26亿 tce
农村住宅 商品能
2.43亿 tce
14.4 kgce/m2
北方采暖 2.01亿 tce
生物质能 0.90亿 tce
10.5 kgce/m2 3.9 kgce/m2
140亿 m2 2
建筑面积
一次能耗（万tce）
wenku.baidu.com
北方供热能耗现状
• 2017年我国北方城镇供热建筑面积140亿m2，能源消耗2亿tce
• 多热源联网协同供热是利用工业余热供热系统的关键。所有连接在热网上的热源和 热用户均需实现统一的热网参数以减少互相掺混造成的损失。
• 电是高品位的能源，直接转换成热，是能源利用效率最低的一种采暖方式，应尽可 能不采用。宜在用户侧推广电热泵，充分利用地热、污水、空气、低品位工业余热 等低温热源，并结合蓄热满足电网调节的灵活性。
城市能源系统的热电协同模式
• 热、电、气协同的效果 • 天然气为供热系统调峰
• 调峰运行方式大幅提高了以电厂余热为基础热源的供热系统的能源利用效率和经济性 • 天然气消耗量缩减至独立燃气锅炉供热的1/3以下
• 天然气为电力系统调峰
• 充分发挥燃气电厂的调节幅度大、调节速度快的灵活性优势，为电网调峰调频
• 合适的天然气供热方式是以锅炉房形式作为城市热网的调峰热源。在集中供热难以 到达的地方可以考虑采取分布式小型化燃气锅炉独立供热，或者安装在住户内的壁 挂炉形式供热。
6
实现热电气协同的城市能源系统模式
• 随着可再生能源发展和产业结构调整，电力供需之间匹配的矛盾 日益加剧，并成为我国进一步发展可再生电力的瓶颈