构建大温差长输供热新模式

北方地区火力发电厂分布图 （单机300MW以上机组）
清洁供热面临的挑战
◼ 北方五大类高耗能工业部门每年采暖季排放 的低品位余热1.36亿tce
◼ 北方地区规模以上的产业可利用120GW低 品位热量，为40亿平米建筑提供供暖基础负 荷
2012
采暖季 低品位余热：
1.36亿tce
3.8亿tce
年
北方五大类工业部门能耗：7.6亿
热电联产
工业余热
2030发电装机比例
燃煤锅炉
燃气锅炉
分散燃煤锅炉
分散燃气锅炉
某省某典型日风电出力和负荷曲线
分散电采暖
1. 清洁供热面临的挑战
2. 大温差长输集中供热新模式
目
3. 长输供热尚待研究的其他问题
4. 总结及建议
录
大温差长输集中供热新模式
◼ 发展电厂和工业余热为基础热源，利用天然气作为调峰热源能源，实现热电协同 发展、热网大温差和长距离输配。
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
热源比例 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
DN1400管径，常规输配温差130/70℃，大温差改 造后供回水温度130℃/20℃
长输供热——大温差改造的几种形式
构建大温差长输 集中供热新模式
2019.9
1. 清洁供热面临的挑战
ห้องสมุดไป่ตู้
2. 大温差长输集中供热新模式
目
3. 长输供热尚待研究的其他问题
4. 总结及建议
录
北方城镇供暖整体情况（2016）
◼ 城镇总供热面积141亿平米
◆锅炉供热，占47%，占比多，能效低 ◆燃煤锅炉32% ◆燃气锅炉15%
燃气壁挂炉 4%
供热管线的输送能力70%以上，使长输管线能输送更多的热量 ◼ 降低回水温度，大幅度地利用乏汽余热，使余热占整个电厂输出热量的55%以上，
从而显著降低了近一半的电厂供热成本; ◼ 调峰热源，长途输送管网在整个供热期承担基本供热负荷，提高长输管网的利用率
长输供热——大温差
大温差技术的单位热量成本明显低于常规供热系统
◆电热泵、地热、工业余热等其他方式供热占5%
烟气余热 占15%
锅炉
◼ 北方供暖一次能源消耗为2亿tce
乏汽余热占 30-40%
◆其中燃煤1.7亿吨、天然气270亿m3（160亿m3）
热电厂余热潜力
清洁供热面临的挑战
◼ 煤改气
◼ 天然气锅炉高能低用 ◼ 天然气热电联产
◼ 耗气量大，是燃气锅炉的3-5倍 ◼ 供热成本昂贵 ◼ 仍然有氮氧化物污染
吨标煤
五大类工业部门能耗：15.67 亿吨标煤
工业总能耗：24.64亿吨标煤
清洁供热面临的挑战
◼ 2030年可再生能源装机容量比例超过50%，非化石能源发电量力争超 50%，2050年要达到接近70%
◼ 电网要求煤电增加调峰能力，确保风电、光伏等非化石能源充分消纳
◼ 充分挖掘利用热电排放的低品位余热以及钢铁、有色、化工、建材、炼 油等产业排放的低品位余热是实现未来低碳可持续发展的供热系统的重 要技术保证
◼ 城市规模大，且热负荷密集
清洁供热面临的挑战
◼ 电厂余热潜力巨大，可满足现状整个北 方城镇供热需求
◼ 目前北方地区单机300MW以上的火力发电 厂装机容量5.8亿KW，
◼ 利用余热可实现200亿平米供热能力；
◼ 电厂距离城市负荷中心较远，利用余热供 热的关键： ◼ 如何大幅度提高热网输送能力，实现 超远距离热量输送 ◼ 如何高效回收余热
• 大规模输送热量是降低长输供热成本的条件 280 260
• 加大供回水温差是提高热网输送能力的途径
240 220
• 降低回水温度是降低热电厂供热能耗的关键 供
200 180
热 160
成 140
本 120
（元/GJ） 100
80
60
40
20
0
0
大温差 常规温差
50 100 150 200 250 300 350 400 450 输送距离（km）
燃气锅炉 11%
燃煤锅炉 32%
其它 5%
燃气热电联 产 3%
燃煤热电联 产 45%
◆燃煤热电联产供热占45%
◆还存在较多的小机组，煤耗高，但作为民生采暖机组保留 ，例如山东省小机组占比高达28%
北方城镇供热热源组成比例
◆仍然有超过其供热能力约50%的余热尚待挖掘
排烟20℃
◆乏汽余热，超过现有供热量的30% ◆烟气余热，燃煤热电占供热量的15%，天然气热电厂40%
0
火电供电煤耗按310g/kWh，供电输配损失按6%
120
100
80
60
40
折旧成本
能源成本
20
0
欧洲第四代区域供热技术
◼ 关键点
◼ 低温热网供热，供水温度50~60℃， 回水温度25℃
◼ 热源，分散的可再生能源、工业余热 联网供热
◼ 此技术不适用于中国国情，热网 温差小，输送能力低
◼ 热源规模大，距离远
◼ 推行以超低排放燃煤热电联产为主的热源形式，充分利用机组的烟气和乏汽余热，“热电协 同”运行提升火电灵活性
◼ 大温差长输供热热管网建设 ◼ 此种供热新模式可实现城市密集区无煤化，相比常规热电联产节能30%～50%， ◼ 供热成本是天然气供热的一半，与大型燃煤锅炉供热相当。
长输供热模式发展的关键点
◼ 高效低成本供热
◼ 采用大温差技术，提高热网输送能力 ◼ 降低电厂余热回收成本 ◼ 热电协同 ◼ 末端调峰
◼ 安全供热
◼ 在设计和建设过程中考虑动态水力分析，充分考虑事故状态的动态安全性 ◼ 多热源联网，调峰热源
长输供热
◼ 如何针对长距离降低供热成本？
◼ 大管径的使用，供热规模大 ◼ 大温差输配，即热网供回水温度由传统的130/70℃变为130/～15℃ ，提高长距离
◼ 北京、天津、乌鲁木齐等地燃气供热存在问题
清洁供热面临的挑战
◼ 煤改电
◼ 电直热浪费能源，且供热成本高 ◼ 电动热泵受资源条件限制，难以大规模推广
COP
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-30
-20
-10
0
10
室外温度（℃）
空气源热泵
成本（元/GJ）
能效（煤/单位热量）
3 2.5
2 1.5
1 0.5