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清华大学教授:推动四一模式落地,加速农村清洁取暖改造

中国炉具网    作者:杨旭东    来源:生物质能观察    日期:2021-12-31 08:06:00    浏览:693
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        炉具网讯:“农村清洁取暖要追求清洁、节能、低碳以及舒适的目标,推广百姓、政府、资源三方均能承受的“四一模式”,通过学习鹤壁、商河的样板项目,因地制宜、因户施策,推动农村建筑节能改造和适宜的清洁热源替代技术。”近日,在2021(第三届)全球生物质能创新发展高峰论坛分论坛五“构建农村新型能源系统分论坛”上,清华大学建筑学院副院长杨旭东教授应邀出席论坛并作精彩演讲。

农村清洁取暖改造实施过程中仍存在许多问题

        杨旭东表示,目前农村清洁用能成绩与问题并存。现阶段,我们既要着力推动“四一模式”在农村清洁取暖中的应用,也要重视发展农村屋顶光伏资源,实现建筑“光储直柔”及生物质等可再生能源开发,打造形成数个低碳示范村镇;建立政策保障措施,实现减污、降碳、增收多方协同,推动乡村振兴。

        今天我想同大家分享的话题同双碳背景下的农村清洁取暖有关。农村清洁取暖事关民生福祉,在我看来,推进农村清洁取暖,除要完善顶层设计外,还需考虑经济适用且能落地的技术,寻求政策资金的支持。以上种种考量当中,技术无疑是重中之重。因此,我今天想从技术角度出发,同大家分享一下如何推进农村清洁取暖。

        2020年9月22日,习近平主席在联合国大会发言中宣布:我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。那么,我们为何要提低碳发展呢?大家不妨从下面一组数据寻找答案:

        2020年我国能源消费总量达到49.8亿吨标准煤,其中煤炭占56.8%。与此同时,中国能源对外依存度已达21%,大气污染仍然较为严重,年碳排放约100亿吨,位居世界第一。可以预见,作为中央提出的未来40年社会经济发展的重大战略,双碳目标将深刻影响我国的社会经济发展。

        《中国建筑节能年度发展研究报告2021》显示,我国2019年总建筑面积为644亿平方米,总建筑用能约10.2亿tce(吨标准煤当量)商品能+0.9亿tce生物质直接燃烧。其中,城镇住宅总建筑面积为282亿平方米,扣除北方农村清洁取暖外用能量达2.42亿tce;农村总建筑面积为228亿平方米,商品能与生物质能之和约3.12亿tce。值得注意的是,除北方采暖之外农村地区散煤能耗近1.1亿tce。

        另外,除农村建筑用能外,农村传统能源系统存在的问题同样不可忽视。尽管民用燃料的占比不足5%,但其对大气污染的贡献率却很高,成为大气污染的重要元凶。除此之外,农村传统能源系统还会污染室内空气。WHO资料显示,2019年,中国有近103万人死于室内空气污染,其中62%发生在农村。

        针对上述问题,我国于2017年至2019年启动国家清洁取暖试点行动计划。期间,京津冀地区共有43个城市入选该计划。截至2020年底,试点城市累计完成散煤替代约2677万户,理论减少散煤约5000万吨。今年,国家又评选出了20个试点城市,从试点城市分布区域来看,计划也由京津冀地区走向了东北、西北等省份。

        然而,农村清洁取暖改造实施过程中仍存在许多问题。其中,进展缓慢的农宅围护结构节能改造无疑是突出问题。据了解,当前除北京等少数地区外,大部分地区尚未开展农宅围护结构节能改造,或农宅围护结构节能改造推进缓慢。当前,用能侧的技术方案主要以简单“煤改气”“煤改电直热”替代为主,农宅的角色定位以商品能消费为主。供给侧则面临未将供能侧纳入改造或补贴范围,农村可再生能源就地开发消纳以及商品化仅有少量示范等问题。

        如果农村清洁取暖只做清洁热源侧改造,不做房屋节能改造,改造将面临能耗太大,经济性低的问题。具体而言,初始投资或运行费高,既会增加地方财政的压力,也会增加农户的负担。如果再遇到能源供应不足,气荒、设备运行安全隐患等问题,其不仅无法实现“节约用”,更无法实现“能承受”和“可持续”。

        关于农村清洁取暖可持续发展模式,我们曾提出清洁、节能、低碳以及舒适的发展目标,以及百姓、政府、资源三方均能承受的“四一模式”。具体来讲,“四一模式”指的是,总投资1万元,年运行费1千元,可一键式复制,以及一城一规划。鉴于中央财政对各市的户均补贴非常有限(即使全用于农村),故而唯有坚持精打细算的“四一模式”,农村取暖才有望实现可持续。

        目前山东商河与河南鹤壁已为我国北方农村清洁取暖的整体推进,提供了可复制的样板工程。2018年5月与2019年3月,住建部已分别在两地召开北方农村清洁取暖现场会,并对两地清洁取暖模式予以充分肯定,建议将其相应模式在“2+26”城市全面推广。

        具体而言,河南鹤壁政府模式坚持“有所为,有所不为”的原则,打造出了可复制的样板工程。鹤壁政府通过研究论证,决定只补贴农村清洁取暖节能改造及取暖设备,不补贴运行。相比同实际不符的天然气取暖、直接电热取暖,鹤壁政府则选择了更符合实际的低温空气源热泵热风机和生物质清洁利用技术。从实际应用效果来看,低温空气源热泵示范户日均采暖电耗仅为0.37kWh,全冬季耗电量则为1000kWh,符合“四一模式”中的经济性要求。另外,空气源热泵热风机还能兼顾夏季制冷,满足了用户舒适的使用原则。

        生物质能源利用方面,鹤壁政府则选取了户用生物质清洁炊事+采暖炉清洁取暖的关键技术。其中,采暖炉的价格为4000-4500元,可满足炊事采暖两用的需求。从实际应用情况来看,该技术不仅能够确保室温处于20℃左右,还能实现运行数据的自动监测,确保生物质能的高效利用。

        同鹤壁政府的模式不同,商河政府则在考量本地气候、经济以及用户习惯前提下,制定了符合当地实际的节能改造目标和方案。商河政府首先通过模拟优化,找出薄弱环节,然后再通过选用本地材料和工法工艺,不仅实现了每户农村清洁取暖节能提升30%的目标,更把每户的改造投资压缩到了4000元内。以商河县怀仁镇刚家村项目为例,其通过屋顶保温隔热包+北墙保温壁贴+热风机的节能改造方案,实现了室内温度基本在17℃以上,采暖季运行费用低于1000元的目标。值得一提的是,该项目的总投资额仅为9750元/户,完全符合“四一”原则的相关要求。

        那么,除了因地制宜和因户施策外,农村能否进行集中供暖呢?从实际应用来看,农村集中供暖除了要建设复杂的管道外,还需要建立集中型的热源。从成本角度考虑,农村开展集中供暖首先要解决初运行的高额投资,其次还需克服集中热源潜在的环境污染。如果上述问题能够得到解决,则可以考虑集中供暖。如果上述问题无法解决,基于农村分散的住宅形式,个性化的室内环境控制需求,以及用户不同经济水平,则应优先采用分散式取暖方式。

        事实上,农村清洁取暖无论是使用天然气,还是各种形式的电采暖,一般都不具备上述条件,因此一般不宜采用简单集中的采暖方式。

        我国农村清洁取暖能源体系未来的发展路径,既不能维持高排放和高污染的现状,也不能完全寄希望于“煤改气”“煤改电直热”等简单替代,而应大力发展农村丰富的可再生能源。这样做一方面可以有效促进农村碳中和,改善居民生活条件,另一方面则能令农户增收,改善农村居民生活条件,企业投资得到回报,形成可持续发展的闭环。

        目前来看,“光储直柔”技术将在解决农村地区产能问题的同时,为农村清洁取暖用能提供保障。从技术角度看,我们应大力推动以光储直柔建筑为基础,结合生物质能的颗粒加工、气化、发电和生物天然气等,形成新型农村能源体系。

        我建议,现阶段我们既要着力推动“四一模式”在农村清洁用能中的应用,也要重视发展农村屋顶光伏资源,实现建筑“光储直柔”及生物质等可再生能源开发,打造形成数个低碳示范村镇。另外,我们还应建立农村清洁取暖政策保障措施,实现减污、降碳、增收多方协同,推动乡村振兴。

        原标题:【专家观点】清华大学杨旭东教授:推动“四一模式”落地,加速农村清洁能源改造

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