江亿院士：“双碳”愿景下，北方城镇供热的四大思路和需攻克技术

　　双/碳/达/标

　　“碳达峰、碳中和”目标愿景提出后，******相关部门围绕此目标开始制定并出台一系列支持政策和产业规划，全国各行业都面临时代变革所带来的机遇与挑战。作为能源行业下游产业链上的重要一环——城镇供热行业，其受到能源转型发展战略调整的影响尤为深远。

　　2021年5月，中国国际暖通高峰论坛——碳达峰、碳中和与清洁供热绿色发展国际峰会召开。论坛上，中国工程院院士江亿立足供热行业，聚焦“双碳”热点话题，就我国北方城镇实现零碳供热目标工作的技术路线分享研究成果。

　　中国工程院院士江亿

　　江亿表示，现如今中国能源系统的特点是通过燃烧化石能源产生热量，产生的热能一部分用于工业、商业以及居民的供热；另一部分则以热发电，也就是说现在是“燃料先出热后出电”的顺序。

　　目前全国能源领域都在努力朝着零碳方向迈进，在此背景下，未来的能源系统链条将产生变化：供热所用的燃煤锅炉、燃气锅炉、蒸汽锅炉等产品都要下狠心一步一步淘汰，而水电、核电、风电、光电等可再生能源类产品将占主导地位。这其中80%的能源都是直接产生电能，在此基础上再“以电换热”，能源转换过程180度逆转。这样一来，电能作为清洁能源，无论是进行供热还是供电，都能够完美解决原先能源生产应用过程中产生的碳排放等污染问题。

　　对于我国供热行业来说，积极响应“双碳达标”国策，不仅符合******绿色能源发展规划，还将迎来行业一大发展契机，在能源变革之路上占据有利地位。

　　北方城镇供热////

　　基本///思路

　　针对“双碳达标”愿景下的城镇供热前景和路线，江亿提出了自己的观点。以北方城镇为例，江亿认为实现零碳供热有以下四个基本思路：

　　一、开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热，通过海水淡化制备淡水，实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离，再加上建设若干个大型跨季节蓄热装置，可为城镇80亿平方米建筑进行供热；

　　二、开发利用北方地区保留下的3亿千瓦火电，通过蓄热和余热回收，可为80亿平方米建筑供热；

　　三、利用部分钢铁、化工产业和垃圾焚烧及其排放余热，也可为10亿平方米建筑供热；

　　四、通过多种电动热泵方式供热，如集中的中水水源、中深层地源、浅层地源，分散的空气源等，这些可为30亿平方米难以连接集中热网的建筑供热。

　　未来零碳供热////

　　攻克///技术

　　基于上述思路，江亿认为未来零碳供热的实现，需要努力攻克四大技术：

　　一、提高跨季节蓄热技术，收集水热联产余热、垃圾焚烧余热、工业余热。值得注意的是，为避免热损失，单体蓄热池体积应在1000万立方米以上，深度应大于30米。

　　二、提升高效回收各类低品位余热技术，如余热驱动海水淡化制备热淡水、热电联产回收冷端余热和烟气余热等。

　　三、发展降低回水温度的技术，无论是跨季节蓄热还是电厂余热回收，都要建立在低回水温度基础上。可通过吸收式换热器利用较高的供水温度实现低回水温度，也可以采用电动热泵直接提取回水的热量供热，并进一步降低回水温度。

　　朂后，就是进一步加强建筑结构改造技术、建筑保温技术、末端调节技术等，降低热需求、扭转室内过热现象。

　　江亿在演讲朂后表示，从总的方向来说，中国要实现供热系统零碳改造，就要从中国的现实情况出发，然后向零碳目标推进，科学规划、分步实施。从发展节奏来说，应先于房屋建设实现碳达峰，与电力系统同步实现碳中和。

　　#演讲原文#

　　（以下演讲内容来源于现场速记，或与实际有所出入，仅供参考）

　　01、各位下午好，很高兴有机会与供热同行见面了。非常对不起，没有准备英文PPT，只能靠同传。刚才瑞典、芬兰，介绍了北欧怎么在供热里面实现低碳，我觉得这里面有很多很好经验。那么实现2060年碳中和，包括2030年碳达峰，也是******对我们供热行业的一个大的要求，所以咱们作为供热企业，也得努力响应******号召，实现低碳，朝着碳中和的道。所以我今天想跟大家在这儿交流一下。

　　首先要说明一点儿，为什么要搞这个事情？当然是应对气候变化，保护地球，这是从总的来说。但是深入来看，是因为咱们现在能源系统完全靠化石能源，尤其将来说把煤替代了，都靠气，或者靠油，那么实际的能源安全大比例靠进口，大气污染问题甭管你烧什么，都会排放相关的污染物，粉尘、氮氧化合物、硫化物。这些问题很难从根本上解决，要从根本上解决问题，干脆我们不烧化石能源，咱们改变能源结构，我们变成零碳结构，这时候就从根儿不再靠燃气燃油进口，从根上就不再排出这些东西。现在是烧，烧完要净化、脱硫脱硝，这些东西再下多大功夫，很难把这些东西都脱下来，而且得投资。我从根上不烧，就彻底了实现蓝天保卫战，蓝天就可以弄回来。

　　所以改成零碳的能源，像这里说的风电、水电、光电、核电，再加上生物质能源，这样就根本摆脱了对化石能源的依赖，也就解决了前边写的三大问题，从而实现能源的安全与可持续发展，这是要实现低碳战略，中央讲是经过深思熟虑朂后做出来的双碳决定，所以不是很简单的说法，真是考虑了未来长远大计。

　　02、那么在前些年到底是多排点，各国在谈判，你减排1亿吨，我减排5000万吨，好像讨价还价一样，觉得是咱们共同维持这个地球，所以大家要一块减。有时候把碳排放看作是保证经济持续发展的一定的资源，所以总想保留一部分。这是十几年前对这些事情的认识，所以那时候国际谈判特别激烈。但是朂近十年尤其是朂近五年，形势出现了巨大的变化，出现什么变化呢？这尤其是从欧洲这儿开始，慢慢意识到改变能源结构，把碳给减了，确实对人类，对整个地球都有特别大的好处。但是同时对改变自己的产业结构，自己的能源方式，跟能源相关的技术形式，从而促进实现技术新的发展、经济新的发展，也是特别难得的机遇，也是这样的一条道。所以尤其是朂近五年，欧洲不是天天盯着你中国排多少，我就减多少，而是不再管别人，各国相继制定了零碳2050，有些******是2045计划，而且朝哪儿走，刚刚大家看到瑞典、芬兰在使劲努力，干什么呢？把这个看作一个机遇，解决这些年经济持续不长的状态，打破僵局，看作又一个机会与机遇，从来未来的经济发展实际是一个科技竞争在后边，而高科技的竞争很重要一块是在能源的变革、能源的革命与零碳发展上，谁先在这儿占先，谁可能占领主动权，将来在各方面会占领高科技发展至高地。这么看这个事情，我们好像就更有积极性了，低碳不光是解决人类的事情，同时也是解决我们自身发展的事情。

　　照着这个思路看下来，很可能低碳甚至是解决我们供热行业长期也在犯愁，现在不让烧煤，我热从哪儿来？怎么真正找出一条出路，朂后实现高质量的可持续发展，把这个行业做的更好，这一点可能是一条道儿，我现在是这样认识这个事情。

　　好，那么要想实现能源革命从化石能源变成零碳能源，换了之后意味着什么呢？仔细一看什么是零碳能源，就是这儿写的风电、核电、水电和生物质能源，我刚才注意了芬兰、瑞典，讲的2022年或者未来的生物质占了很大的比例，占了40%。中国的土地资源远远没有办法跟北欧比，所以我们很难让生物质能源提供30%、40%的能源总量供给，先得把肚子喂抱，先解决吃饭就不得不了。所以现在得到的初步数据，生物质能源充分的组合充分收集来，当然得满足饲料什么的其他要求，剩下都作为能源，能有多少呢？是9-10亿吨标煤，那么9-10亿吨标煤大概未来能承担我们总能源的15%或者不到20%，是这样的一个比例。

　　03、因此，总的能源生物质能占有15-20%的份额，剩下的就是零碳的时候，全看风电、光电、水电、核电，靠这些电了。这样一来使得未来的能源系统整个链条就变了，现在是什么？现在是化石能源烧火，烧完火之后产生热量，你用热，把这些热就用了。我说用电，把这些热发电，朂后再用电。所以燃料先出热，再出电。未来如果真是可再生能源，80%多都是直接出电，风电、光电、水电、核电，都是直接出电，因此整个过程就变成了“先出电”电就变成一次能源了。然后你需要热的话，我还得想法拿电力变为热，能源转换过程180度大转弯，掉过来了，都用电都就没有污染的，把碳排放这些问题都解决了。但是用能方式就出现了巨大的变化，这么变化标志一个写是先出电，后出热，所以是反着。再就是很重要的，燃料变成非常稀缺的资源。现在燃料有的是，反正电都是燃料发的。将来只有生物质能源是燃料，是零碳燃料，它能像现在似的烧火出热，这块东西比例非常少，所以未来生物质能源一定是非常稀缺的，越来越值钱。这一点跟北欧不一样，人家资源多，我们这儿缺。包括英国现在都进口生物质能源，英国自然资源条件应该比咱们好，但是它都进口生物质能源，咱们生物质能源成为缺货。什么比较多？电力比较多。所以能用电的，用电，稀罕物就得少着用，尽可能的不用燃料解决问题，就变成这样了。

　　咱们今天讨论供暖，就得仔细谈。除了供暖之外，大概就是要实现电气化，把燃煤、燃气也给取消，全都用电。这事情就实现了我们建筑的零碳。大伙说不行，电里面70%还是火电，还是有碳的。那是，那是现在。但是不要忘了，现在整个全国能源领域都在努力向着零碳努力迈进，人家电网发电体系，电网公司也在努力，都在制定，逐步逐步怎么到2030达峰，不要到2060，2050年他们就希望电力系统实现碳中和。所以等到电力系统碳中和了，咱们将来都用电，是不是咱们建筑运行，也就算实现零碳了？所以这个逻辑，就是咱们跟着它一起做，我们把条件布置好，我们就玩电，发电企业慢慢都变成零碳电了，我当然就零碳了。这是大概的逻辑。我们现在用的，包括供暖用的燃煤燃气锅炉，还有出于其他目的跟建筑相关的燃煤燃气炉子，包括南方蒸汽锅炉，用于生活热水，用于医院、宾馆的，对不起，我们一定下狠心一步一步都去掉。这事没人帮着你，你把蒸汽锅炉换成零碳锅炉、生物质燃料，没那么多生物质燃料，咱要下决心替代掉。用什么来替代这个呢？今天上午徐院长讲了，他是积极主张热泵派，热泵是拿电力变成热量，来解决热需求的问题，而且是高效，从而替代各种燃煤燃气锅炉的更好途径，所以这些零散锅炉要是能替换，都替换掉了，这是实现电气化。个别寒冷地区，到了东北、内蒙零下二三十度的时候，空气源热泵不太好使，哪怕是电热锅炉都给它电气化了。这是一条。

　　04、但是，是不是靠这事情都解决问题了呢？这么一说好像在座的都是集中供热领域，都是热力公司的朋友，孙总说我热网歇了，我们这些人吃什么呢？咱们地下管道怎么折旧？这些事情到底该怎么办？我想咱们今天重点讨论这件事情，就是整个北方大的供暖，尤其是城市里面中国目前发展已经完善的大概县以上城市，都有集中供热的企业，都有完善的热网在那儿供热，这事情到底靠什么。那么靠什么，目前就是两种观点——

　　一种可能我想徐院长今天上午说，咱改热泵，不行再电锅炉，电清洁了，咱们就清洁了，一把子把球踢到电上。这件事情可否走通，这得讨论。再就是咱们积极努力，因为现在中国集中供热的企业，按照统计一多半已经实现了热电联产的热源，大概50%多接近60%，不到40%多一点是锅炉热源，所以热电联产，包括工业余热还在积极推，这占了近60%。所以这块东西是不是还继续发展，甚至于靠它成为未来主要的热源，然后让热泵，包括有些电锅炉承担15%，不到20%，承担这样的模式。那样的话，未来的发展模式、路数都不太一样，所以这就好好讨论。方向完全不一样，站在这儿是本通县还是去天安门方向不一样，所以现在要把朝东朝西搞明白。所以现在该把这些事情弄清楚。

　　那么这事情怎么弄清楚，反而起决定因素的是看到底未来的电力系统是什么样的，到底咱们都改成电，前边说都玩电，是不是电力系统就真的能够给他们提供全力的零碳电，满足咱们未来的各种用电要求？能行的话，咱们本事大，咱们改行干别的事情也行，但是这事情要研究明白。

　　这样的话，咱们先看看电力系统。电力系统刚刚说的零碳，就是风电、水电、光电、核电，风电包括水上风电、陆上风电。那么这些电里面的特点是什么呢？

　　05、先看水电，水电是现在看真是好极了电的，水电可调节性非常好，因为水库可以混合，可以加大发电量、减少发电量，可以实现水电调节。但是中国目前水电装机容量刚才讲了3.8亿千瓦，发电量是多少？1.5亿度电。未来要使劲发展水电，中国已经是全世界水电资源利用比例更大的******，现在除了喜马拉雅水电没好好开发出来，剩下都建的差不多。咱们使劲把各种资源都统计上来，未来是4.8亿，咱们大数算5亿千瓦，5亿千瓦多少度电呢？2万亿度电，这是水电的上限。这是好东西，但是资源有限。

　　再有就是核电，核电是持续运行的。我刚从核电站来，现在中国是5000万千瓦核电站装机容量，未来是多少，现在各部门都在争论，都在积极探讨，觉得核电太好了，零碳、持续稳定的电，多好。但是也受到很多限制，厂址问题、地质条件问题，需要冷却、安全的问题，远离大城市的问题。所以未来估计按不同的部门给出来的结果，是低的1.5亿千瓦，高的5亿千瓦，我个人觉得5亿千瓦有点冒进，因为在地图上不太容易标出来地方，可能2亿千瓦这个数还靠谱。如果是2亿千瓦的话，核电一年发电7500小时，2亿千瓦就是1.5万亿度电，1.5万亿度电加上水电2万亿，合起来是3.5万亿电，所以咱们拿到手特别踏踏实实3.5万亿度电。但是中国未来要多少亿度电？各个机构在分析，下限12万亿度电，上限就不说了。国网公司提出来是15、16万亿左右，咱们取下限12万亿度电，刚才说3.5万亿核电+水电，这样的话还剩8.5万亿度电。问题是您要发展8.5万亿度电，从哪儿来？只剩下风电、光电了。所以未来的重点解决电力绿电的问题，这个宝只能押在风电、光电上，这也是为什么中央说2030年12亿千瓦时装机容量，刚才胡主任说12亿千瓦都不够，他们将来分析的结果是17亿，这是到2030年。到2050年以后，真的满足全零碳的话，风电、光电的总量，装机容量都必须在40亿到50亿千瓦以上。所以，你可以明白风电、光电，在装机容量上占到80%以上。电量，刚才说那是3.3万，这是8.5万，这是大头。当风电、光电作为大头之后，朂核心问题出来，核电一年8000小时，水电可调控，风电、光电不可调控，完全由气候条件决定。

　　所以发展风电、光电朂核心的事情，就变成我怎么让不听话的电源，满足我人的各种不一样的要求，这两者源荷不匹配，所以现在的火电是源随荷动，要高大比例的光电、光电，要荷随源动。这方面现在研究的特别多，包括网上讲蓄能是核心，没错，通过各种蓄能方式，包括化学储能，不一定是集中，或者是分散，包括电动车，这些东西吸收风电光电一天里面的变化，这可行。所以一天里面的变化，靠各种储能装置，白天太阳能光足，夜里没太阳了，夜里拿出来用，将来电动汽车普及开了，这事情可以。

　　06、今天谈的是冬夏季节差的问题，季节差怎么来的？我刚才说水电多好，但是一说到这儿发现水电并不是全年恒定，咱们的水电三大流域，黄河、长江加上三江领域，就是横断山脉的三江领域。黄河上游水力充足，但是到冬天有冰凌问题，到冬天的时候能把两岸房子给弄塌，所以不行，严格控制黄河领域径流量，冬天径流量不到夏天40%，冬天没了。本来黄河上游一堆发电厂，水电厂一个一个，这多了。所以黄河水电冬天没了。长江大伙都知道，长江水大块是靠一个老天下雨，一个是喜马拉雅山雪水融化。三江领域也有类似的问题。所以水电总体来讲，中国水电冬天日总量或者水资源不到夏天的40%。

　　再看光伏，光伏比例大了，但是光在夜里、冬天的日照时间短，冬天夏天同样的光伏板发电量差很多。光伏冬天不到夏天的一半。

　　再看负荷，冬天夏天差别不大。但是典型的事情就是青海省，我2019年到青海，青海省是大面积的光伏、大片风电加上黄河的水电，叫做光风水互补，做出世界上大功率的风电、水电、光电互补，连续一个月一点火电没有，全靠可再生电全省供一个月，什么时候？夏天。夏天不但自己够用电，而且长途输送，现在送安徽合肥。但是一到冬天，没电了。所以到冬天，从甘肃，从新疆两个地方，往青海供火电，因为西宁就那么几个火电厂，都不够。所以青海就是典型的夏天电很多，冬天电不够，还得从外部引火电。青海标志着未来中国都用可再生能源，是什么样的，青海是一个缩影，很可能就是与它差不多，咱们然后再说冬天还要热量。

　　现在大伙都是干这行，都有一个体会，我们******现在是冬天的电过多，夏天不足，都是供热闹的，得“以热定电”，不发点没热了，逼的政府批热电厂延长发电量，结果电还用不出去，显得电多。其实是咱们供热需要电。咱们要余热，结果冬天电多。夏天电不足，空调用电电不足。夜里电太多，白天电不足，白天是高峰，晚上是低谷。这是以煤为主的状况。

　　但是将来真是实现风、光、水、核，就反过来了。怎么反过来呢？冬天电就不足了，冬天水电、风电少了，夏天电多了，水多、光足，反过来了，夜里没有电了，靠蓄能，电多贵呢？所以跟目前的状况180度大转弯，希望大家一定考虑这个事情。不然总从前边******行出发，来规划我们的未来，怎么夜里多用电，冬天电多得是，现在都是号召冬天都用电。对不起，这是目前的暂时现象，按照中央的规划，很有可能15年之后，冬天夏天差不多，白天晚上差不多，再过15年之后，冬天没电了，晚上没电了，所以要预谋到未来，未雨绸缪，要想到这个变化，这是我们需要考虑的问题。

　　07、从这儿出发，我们做过未来的预测，到2040、2050年，咱们把火电取消会怎么样？下面蓝色就是核电，核电画的不准，因为核电停半月检修，就是春秋可以歇。红色是风电，全国各地加起来是可能的风电。黑灰色是光电，上边黄色是火电。这样大家看出来了，每天都不一样，但是整个是夏天高，两头低，冬天等于是1、2月份、11、12月份就低。这根杏黄色的曲线是用电量，是估计未来的用电量，跟现在的用电量差不多的数。你看50上去，低下来就是春节，春节全国大放假，冬天有高峰，夏天有高峰，春秋低一些。蓝线就是这个线，蓝线可以往上抬或者往下压，多装点风电、光电就往上抬，少装一点就往下压，但是模样不会变。这样的话，夏天让它满足要求，在冬天1、2、11、12月份，出现了显著的特别明显的差。那么这个差该怎么解决？现在就是这个问题。同时我还得说明这根黄线，上边用电需求没考虑供热，就是一般的民用、工业用、生产用电，是这样的。如果再加上供热，将来200亿平米的北方城镇建筑都得采暖，一平米10w，就得再加2亿千瓦的电量，这2亿是14亿再往上抬2亿，加大了两边三角。

　　所以这两个三角该怎么填补清楚，这是朂主要的，有几个方法。一个是大家可能听到的储氢，煤制氢，这是黑氢，不行。绿氢的话，太阳能光伏发电，电解水制氢，或者核能温度高制氢，制出氢储能，夏天多了制氢，存到冬天，没电了，把氢返回来。这确实是一条道，技术上可行。但是，按照现在说的方法，一算费用，还不能按照现在的成本算，现在成本高，考虑到未来20、30年技术进步，成本降下来，即使那样，把中国多上点光伏，让它发电存在那儿，冬天再返过来放出来，靠储氢，这是十几万亿增加投资，这是巨量的东西。

　　那么不上储氢，上蓄电池，不可能，蓄电池管一天两天，不能跨季节。再就是我们使劲多装风电、光电，夏天用不完，咱们有钱，不要了，满足冬天的要求，还不行吗？把蓝线使劲的抬，让两头高上，中间全空出来了，说你费能，我就费了，风电又不烧火，但是又是七八万亿投资的增加，又好像偏高。那么这事情又开始打问号。

　　第三个办法，这点地不行，咱们再上一点火电不行吗？算了算是多少呢？6亿千瓦的火电厂，一年凡是不够的时候都让它调，发多少电？发1.5万亿度电，1.5万亿度电把缺口补出来。说这事好，因为要是这么大******，核电挺好，但是它少。都靠风电、光电，里面来回上下变的都是风电、光电闹的，万一阴天或者不刮风，怎么办呢？有一定的火电来撑着。所以不光是冬天解决差的问题，其他的时候碰到连阴天的时候，启动火电也能撑一下，而且这么大的电网有点可调控的旋转量的电，总是好事。所以朂后的阀子，6万亿火电，一年1.5万亿度电就够了，这样一除才2500小时，咱们现在电厂4000小时，降到2500小时，经济性差了，但是为整个电网起到保驾护航的作用。

　　08、那么发1.5万亿度电，大概就得烧4.5亿吨标煤。就剩下4.5亿吨燃料，刚才说9-10亿吨生物质能，起码可以拿出2亿吨顶生物质发电，剩下再拿着燃煤、燃气，不是还有CCS，再拿CCS，烧了之后把二氧化碳取出来，是不是就行了？所以现在国内还有一批研究部门，包括企业，积极研究从烟囱里面把二氧化碳分离出来，说分离出来干什么，原来都是把二氧化碳往地下面埋，这事情不太靠谱，中国哪能把那么多二氧化碳都囤在地下。但是现在二氧化碳将来又变成宝贝，它是朂合适的原来的化工原料。因为咱们衣服什么的，你把二氧化碳通过电解，就可以分出一氧化碳，一氧化碳再做塑料、衣服挺好的，但是那个总量也不会特别大。所以，有那么2亿吨标煤左右的燃煤、燃气发电，真着急，咱们做CCS，把二氧化碳分离出来，再给化工行业做原料。这样一来这样的比较合适，相当于是多能互补，你把宝都押在风电、光电上，心里不踏实，这样是手中有粮心中不慌，手里有一个火电厂，只要有好的天气预报，我火电站能上。

　　这样一来马上得到大好事，既然有6亿千瓦时的火电在冬天烧，火电只要一发电就要有余热，我把余热好好利用起来，解决未来50亿GJ城镇建筑供热的事情，这不就更好了吗？所以一件事情，上了一点火电，又解决了电的冬天不足跟电可靠性的事情，同时还能把咱们冬天供暖热源找回来，所以未来的供暖热源就有了来头。

　　那么这样的话，如果全国6亿千瓦的火电，起码会有一半在北方地区，就是北方地区有3亿千瓦的火电。这3亿千瓦火电，你如果是深度热回收，把冷端热取回来，大概能提供4.5亿千瓦的余热，这样的话就能提供挺充足的余热热源。

　　这样一来咱们就开始数家底，到底那时候咱们北方地区有多少可以作为供热的热源呢？这一看就至少有这么多——

　　一个是刚才说全国有2亿核电，2亿核电就会有1亿千瓦的核电在北方，这1亿千瓦的核电余热排到海里面，都好好收集回来，至少有1.5亿千瓦的余热，因为核电效率都比较低。刚才说的6亿千瓦的火电，一半在北方，就是3亿千瓦，又出4.5亿千瓦的余热。并不一定所有的电厂都合适，取出来旁边有建筑，有些不匹配给刨掉，至少1.5+4.5等于6亿，6亿余热里面能取出来5亿，5亿出来的余热可以满足160亿平米建筑，每平米30W。大家说30W，我得45W，咱们加上调峰不行吗，是不是把建筑节能做一点，让蓄热量压一压，所以160亿燃气可满足要求。再进行调峰，朂冷的一个月烧到平均40多W，给10瓦调峰就可以。这样40亿平米建筑，再用热泵、工业余热，还有垃圾焚烧一堆，都可以解决，这事情差不多就能把这出戏唱下来，初步来看是这样的，咱们一步一步来看，这是初步的大思路。

　　09、刚才光说火电，我说还有1亿千瓦的核电，现在真觉得1亿千瓦核电是宝。今天早上才从那儿回来。看北方那是连云港，往上走到丹东，这一圈看着国土面积不大，但是1亿人在里面，中国经济朂发达的地方在这儿。现在这一圈点拨点拨，5000万千瓦的发电，装机容量、电厂都星罗棋布在海边，这是海洋核电，那是田湾核电，还有******核电，河北省还有一个核电，再加上首钢，未来会长到1亿千瓦，而且主要是核电，核电是永远在那儿的。这是核电的位置。

　　那么这个地区，又是严重缺水区。人家讲这是中国朂缺水的地方，比西北还缺水，比以色列人均用水量少得多，这是200吨水每年一个人，以色列300吨水一个人。现在全靠南水北调与引黄灌溉，这东西不敢保险。因为未来随着气候变化，很可能南方降雨量变少，南方不是那么多水的地方，所以人家缺了，你再从人家那儿取了，也够呛。自己守着海，要从海里面找辙。所以现在利用沿海核电与调峰火电（生物质）余热通过进行海水淡化生产热淡水（95度），零能耗海水淡化。所以要求城里供热参数是90度供水，15度回水。诸位说15度不行，没法子，想办法让回水都是15度，供水都是90度，这样把水热分离，把热量归了城市，水给了自来水公司。1亿千瓦发电量的核电厂、火电厂，冬天能出35亿吨的淡水，为40亿平米建筑的供暖。35亿吨淡水是什么概念，可以满足半个北京的需求，或者像烟台、青岛、潍坊，这些城市的用水就够了。35亿吨是南水北调中东西三条线一条线的流量，所以从海上也能捞出一个南水北调来。

　　从这个思路出发，我们在海洋核电站，离青岛100多公里，在青岛与烟台中间，这是我前天晚上拍出来的装置，装置24m高、16g，用多效蒸馏做出来纯淡化，一小时做7.5吨的水，都是90度，拿着83寸管，送到10公里的区域，把热换出来，一方面给建筑供热，一方面是游泳池，水就变成自来水了。这水怎么样？水经过有关部门的检验，100多项指标都是非常好的指标。像电导率才1，******规定的电导率1000以下满足用水的需求，这做出来的电导率是1、2，他们说做出来的水太纯了。做出来一个机器搁在那儿，旁边是他们的矿泉水，那得花钱买，这是免费，你们爱喝什么喝什么，结果好多人觉得这水比那个水好喝，就喝核电海水淡化出来的纯净水，我们请6个院士来看这个怎么样，请了水资源、生活用水、能源、电力、城市发展，请了6位院士，大家都这对未来解决北方沿海地区可持续发展具有重大意义，说是水的事情比热的事情，还重要。

　　10、那么这样做的好处在哪儿呢？一个是海水淡化有莫尔法，莫尔法做出来的水质不行，喝起来有问题，有热法，做出来的水质做的挺好，这是装置做好的前提下，但是要消耗好多热量。咱们现在做热淡水，一看热平衡，朂后热做出来，都跑水出来，所以供热公司都把热买单了，水没花什么能量，做出来海水淡化，所以变成零能耗制水，还用点电但是一方水用一度多电，所以制水成本立刻有点白捡来的。这个装置挺贵，但是一算跟同样多效蒸馏法、热效，比人家省，人家一般一天一万吨水、一个亿。天津海站所是******的海水淡化研究所，专门干这个，说一天日产一万吨水的东西，投资1亿，这是大致上的国际价，一算这个，比那个便宜不少。为什么？我出热淡水，没有冷却了，所以便宜了，质量好了，制水便宜了，而且运行成本、能耗也低了，没有能耗了，热都让热力公司买单了，等于白制水了。

　　送水，以前是两根管，一去一回。这样的话我一根管送热淡水，所以一根管替代了三根管，是不是投资少了，运行费也低了？这样的话，可以使间接距离，原来说大温差长距离供热，50公里、70公里，70公里两根管，我现在三根管变一根管，就可以探到200公里。所以经济分析上，150-200公里，这根管过去，都能同时送热。这样一来我画的圈，到天津，到济南，都可以包上，距离就可以了。到末端，用吸收式换热，可以降下来，可以干这个事情。这是水质他们说非常好。

　　看热效率，热量等于供热量，就是我给人家供的热量，加上浓海水，3.5%进来，排的是5%多，浓海水没冷却够，带走一些热量。淡水给自来水公司了，海水是10度，人家自来水公司拿到的水是20度，这10度温差的也得我出。所以热量是三部分，******部分是热力公司买走的，第二部分刨掉，第三部分是给自来水加热了。供热量等于这个，大概看了看占了76%总热量，浓海水带了16%走，因为温差比较大，后来看看把换热器改改，好好降低了。让自来水公司带走的热量，大概占8%。所以这样都做好了，可以使得浓海水带走的热量降到5%以下，末端我从电厂取的热，到末端给供热公司拿的热，供热公司能拿到80%以上。这时做海水淡化没花什么热，耗电朂后是1.2亿度电一顿淡水，经济性挺好。

　　结果说花了那么多投资装在那，结果就冬天用。结果让我四个月，八个月浪费，管道装置挺贵，不好，所以要全年运行。那怎么办呢？就要加一个大型的跨季节储热装置，一年到头装置连续运行，比如说不要热的时候，大的跨季节储热装置，上边是热水，下面是凉水，制出热淡水，送到上面，给城市自来水。这是春夏秋。到了秋天，里面变成热水，置换完了，开始置换完了，那时候开始取热水，那取的量可以是2-3倍于恒定的热淡水的量，那换热，换热完之后，回一部分凉水到蓄水池里面，使得凉水顶热水，剩一部分淡水持续供。这样一来就实现了我可以全年持续运行我的装置，第二我全年持续的为城市供应淡水。第三，供热量这么一看，我说不好，这时候干嘛持续供热，热电联产就希望稳定供热，不希望调，一调就麻烦。可是建筑采暖，就得根据天气调，这是为什么弄出调峰各种技术手段。可是有了大型跨季节蓄热装置，全年持续供热供水，那边可以根据天气状况调我这根水的流量，需要热量多，我多整点，需要热量少，我少整点，把调峰取消了，靠这种东西可以实现整个的全年供热。这样一弄的话，发现数多得不得了，就是刚才的核电，一年可以出120亿吨水，能为100亿平米建筑供热，刚才那根线像沈阳、北京都管得上了。所以，真是可以彻底解决北方的事情，又解决水的事情，又解决热的事情。当然一算总投资太高，粗算不算核电，都得1万亿投资，1万亿投资解决了100亿平米，一平米100元，你搞热泵一平米投资100，只不过这是集中起来。真要实施，也得一块一块来，所以一块一块来基本的数是100元一平米的规模。

　　11、这样一来马上就想到，既然将来发展零碳，所以可能大规模跨季节储热装置会变的特别重要。我今天坐在这儿听北欧两位专家讲，我想讲跨季节储热，好像我知道像瑞典、丹麦，都有这种东西，而且都有好多实际的东西。所以，咱们可能得好好下功夫扣这个。为什么？因为我刚才说了零碳下的热量是稀缺资源，非常宝贵，就不能够夏天有热，我不要，夏天什么时候有热，都可以用，好些热量，工业余热、核电余热、垃圾焚烧余热、数据中心余热，这些热量都是全年什么时候都有，我们说冬天用，冬天用，其他季节扔了，也怪可惜的。所以要是能够高效率的储藏非采暖季的余热，用到冬天采暖，就能够大量利用好多余热，而且装置使用效率高了，投资效益也好了，再也不需要调峰热源。从而以前靠调峰解决负荷变化问题，现在从蓄热装置里面走流量，天冷多取一些，天热少取一些就完了。并且这件事情还有一个更大的好处就是提高可靠性，弄热，核供热，马上青岛市都来了，这么大的青岛、烟台、威海，江老师胆子太大，都押在一个核电厂上。核电厂万一出点事，我们几个城市供热怎么办？我说要出点事，不是供热的事情，你们赶紧逃跑吧。人家说不是那么大的事，比如说电网出故障，核电厂不能出，怎么办？咱们讨论核电的可靠性，没有任何意义，******管着呢。我怎么办呢？我建大的水池里面，我建一个巨大的储热装置不是一个，每个城市边上都装一两个，这样你就不怕了，核电停上一礼拜也照样有热。因为现在一搞长输，很多地方提出来长输管道安全性怎么样，不行修两个。与其备用这些东西，不如整一个大的储热罐，安全性更好，而且也起到了很多其他的作用。

　　大伙马上说蓄水池的热，夏天灌进去了，到冬天成凉水了，一点用都没有。是不是这回事？不是这样的，沏一杯茶放在那儿，我话没有讲完，茶就凉了。我弄一个大水缸，我讲完话水缸还热着呢。如果把会场全灌完水，一个月不凉。为什么？因为更大。所以多长时间变凉，不光取决于周边保温，更取决于尺度大小。这个尺度归什么管？傅立叶数管，等于导温系数*时间尺度/几何尺度。几何程度增大100倍，时间可扩大1万倍。只要储热水池尺度大于100米，且注意顶部保温防漏，就可以实现跨季节蓄热，损失小于5%。所以这时候更大的成本是地价，挖个坑不花钱，但是地皮太贵了，所以要与******部门从各方面考虑，利用自然条件形成小型水库，加顶，顶部可用光伏和种植。山涧堆积石头，形成地下热水库。还有芬兰，芬兰其实赫尔辛基提出来的方案，在海里整巨大的塑料口袋，不是简单的塑料口袋，是比较厚、柔性的，里面灌上热水，是水，外边也是水，飘着热水，也不会破，这边再修两个管子，我说的塑料管子是大几百米管径的塑料袋子，也挺好，储上5000万立方米的水也行。也有地下直埋管，这方面可以大开脑洞想办法，关键是节约土地、降低成本就好玩了。但是坎是多少呢？存一方水，初投资50元拿下来，很难拿下来，因为挖一方水都50元不止。所以怎么利用自然条件，来干这个事情，这是目标。但是中国真实现零碳，这件事情一定特别好。我就发现各种各样的余热，包括刚才说电厂将来是给调峰，它调峰就不能连续运行吗？你连续供热二者之间出矛盾了，夏天没准赶上哪天阴天，也把生物质电厂、燃煤电厂开起来，发3天电，电多宝贵，怎么办？所以只要出热，都收，只要出热就收，这就不一样了。比如说孙总上两个被压机，我说只能冬天用，夏天不用。我有一个巨大的蓄热池子，可以为电力部门服务，夏天也可以发电，存储起来冬天用，把咱们手里的资源，马上盘活了，这就好了。

　　所以整个中国未来实现零碳的思路，这样一想就想出来了。就是利用沿海地区的核电、火电、钢铁厂、余热，通过海水淡化制备淡水，做水热联产，这是******个。这能管80亿。再就是留下北方3亿KW火电，制4亿KW热量，通过跨季节余热，管80亿。剩下再上一些电的东西。

　　12、未来是集中供热企业的天下，都离不开大热网，靠这个大热网，可以支撑起中国北方城市供热天下，而且这样做真是全世界零碳。而且再仔细想，运行成本低了，投资是要花点钱，但是弄下来之后，运行成本真是低了。

　　那么要实现这个伟大目标，就得努力攻克若干个关键技术。******件事情，就是跨季节蓄热。现在国内已经有两个了，中科院电工所在张北和延庆各干了一个，但是没那么大，几百万立方米级别，我说不够，要整到千万立方米，他们说先试着来，所以各方面集合凑起来做这个事情。第二，无论刚才说的电厂余热回收，还是跨季节，都建立在一个基础上，都是回水温度低，回水温度高，所有事情都不成立。所以所有事情都建立在低回水温度上，怎么改造我们的热网，把回水温度降下来。有好多路，吸收式换热器、电动热泵可以，大家群策群力都可以。我成本就高多了，所以我把回水温度降下来，各方面都好使了。当然还有好多低品类余热回收的东西，大家一起来弄。

　　当然建筑保温和减少冷风渗透，进一步降低热需求。把北方地区平均的热需求，从0.35GJ降到0.3GJ。怎么办呢？末端调节，避免室内过热。所以我看明天也许还要讨论楼宇式换热站，楼宇式换热站把补水的事情解了，楼里面不太好偷水跑水，同时实现供水温度的分室可调，每个楼根据温度不一样。把楼宇式吸收式换热站结合起来，把回水降到25度以下就更好了。这些年有很多的讨论，我省点时间，这些就不讲了。

　　然后就是要进一步挖掘电厂余热，不能说一个电厂明明能够30万千瓦机组，起码要出35万以上的热量以上，现在出的不如发电量多，那不对，所以要好好加强回收余热。再就是烟气潜热余热，包括燃气电厂、燃煤电厂，现在也有好多成功的例子，通过凉水来喷，喷完之后通过热泵提起来。但是要注意将来的火电厂，一定是按照以电定热的模式来运行，不会再听你说的以热定电，人家电网不伺候你了。所以每一点热都是宝贝，收藏起来就得靠蓄热宝贝。

　　13、大概需要的技术，我就简单的列了一下，将来可以讨论。我现在跟大家请教的，这是未来目标，哪怕不是2060，咱是2050年的事情，还挺远的。现在该怎么样走，不能一口吃成胖子，一步迈过去，不是那么回事。怎么一步一步指定路线，这更实际，有些人说改燃气，改电锅炉，为了这个现在上一批锅炉，将来都取消了，这与未来发展的大目标不一致，这一定不能干，一定不能干。怎么干？

　　******，围护结构改造，十四五期间会安排一批一批，把既有老房子，换门、窗户，保温不好的，换下来，一定是与各级政府协调干。第二，不管电厂余热回收，还是跨季节蓄热，还是收工业余热，要想干成，要的共同点，就是把回水温度降下来，所以应该全国这行一起努力，把回水温度降到25度以下，技术路线已经有一串，都可以。这是第二个要做的。第三，充分挖掘电厂余热、工业余热，获取足够的余热热源。然后咱们的管网就适当做规划改造，为适应未来的零碳供热的布局。

　　所以，活该怎么做呢？按一段一段看大概是这样，首先建筑节能改造，什么时候都得干，解决融资机制什么就行了。降低回水温度的改造，可是咱们自己的事情。而且以后永远有用，所以应该开展降低回水温度改造的工作，各个热力公司把这个当作当前特别起作用的事情。而且通过这个改造之后，当时能够获利。为什么当时能够获利？现在各个城市都面临着热源不足的问题，热源不足的问题，政府又不让你让燃煤锅炉、燃煤电厂，一边不够吃，一边不能让，怎么办？只能挖潜，挖潜的关键路径就是把回水温度降下来，就可以有效回收低品质余热，热量就够了。可以随着不断的热负荷增加，降低回水温度，通过降低回水温度解决热源不足问题，热源进一步开发和余热深度回收同步进行，并且做管网改造。所以这些活都是目前可以走起来，可以开展的，并且是解决当下要面对的难题，解决我们当前热源不足、城市继续发展，还有热源不让发展的问题，就可以破解。但是没说零碳，这还不是零碳，这个破解好了之后，将来逐渐的电力系统也同步做零碳发展，有些电站要关停并转，关一个电厂怎么办？上一个巨大的跨季节蓄热，上这样的一个东西可以使原来的一个电厂变成两个，或者变成两个半电厂。所以先把自己的本事练好，随着电力系统的大革命关电厂，咱们同步上跨季节蓄热工程，到时候它停的差不多，剩下电厂不会仍，都留着，咱们跨季节蓄热，跟它配上，把供热的事情就解开了。

　　与此同时像沿海这套工程，大家都说应该是十四五、十五五、十六五大干的事情，通过两方面的努力，就差不多了。要想做好这个事情，就有一个热量计算方式，时间不多了，就不说了，搁在这儿就可以了。

　　本文来源|中国城镇供热协会

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