一、清洁供暖现状

根据中国气候变化战略研究与国际合作中心（CCIEC）的统计数据，截至2014年底，我国北方地区供热总面积达7.5亿m²,其中集中供暖面积达3.3亿m²。2017年底，全国集中供热面积达到20.5亿m²,比2012年增长了70%，其中北方地区集中供暖面积为12.2亿m²。据中国城市规划设计研究院对北京、天津、石家庄、济南等40个城市的调查统计，2015年我国城市建成区集中供热面积约为12.5亿m²,比2012年增加了近1倍。据中国电力企业联合会发布的《2017年1-12月全国电力工业运行简况》数据显示，2017年1-12月，全国燃煤发电量5882亿 kW.h，同比增长6.0%；其中城市居民生活用电5164亿 kW.h （同比增长8.9%）；工业用电4808亿 kW.h （同比增长3.2%）。

目前我国北方地区供暖方式主要有燃煤集中供暖、燃煤分散供暖和燃气供暖三种方式。其中，燃煤集中供热的供暖模式主要包括直接燃烧和间接燃烧两种形式；分散式燃煤供暖模式主要包括小锅炉、蓄热式电锅炉、燃气壁挂炉以及蓄热式电锅炉加热泵等设备；燃气供暖模式主要包括燃气锅炉房、燃气锅炉、天然气分布式能源等。

尽管我国北方地区冬季供热市场潜力巨大，但是由于供暖方式选择不当、能源结构不合理以及相关技术不成熟等原因，导致清洁供暖过程中出现了诸多问题。主要包括：一是大量使用散煤取暖导致了煤炭燃烧污染问题突出；二是采暖能耗过高，造成了能源浪费。这些问题制约了清洁能源在北方城市的发展。

另外，随着我国城镇化进程的不断推进和人们生活水平的提高，取暖需求不断增长。根据中国统计年鉴数据显示，2012年-2016年我国采暖面积从27.5亿m²增加到46.8亿m²,年均增长率为3.2%。到2021年我国采暖面积将达到106亿m²。然而当前我国城市居民采暖能源主要以煤炭为主，以煤为主的能源结构导致了燃煤污染问题突出。根据中国城市规划设计研究院发布的《2016年中国城市居住建筑能耗分析报告》数据显示，北方地区城镇民用建筑面积达到247.8亿m²,其中城镇居民居住建筑面积为179.7亿m²。城镇化进程的不断推进使得北方城市采暖能耗不断增加。根据中国能源研究会发布的《2017年中国能源统计年鉴》数据显示，2013年至2016年我国城镇居民取暖总能耗从2.2亿kw·h增加到3.3亿 kw·h；城镇居民采暖耗电量从每年40亿 kw·h增加到700亿kw·h；城镇居民采暖总用气量从每年16亿m³增加到65亿m³。

1.燃煤集中供暖

燃煤集中供暖是指以煤为燃料，通过锅炉进行供热的一种供暖模式。燃煤集中供暖存在如下问题：一是燃煤排放问题突出，由于我国煤炭资源分布不均匀，北方地区冬季采暖以煤为主，且煤质差，导致燃煤锅炉排放污染问题突出。据中国城市规划设计研究院对北京、天津、石家庄等40个城市的调查统计，2014年-2016年燃煤锅炉排放占采暖排放总量的85%以上；二是供热能耗高。根据中国城市规划设计研究院发布的《2016年中国城市居住建筑能耗分析报告》数据显示，2013年-2016年全国城镇民用建筑供暖能耗从427亿 kw.h增加到463亿 kw.h；三是存在安全隐患。由于我国北方地区冬季寒冷漫长，并且气候干燥，极易发生火灾、爆炸等事故，因此燃煤集中供暖存在较大安全隐患。为了解决燃煤集中供暖存在的问题，我国陆续出台了一系列政策文件以推动燃煤集中供暖向清洁高效方向发展。2014年12月国务院发布《关于打赢蓝天保卫战三年行动计划》；2015年5月国家发展改革委发布了《关于推进北方地区冬季清洁取暖的指导意见》；2016年6月住建部发布了《关于推进北方地区冬季清洁取暖的指导意见》；2017年5月国家发展改革委、生态环境部、住房城乡建设部联合发布了《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2022年）》。

2.分散式燃煤供暖

根据中国城市规划设计研究院发布的《2016-2020年中国城市居住建筑能耗分析报告》数据显示，目前我国北方城市集中供热仍占主导地位，但近两年随着人们生活水平的提高，采暖需求不断增长，而燃煤锅炉容量较小，无法满足集中供热需求。因此，随着我国北方城市经济的快速发展和人民生活水平的提高，在一些城市中出现了分散式燃煤供暖。

分散式燃煤供暖方式是指在一定范围内的单个住宅或商业楼宇内安装小锅炉，并采用电、热或燃气作为热源进行集中供暖。与传统集中供暖相比，分散式燃煤供暖具有以下优势：一是采暖效果好。与燃煤锅炉相比，分散式燃煤供暖不仅可以有效避免对大气环境的污染，而且可以实现能源利用效率最大化；二是投资费用低。在当前的供暖市场中，分散式燃煤供暖因其低成本和高能效的特点而脱颖而出。这种方式不仅前期投入相对较少，而且运行期间的费用也较为低廉。更重要的是，它在节能减排方面表现突出，有效减少了能源消耗，同时避免了大规模建设地下供热管道系统所带来的经济负担。此外，该方法不需要专门建设换热站，减少了投资成本和时间，从而使其在市场上具有强大的竞争力。因此，无论是从经济性还是环保性来看，分散式燃煤供暖都是一种极具吸引力的节能选择。；三是能源利用率高。分散式燃煤供暖的模式，不需要对城市庞大且复杂的热网系统进行大规模的改建或重建。这种方式使得热能的传输和分配变得更为便捷和高效，从而在确保供暖需求得到满足的同时，也能最大限度地提高能源的利用率，减少不必要的资源浪费；四是环保效果好。采用分散式燃煤供暖方式能够有效减少锅炉、烟囱等设施对城市环境造成的影响，降低城市热网建设投资成本。

3.燃气集中供热

燃气集中供热是指在城镇或工业企业内，由热源生产单位向用户供应集中供热的系统。与燃煤集中供热相比，燃气集中供热具有清洁环保、可持续发展等优点，但是由于其燃烧效率低，在燃烧过程中会产生大量的废气，会对环境造成一定程度的污染。

当前我国城镇燃气集中供热系统主要以天然气为燃料，主要采用天然气锅炉和天然气分布式能源两种形式。其中，天然气锅炉是指以天然气为燃料的锅炉房；燃气分布式能源则是指利用分散式的小型燃气轮机或者其他燃气轮机作为热源，通过管道与用户连接，采用管道输送或蓄热的方式进行供暖。与燃煤锅炉相比，天然气锅炉具有结构简单、易于安装和操作、热效率高等特点。然而，由于我国对天然气资源的勘探开发较晚，而且目前我国尚未形成规模经济，使得天然气价格较高。因此在当前技术条件下，燃气集中供热存在着污染物排放高、成本高等问题，从而使得其难以在我国北方地区大规模推广应用。

二、技术路线

当前，我国北方城市主要采用集中供暖方式，如集中供热、锅炉供暖、空气源热泵供暖等。集中供热是指由国家投资建设热源厂，为城镇居民提供基本的采暖服务。根据《清洁能源供暖规划》，目前，我国集中供热面积占城镇居民家庭住房面积的比例约为52%。但是，由于我国北方地区气候寒冷、土地资源有限、城市人口稠密等因素，集中供热设施建设难度大、成本高，且存在严重的“热荒”问题。同时，我国北方地区冬季供暖存在严重的能源浪费现象，大量能源被滥用于供暖和生活热水的生产，导致能源利用率低。因此，在“十四五”期间，我国应大力发展多种形式的分散式清洁供暖技术。

目前，北方地区主要采用燃煤锅炉、燃气锅炉和电锅炉等集中供热方式进行清洁供暖。部分地区采用分散式清洁供暖技术，主要有电锅炉、热泵等，主要针对分散式住宅、小型办公建筑等居民供暖需求，通过设置末端电暖器、太阳能集热器等设备，为居民提供生活热水或采暖。分散式清洁供暖技术的优点是能有效降低采暖能耗，点对点供暖，对建筑节能有较好的效果；缺点是投资和运行成本较高，对电网要求高。总的来说，我国北方城市能源结构中还是以煤为主，且煤炭消耗量大。目前，我国煤炭消耗量占能源消费总量的比重达到60%左右。但是，煤炭燃烧会产生大量污染物和温室气体，不仅会造成环境污染，还会造成大气污染，因此应大力发展清洁能源替代高碳化石能源。

根据《中国节能减排统计公报》数据显示：2014年全国城市公共机构及其他公共机构单位面积能耗为419.1千克标煤/平方米，较上年增长11.4%；煤炭消耗量为2907万吨，较上年增长6.5%。2014年我国城市单位面积电耗为323.7千瓦时/平方米。上述数据表明我国城市公共机构及其他公共机构单位面积能耗处于较高水平。

三、重点领域和重点技术

经过多年的发展，我国的供暖技术路线已趋于成熟，清洁供暖工作已经进入了从试点示范到全面推广阶段。根据北方地区不同城市的气候特征、供暖需求和资源条件，经过调研和专家研讨，提出了适用于北方城市的清洁供暖技术路线，不同地区、不同类型的城市，清洁供暖技术路线各有侧重。但总的来说，清洁供暖技术路线可归纳为以下三个方面：一是在现有基础上提升燃煤锅炉烟气、污水厂污泥等废弃物的利用效率；二是通过太阳能、风能等可再生能源替代部分燃煤；三是推广余热回收和低品位余热利用技术。

1.重点领域

由于不同地区、不同类型的城市，其经济发展水平、气候特征、资源禀赋等条件不同，因此清洁供暖的重点领域也不尽相同。为了适应不同地区、不同类型的城市发展情况，要在清洁供暖政策制定之前，通过对全国供暖行业现状及发展趋势进行深入研究，合理确定清洁供暖的重点领域，并因地制宜制定适合本地区的清洁供暖政策和措施。

我国北方地区，尤其是华北地区城市集中供热管网覆盖范围大、分布广泛。考虑到北方地区气候条件和经济发展水平等因素，可重点发展以下五个领域：一是对现有管网进行升级改造，提高供热管网整体效率；二是在现有城市污水处理厂基础上建设污水处理厂污泥资源化利用系统；三是在现有城市集中供热热源和管网的基础上，推广余热回收技术；四是采用节能环保高效的供暖设备，减少污染物排放；五是结合区域特点和资源禀赋发展区域特色型供暖。

2.重点技术

一是分布式供能系统。随着分布式能源技术的发展，在以煤炭为主要燃料的城市中，可根据区域内用户需求和热负荷情况，对热量进行分配和平衡，合理利用当地的可再生能源，如太阳能、风能等，以满足用户冬季供暖需求。同时，实现电能、天然气等清洁能源的梯级利用，提高系统效率。分布式供能系统按照热源位置的不同主要分为集中式供能系统、区域型供能系统和分散式供能系统。

二是热泵技术。热泵技术是一种高效的能源转换技术，可以从低品位热能向高品位热能转化，是实现热量梯级利用、提高能源综合利用效率的有效手段。随着国家对能源清洁低碳转型战略的实施以及《中华人民共和国可再生能源法》《可再生能源发电价格和费用分摊管理暂行办法》等法律法规的出台，热泵技术在我国得到了迅速发展。

在现有的供热系统中，大部分热源都采用了常规燃煤锅炉作为主要热源，不仅造成了大量污染物的排放，还消耗了大量煤炭资源。热回收技术在提高供热效率、降低污染物排放和保障供热安全等方面具有明显优势。如利用烟气余热直接制取蒸汽或热水进行供热、利用高温烟气余热驱动低温空气源热泵机组制取生活热水、利用太阳能集热装置加热生活热水等技术。

结语：

本文基于我国北方地区冬季供暖的现状，提出了未来北方城市清洁供暖的重点领域和重点技术，包括燃煤集中供热、电锅炉、电加热、太阳能供暖等多种清洁供暖方式。这些清洁供暖技术都有各自的优势和劣势，需要根据实际情况和市场需求进行选择。同时，清洁供暖需要持续进行技术研发，在提高清洁取暖效率的同时减少对环境的污染，因此需要不断完善和改进清洁供暖技术，推动清洁供暖市场的发展。这是我国未来清洁采暖工作的重点之一。

参考文献：

[1] 周扬胜.北京市城乡供热取暖清洁化历程及启示[J].环境与可持续发展,2020,45(03):57-66.

[2] 孔令令,尹勇.我国北方地区清洁供暖规划技术路线及发展新模式[J].城市住宅,2019,26(11):213-214.

[3] 闫亚钦,任豪,袁涛.山东省一试点城市清洁取暖工作调研情况[J].能源与节能,2019(12):61-64.