周 闖, 秦國輝, 蘇小紅, 陸 佳, 王玉鵬, 劉 偉, 王 欣, 羅向東
(黑龍江省能源環(huán)境研究院, 黑龍江 哈爾濱 150007)
我國北方地域遼闊,擁有豐富的煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)等資源[1],能源的開發(fā)利用有效促進(jìn)了地方經(jīng)濟的發(fā)展[2]。同時,北方冬季漫長且寒冷,供暖用能需求極大,傳統(tǒng)供暖方式帶來的環(huán)境污染及煤炭短缺等問題逐漸顯現(xiàn),利用清潔能源供暖受到的關(guān)注也越來越多。
現(xiàn)階段供暖的能源利用方式多樣,其中太陽能和風(fēng)能由于熱源不穩(wěn)定,適宜作為輔助型熱源,并不適合單獨供暖[3-5];天然氣和綠電同時具備低碳和可再生特性,是理想的供暖能源,但用能成本較高[6-7];燃煤和秸稈粗獷燃燒供暖,產(chǎn)生的污染物多、煙塵大、用能環(huán)境差[8];秸稈捆能夠伴隨農(nóng)作物收割過程直接成型,配合專用捆燒直燃鍋爐,在集中供暖的經(jīng)濟效益方面優(yōu)勢明顯[9-10];使用生物質(zhì)成型燃料及其專用鍋爐供暖,燃燒效率高、火力旺,產(chǎn)生的灰渣少,煙氣清潔[11-12],使農(nóng)戶居室環(huán)境得到明顯改善[13]。本文將對黑龍江省冬季清潔供暖的支持政策和現(xiàn)階段主要采用的清潔供暖方式的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題進(jìn)行綜合分析,然后鑒于當(dāng)前的發(fā)展形式,因地制宜地提出適宜于本省農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用的清潔供暖方式,并對加快推廣清潔供暖的可行措施提出相關(guān)建議。
清潔供暖是助推大氣污染防治、農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)的重要部分,是能源生產(chǎn)和消費革命、農(nóng)村生活方式變革的重要內(nèi)容,也是改善農(nóng)村人居生活環(huán)境、提高百姓生活品質(zhì)的民生工程。近年來,在“雙碳”背景下我國相繼出臺了一系列清潔能源供暖政策。
國家層面,國務(wù)院及各部委根據(jù)農(nóng)村清潔采暖工作的實施進(jìn)程,與時俱進(jìn)地發(fā)布了十幾個政策文件,分別從試點示范、規(guī)劃引導(dǎo)、方案制定、供熱價格、績效考核等角度,指導(dǎo)和支持相關(guān)地區(qū)冬季清潔供熱工作的推進(jìn)。其中的幾個關(guān)鍵性的政策,在推進(jìn)清潔供暖工作中起到了舉足輕重的作用,詳見表1。2017年5月,財政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于開展中央財政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖試點工作的通知》中指出,重點支持京津冀及周邊地區(qū)的“2+26”城市開展試點,對燃煤供暖設(shè)施清潔化改造提供財政補貼,拉開了國家對農(nóng)村地區(qū)清潔供暖提供財政支持的序幕。2017年12月,國家發(fā)展改革委等十部委聯(lián)合制定了《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017~2021年)》,明確了清潔供暖的概念和范圍,梳理了天然氣、電、地?zé)?、生物質(zhì)、太陽能、工業(yè)余熱、清潔化燃煤(超低排放)等各種清潔取暖類型,對每種類型的特點、適宜條件、發(fā)展路線、關(guān)鍵問題等進(jìn)行了重點闡述,對清潔供暖的推進(jìn)策略和保證措施等做出科學(xué)規(guī)劃布局。2018年7月,國務(wù)院發(fā)布的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》中指出,為加快改善環(huán)境空氣質(zhì)量,加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu),有效推進(jìn)北方地區(qū)清潔取暖,將農(nóng)村供暖與大氣污染防治工作協(xié)同推進(jìn)。2021年1月,《國家能源局關(guān)于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》中指出,為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)節(jié)能減排、合理控制能源消費總量,要因地制宜推廣各類可再生能源供暖技術(shù),積極推廣地?zé)崮荛_發(fā)利用,合理發(fā)展生物質(zhì)能供暖,繼續(xù)推進(jìn)太陽能、風(fēng)電供暖。2022年5月,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展實施方案》,要求因地制宜推動生物質(zhì)能、地?zé)崮?、太陽能供?在保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)基礎(chǔ)上有序開展新能源替代散煤行動,促進(jìn)農(nóng)村清潔取暖、農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)。制定符合生物質(zhì)燃燒特性的專用設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),推廣利用生物質(zhì)成型燃料。
表1 國家發(fā)布的有關(guān)清潔供暖的主要政策
在國家清潔供暖政策的引領(lǐng)下,黑龍江省積極謀劃部署,同步制定了一系列清潔供暖改造實施方案,在本省的清潔供暖工作推進(jìn)過程中起到了舉足輕重的作用,詳見表2。2017年9月,省委辦公廳印發(fā)了省內(nèi)的首個秸稈成型燃料利用政策《加強農(nóng)村秸稈壓塊燃料化利用工作實施方案》,指出要落實秸稈壓塊加工執(zhí)行農(nóng)用電電價政策,在全省60個產(chǎn)糧大縣開展秸稈壓塊站建設(shè)試點。2018年7月,省委辦公廳發(fā)布了《哈爾濱市、綏化市和肇州縣、肇源縣秸稈綜合利用三年行動計劃》,對“兩市兩縣”新建秸稈壓塊站、戶用生物質(zhì)爐具、離田機具等進(jìn)行補貼,并且明確了補貼標(biāo)準(zhǔn),對購置和安裝戶用生物質(zhì)爐具的農(nóng)戶,按照每臺2100元的標(biāo)準(zhǔn),政府最高給予70%的補貼。在“三年行動計劃”的基礎(chǔ)上,從2019年10月,省委辦公廳又印發(fā)了《2019年黑龍江省秸稈綜合利用工作實施方案》,開始規(guī)劃布局全省秸稈綜合利用方案,將秸稈的燃料化供暖列為重要的利用方案。2020年8月,省委辦公廳又出臺《散煤污染治理“三重一改”攻堅行動實施方案(2020~2022年)》,要求突出重點地區(qū)、重點時段、重點問題,推進(jìn)散煤替代改造,對秸稈壓塊加工用電電價、秸稈壓塊站建設(shè)補貼等提供持續(xù)保障。另外,在保證資金補貼力度的同時,扶持范圍也由“兩市兩縣”擴大為哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化四個城市。這些政策的出臺,有效推動了本省農(nóng)村能源的低碳轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展,對促進(jìn)鄉(xiāng)村的生態(tài)文明建設(shè)發(fā)揮了舉足輕重的作用。
表2 黑龍江省發(fā)布的有關(guān)清潔供暖的主要政策
從農(nóng)村清潔供暖改造的政策支撐內(nèi)容來看,現(xiàn)階段主要提倡因地制宜地進(jìn)行“煤改電”、“煤改氣”、“煤改生”3種清潔供暖方式的改造,生物質(zhì)、天然氣和電能是我省目前推行實施清潔供暖的主要能源。
電熱供暖主要是通過電鍋爐中的發(fā)熱體將電能轉(zhuǎn)換為熱能,以輻射和對流的形式向外傳遞換熱,電熱轉(zhuǎn)換率最高能達(dá)到100%。但電熱供暖對于普通農(nóng)民家庭來說比較陌生,即使安裝使用過電鍋爐的農(nóng)戶,由于其運行耗電量大、費用高,用戶的認(rèn)可度極低。伊春市友好區(qū)溪水經(jīng)營所是當(dāng)?shù)赜忻穆糜未濉?019年,為促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè),政府免費為村民進(jìn)行農(nóng)房改造,還為幾家具有代表性的農(nóng)家院安裝了電鍋爐設(shè)備。到了采暖季,改造后的農(nóng)房保溫效果得到明顯提升,電鍋爐采暖使用方便、清潔的特點得到充分體現(xiàn)。但幾個月后,農(nóng)戶又紛紛改回了原來的燃煤采暖形式,停用了電鍋爐。究其原因,主要是電供暖耗電量大,不符合我省農(nóng)村地區(qū)的消費水平,即便是有一定經(jīng)濟實力的農(nóng)家院也“不敢”使用。面對此問題,黑龍江省針對性出臺一系列清潔供熱電價優(yōu)惠政策,例如對“煤改電”用戶實行單獨的電采暖電價政策,實行單表計量、單獨計價;供暖期內(nèi)用電價格仍按原政策執(zhí)行,不執(zhí)行階梯電價[15];電采暖用戶電價實行“峰谷分時電價”政策,其中居民用戶電采暖電價峰時段為每度0.645元,谷時段為每度0.29元,并將低谷時段用電時長延長至10個小時[16]。但就目前黑龍江省農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟水平來看,電鍋爐供暖仍難以在農(nóng)村地區(qū)大范圍的推廣應(yīng)用。
燃?xì)夤┡且蕴烊粴鉃槿剂?在掛壁爐中燃燒加熱內(nèi)部循環(huán)水,并通過管道將熱水輸送至散熱器向室內(nèi)供暖。燃?xì)夤┡捎玫膾毂跔t熱效率能夠達(dá)到90%,較電采暖的運行費用能夠降低40%左右[17-18],并且能夠同時獲得炊事用燃?xì)?農(nóng)戶的認(rèn)知度較高,但要在農(nóng)村地區(qū)順利實施“煤改氣”,還存在三個問題:一是氣源問題[19]。黑龍江省農(nóng)村地區(qū)村落分布散、村與村之間距離長,管道式的集中供氣工程量大、施工成本高;分散式的生物天然氣工程建造成本高,冬季運行成本高,覆蓋范圍有限。二是使用環(huán)境問題。黑龍江省冬季氣溫寒冷,為獲得良好的保溫效果,房屋門窗密封嚴(yán),室內(nèi)透氣性差,炊事產(chǎn)生的煙塵和水蒸汽會時常引起鍋爐報警器的誤報警,部分農(nóng)戶選擇拔掉燃?xì)鈭缶?對使用安全性帶來巨大隱患。三是適齡人群問題。農(nóng)村以留守老人和兒童為主,難免出現(xiàn)誤按誤操作,出現(xiàn)問題缺乏應(yīng)急處理能力,即使鍋爐的操控系統(tǒng)擁有完善的保護機制,但安全問題也難免讓人產(chǎn)生擔(dān)憂。
生物質(zhì)成型燃料是將農(nóng)林生物質(zhì)粉碎后壓制而成的高密度燃料,具有密度高、體積小、易運輸?shù)奶攸c,配合專用的生物質(zhì)鍋爐設(shè)備使用,燃燒效率高、火力旺,產(chǎn)生的灰渣少,煙氣清潔,燃料價格也相對低廉,生物質(zhì)成型燃料供暖的應(yīng)用逐漸被農(nóng)戶所熟知。在黑龍江省政府的政策引領(lǐng)下,生物質(zhì)的燃料化利用方向已得到確認(rèn),相關(guān)加工制造技術(shù)水平日益提升,以“兩市兩縣”為代表的農(nóng)村地區(qū)“煤改生”已初見成效[20],試點示范項目規(guī)模不斷擴大,已呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。截至2020年底,黑龍江省已建成壓塊站1580處,秸稈固化成型燃料年生產(chǎn)能力達(dá)到900萬t,建設(shè)規(guī)模和加工能力居全國首位。安裝戶用生物質(zhì)爐具16.2萬臺,使用秸稈等生物質(zhì)能源清潔取暖的農(nóng)戶達(dá)到26.3萬戶(含生物質(zhì)鍋爐集中供熱)。然而,這些成績是在擁有政府政策補貼的扶持下取得的,黑龍江省生物質(zhì)成型燃料工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立,相關(guān)的鍋爐設(shè)備、產(chǎn)品和工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)欠缺,生物質(zhì)成型燃料的燃用還存在一些問題。如爐具的使用壽命問題,受補貼加工站的持續(xù)生產(chǎn)能力問題[21],布局規(guī)劃不合理導(dǎo)致的供需關(guān)系不平衡問題等。
生物質(zhì)打捆直燃供暖是將農(nóng)作物秸稈捆包送入專用鍋爐中進(jìn)行氣化/半氣化的燃燒,以熱水或蒸汽的形式向外換熱供暖。生物質(zhì)打捆直燃供暖主要應(yīng)用于集中供熱,容量大、熱效率高。秸稈捆包燃料易取易得,伴隨農(nóng)作物收割直接生產(chǎn)成型,避免了二次加工,降低了電力、人工等生產(chǎn)成本[22]。地方鍋爐企業(yè)積極探索秸稈直燃技術(shù),其中采用的“生物質(zhì)解耦氣化燃燒技術(shù)”能夠有效降低氮氧化物的排放,鍋爐熱效率可達(dá)88%。目前已廣泛應(yīng)用于村委會、機關(guān)、學(xué)校、社區(qū)等村鎮(zhèn)集中供暖場所。截至2020年底,黑龍江省安裝秸桿打捆直燃鍋爐共109處,合計810蒸噸,為6.2萬戶供暖,供暖面積達(dá)458.5萬m2。該技術(shù)的應(yīng)用推廣極大地改善了區(qū)域農(nóng)村人居環(huán)境,提升了居民幸福感。不過,從相關(guān)文獻(xiàn)的研究中發(fā)現(xiàn)[23],為了獲得低排放和高熱效率的燃燒效果,需要應(yīng)用分級分室內(nèi)、氣化熱解等燃燒調(diào)控技術(shù),致使鍋爐結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,對燃燒過程中供熱效率和污染物排放控制的穩(wěn)定性還有待增強。另外,農(nóng)村集中供暖的實施需要在村內(nèi)鋪設(shè)集中供熱管道,工程成本高、施工量大。因此,集中供暖的實施不僅要做好村民的協(xié)調(diào)及成本控制工作,還要充分考慮未來合村并鎮(zhèn)的可能性,避免供暖工程荒廢。
表3針對黑龍江省農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)階段主要采用的電采暖、燃?xì)獠膳?、打捆直燃采暖及成型燃料供暖方?分別從初投資方面、燃料方面、性能方面、應(yīng)用方面、供能方面分別進(jìn)行橫向?qū)Ρ萚10-12,15-17,22-26]??梢钥闯?在戶用供暖方式的比較中,生物質(zhì)爐具采暖在設(shè)備初投資、燃料傳輸便利性、供暖成本及應(yīng)用要求方面均優(yōu)于電和燃?xì)獠膳?。盡管使用的舒適性較電和燃?xì)獠膳源嬖谝欢ú罹?但部分智能型的戶用生物質(zhì)爐具已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動點火、自動進(jìn)料、自動調(diào)溫、自動配風(fēng)等自動化運行功能,使用的便捷性和舒適性在不斷提升。另外,部分戶用生物質(zhì)爐具還兼?zhèn)浯妒鹿┠?能夠同時解決農(nóng)村地區(qū)的采暖和炊事兩方面用能需求。在生物質(zhì)打捆直燃和生物質(zhì)壓塊這兩種集中供熱方式的比較中發(fā)現(xiàn),雖然二者在初始投資、熱效率、應(yīng)用范圍、應(yīng)用要求、舒適性及供能方面差距不大,但生物質(zhì)直燃供鍋爐的燃料價格及運行成本優(yōu)勢明顯,某些采用直燃供暖地區(qū)的收費價格已低于同地區(qū)其他形式的集中供暖。
表3 清潔供暖方式的比較
農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展遠(yuǎn)落后于城市,實現(xiàn)農(nóng)村清潔供暖的關(guān)鍵是就地取材、降低成本。以“煤改電”和“煤改氣”為代表的供能方式運行成本高、覆蓋面小,不適合黑龍江省農(nóng)村地區(qū)的地域特點。立足于黑龍江省農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟水平、生活習(xí)慣和生物質(zhì)資源稟賦的優(yōu)越條件,生物質(zhì)應(yīng)該作為目前乃至將來很長一段時期內(nèi)農(nóng)村地區(qū)的主要能源,是實現(xiàn)農(nóng)村用能去煤化和可持續(xù)化發(fā)展的最為實際的選擇。因此,在有一定經(jīng)濟條件的地區(qū)可以適當(dāng)推行生物質(zhì)集中供暖。其中,生物質(zhì)壓塊鍋爐技術(shù)成熟度較高,具備良好的燃燒穩(wěn)定性,應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用;而運行成本更低的打捆直燃供暖技術(shù)的成熟度還有待提高,不適宜大范圍的推廣和使用。相較于集中供暖,分戶的生物質(zhì)燃料供暖安裝方便,供熱溫度調(diào)節(jié)靈活,而且可同時實現(xiàn)炊事和采暖供能,更適宜黑龍江省農(nóng)村地區(qū)的使用需求。應(yīng)充分利用自有富余資源,持續(xù)發(fā)展生物質(zhì)成型燃料加工及利用技術(shù),研發(fā)生物質(zhì)燃料加工和生物質(zhì)鍋爐專用設(shè)備,就地就近地將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料產(chǎn)品,建立適合我省農(nóng)村實際的、特色鮮明的產(chǎn)/供/用/銷一體化村鎮(zhèn)級生物質(zhì)低成本清潔利用產(chǎn)業(yè)體系,延伸秸稈收集、燃料加工、供熱設(shè)備制造的產(chǎn)業(yè)鏈,在保證本省農(nóng)村地區(qū)能源供應(yīng)的基礎(chǔ)上,向外輸出生物質(zhì)燃料及相關(guān)設(shè)備產(chǎn)品,提升農(nóng)業(yè)附加值,為促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展開辟有效路徑。
綜上所述,通過建立農(nóng)村秸稈的燃料化利用消納途徑,既能解決農(nóng)村的清潔供暖問題,杜絕秸稈的田間焚燒,減少煤炭的使用,又能延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展,還一定程度上減少了柴草垛進(jìn)村,美化村屯環(huán)境,對于節(jié)約能源,保護生態(tài)、人居環(huán)境,助力“碳達(dá)峰碳中和”,推進(jìn)綠色宜居村鎮(zhèn)發(fā)展具有重要意義。
通過組織實施線上或線下的技術(shù)裝備展覽等方式,雖然能夠起到一定的宣傳作用,但對于廣大農(nóng)民來說過于“雅”,在農(nóng)村地區(qū)的信息覆蓋面有限。應(yīng)當(dāng)積極摸索農(nóng)民更易于接觸、易于理解、易于接受的宣傳方式,使清潔供暖融入到農(nóng)民的生活中去。例如,對暫未實施清潔供暖改造的村屯,可預(yù)先在村部、小賣部等人員密集的公共場所率先安裝生物質(zhì)清潔供暖鍋爐,使用效果讓農(nóng)民看得見、摸得著,在每個村屯都形成以點帶面的作用。對已實施清潔供暖改造的村屯,部分村民排斥清潔取暖改造的主要原因是擔(dān)心改造后供暖成本增加。政府部門一方面應(yīng)積極發(fā)揮宏觀調(diào)控作用,健全生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)鏈條。另一方面應(yīng)加強宣傳引導(dǎo),重點讓村民了解生產(chǎn)生物質(zhì)燃料能賺錢、安裝生物質(zhì)鍋爐能補錢、使用生物質(zhì)燃料能省錢,再結(jié)合村部和小賣部等觸手可及的示范效果,農(nóng)戶內(nèi)心的顧慮自然消除。
各地方政府在制定清潔供暖改造政策時,應(yīng)長遠(yuǎn)考慮,預(yù)先謀劃,兼顧“碳達(dá)峰”“碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)。2016年,哈爾濱市上線了燃煤鍋爐管理系統(tǒng),對全市近2800臺鍋爐進(jìn)行實時在線監(jiān)控,從而加強對企業(yè)煙塵排放的監(jiān)管和治理。當(dāng)前,正值我省農(nóng)村清潔供暖改造之際,在推行生物質(zhì)供暖設(shè)備的同時,應(yīng)增加污染物排放物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測功能,使清潔供暖改造和碳排放監(jiān)測工作同時推進(jìn),這將有助于未來農(nóng)村地區(qū)供暖碳排放監(jiān)測工作的順利實施。另外,目前還沒有戶用生物質(zhì)供暖設(shè)備的生產(chǎn)、測試、排放等方面的國家標(biāo)準(zhǔn),我省應(yīng)當(dāng)積極組織科研院所和高校編制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范生物質(zhì)供暖設(shè)備制造和燃料生產(chǎn)的市場環(huán)境。
黑龍江省2017年才開始鼓勵生物質(zhì)燃料化清潔供暖,在省政府、地方企業(yè)、高校及科研院所的共同協(xié)作下,生物質(zhì)清潔供暖利用的技術(shù)、裝備和模式方面雖然取得了一定成效,但由于相關(guān)技術(shù)研發(fā)起步晚、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)弱、示范宣傳不足,燃料的加工和利用體系并不健全、群眾認(rèn)可度和使用積極性并不高。燃料加工、爐具制造及燃燒調(diào)控技術(shù)水平與河北、山東等地仍然存在較大差距。因此,我省應(yīng)繼續(xù)加強生物質(zhì)燃料利用的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品推廣的補貼力度,在上一個5年工作的基礎(chǔ)上,穩(wěn)扎穩(wěn)打,繼續(xù)推動我省生物質(zhì)資源燃料化清潔供暖路徑的實施。
農(nóng)村冬季清潔供暖方式的科學(xué)、合理選擇,關(guān)系到能否減少散煤污染、降低碳排放等重大環(huán)境和氣候問題,也關(guān)系到能否保障百姓安心舒適過冬等民生問題。黑龍江省應(yīng)立足生物質(zhì)資源稟賦的優(yōu)越條件,緊抓雙碳經(jīng)濟機遇,繼續(xù)有序推進(jìn)生物質(zhì)燃料清潔供暖,構(gòu)建產(chǎn)/供/用/銷一體的生物質(zhì)燃料清潔供暖產(chǎn)業(yè)鏈,通過完善的生物質(zhì)燃料化利用產(chǎn)業(yè)體系合理消納農(nóng)林廢棄物,解決化石燃料過度使用、秸稈焚燒、林木濫砍濫伐及能源供應(yīng)不足等諸多問題,助力鄉(xiāng)村振興和碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的順利實現(xiàn)。