治理散煤空气污染：浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究.pdf

治理散煤空气污染 浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 中国国际工程咨询有限公司 2019.3 治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 目录 一、项目背景及意义 . 1 1.1大气污染现状 . 1 1.2散煤采暖对大气污染的影响 . 4 1.3国家清洁供暖相关政策要求 . 7 1.4京津冀及周边地区清洁供暖改造政策 . 10 二、我国浅层地热能发展现状 . 15 2.1地热能的定义及分类 . 15 2.2地热能利用现状 . 16 2.3地热能资源情况 . 18 2.4地热能利用支持政策 . 20 三、加快浅层地热能开发利用促进燃煤减量替代实施方案 . 25 3.1各地浅层地热能相关政策 . 25 3.2存在问题 . 30 3.3加快开发利用浅层地热能，促进燃煤减量替代 . 32 四、浅层地热能技术规范 . 41 4.1浅层地热能利用技术 . 41 4.2国内现有标准规范 . 43 4.3浅层地热能技术规范 . 45 五、浅层地热能商业模式 . 49 5.1传统商业模式及存在问题 . 49 5.2创新模式探讨 . 50 治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 1 页 共 54 页 一、项目背景及意义 为贯彻落实 国务院关于研究处理大气污染防治法执法检查报告和审议意见情况以及有关决议落实情况的报告（ 2019年 2月 26日 第十三届全国人大常务委员会第九次会议）、 中共中央 国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见 （ 2018年 6月 ）、 国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知（国发 2013 37号）、国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（ 2014-2020年）的通知（国办发 2014 31号）、国务院关于印发“十三五”生态环境保护规划的通知（国发 2016 65号）、国家发展改革委、国家能源局、国土资源部等三部委关于印发 的通知（发改能源 2017 158号）、住房城乡建设部、国家发展改革委、财政部、能源局四部委关于推进北方采暖地区城镇清洁供暖的指导意见（建城 2017 196号）和 国家发展改革委等部门关于印发 的通知（发改环资 2014 2984号）的有关要求，切实做好煤炭消费减量替代工作，推动浅层地热能利用在替代散煤燃烧，减少污染物排放，改善控制质量，课题将从鼓励和支持政策，技术要求和规范，可持续性商业模式等三个层面开展研究工作，推动浅层地热能利用的科学、规范、快速和高效发展。 1.1大气污染现状 近年来，随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。我国大气污染形势严峻，以可治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 2 页 共 54 页 吸入颗粒物（ PM10）、细颗 粒物（ PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，严重损害人民身体健康。 根据中国社会科学院和气象局联合发布的气候变化绿皮书：应对气候变化报告（ 2013）， 1961年 2012年，中国中东部地区 (东经 100以东 )平均年雾霾日数总体呈增加趋势。数据显示，持续 3天以上的霾过程站次， 2001年至 2012年的监测平均值，均为 1961年至 2000年监测平均值的两倍以上，其中，持续 6天霾的过程，监测数据是对比数据的 3.1倍。 可以看出， 2000年以后大气污染日趋严重，同时也逐渐得到了国内民众的关注和认知 ，国 家 在 2012年发布的环境空气质量标准（ GB 3095-2012）中，首次将 PM2.5纳入了空气质量指标。 2013年初以来，中国遭遇史上最严重雾霾天气，仅 1月份全国就出现 4次较大范围雾霾过程，涉及 30个省（区、市），多个城市PM2.5指数“爆表”，中东部大部地区出现持续时间最长、影响范围最广、强度最强的雾霾过程，环保部 1月的调查数据显示，江苏、北京、浙江、安徽、山东月平均雾霾日数分别为 23.9天、 14.5天、 13.8天、 10.4天、 7.8天，均为 1961年以来同期最多。 环保部发布的 2013中国环 境状况公报显示，按新版环境空气质量标准，全国 74个重点城市空气质量仅海口、舟山、拉萨3个城市达标，达标率仅 4.1%。 2013年全国平均霾日数为 35.9天，比上年增 18.3天，也是 1961年以来最多。 2017年 1月 7日 20时北京刚结束了 212小时跨越 2016和 2017治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 3 页 共 54 页 两年的史上最长重污染橙色预警。监测数据显示， 2016年 12月 31日，京津冀及周边地区 49个城市空气质量为重度及以上污染，其中，16个城市空气质量达到严重污染，石家庄市为污染最重城市。 2017年 1月 1日，空气质量为重度及以上污染的城市范围有 所扩大，北京、石家庄、临汾市等城市污染严重。同时，东北地区、关中地区部分城市空气质量也达到重度污染程度，部分城市达到严重污染。 根据生态环境部发布的 2017年中国生态环境状况公报， 2017年， 全国 338个地级及以上城市中，有 99个城市环境空气质量达标，占全部城市数的 29.3%； 239个城市环境空气质量超标，占 70.7%。338个城市平均优良天数比例为 78.0%，比 2016年下降 0.8个百分点；平均超标天数比例为 22.0%。 5个城市优良天数比例为 100%， 170个城市优良天数比例在 80% 100%之间， 137个城市优良天数比例在50% 80%之间， 26个城市优良天数比例低于 50%。 338个城市发生重度污染 2311天次、严重污染 802天次，以 PM2.5为首要污染物的天数占重度及以上污染天数的 74.2%，以 PM10为首要污染物的占 20.4%，以 O3为首要污染物的占 5.9%。其 中 ，有 48个城市重度及以上污染天数超过 20天，分布在新疆、河北、河南等 12个省份（部分城市受沙尘影响）。 党中央、国务院高度重视生态环境环保，习近平总书记多次强调，“绿水青山就是金山银山”，“要坚持节约资源和保护环境的基本国策”，“像保护眼 睛一样保护生态环境，像对待生命一样对待生态环境”。要坚定推进绿色发展，推动自然资本大量增值，让良好生态环治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 4 页 共 54 页 境成为人民生活的增长点、成为展现我国良好形象的发力点，让老百姓呼吸上新鲜的空气、喝上干净的水、吃上放心的食物、生活在宜居的环境中、切实感受到经济发展带来的实实在在的环境效益，让中华大地天更蓝、山更绿、水更清、环境更优美，走向生态文明新时代。 李克强总理多次指出，要加大环境综合治理力度，提高生态文明水平，促进绿色发展，下决心走出一条经济发展与环境改善双赢之路。 因此，进一步降低大气污染物的排放，改善大气环境 空气质量对经济持续健康发展、全面建设小康社会具有重要的现实意义和深远的战略意义。 1.2散煤采暖对大气污染的影响 煤炭是我国的主体能源和重要工业原料， 2015年，我国煤炭消费量为 39.7亿吨，煤炭在我国一次能源消费中约占 64%，约占全球煤炭消费量的 50%左右，以煤炭为主体的能源消费结构短期内难以发生重大改变，也是影响大气环境质量的主要因素。全国烟粉尘排放的70%，二 氧 化 硫 排 放 的 85%，氮 氧 化 物 排 放 的 67%都源于以煤炭为主的化石能源燃烧。近年来，煤炭工业取得了长足发展，煤炭产量快速增长，生产力水平大幅提高，为 经济社会健康发展做出了突出贡献，但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决。 我国煤炭消费中，发电用煤约占 50%，冶金、有色、化工等用煤约占 20%，工业锅炉及民用散煤用占 30%。目前在煤电和工业领域实施了一系列超低排放政策，取得了明显的成绩，但在工业锅炉及民用散煤领域，由于与民生相关，涉及面广，综合性强，资金需求量大，治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 5 页 共 54 页 在政策、技术和推广模式方面仍有很多问题需要研究。 （ 1）工业锅炉 锅炉是重要的能源转换设备，也是能源消费大户和重要的大气污染源。截至 2012年底，我国在用燃煤工业锅炉达 46.7万台，总容量达 178万蒸吨，年消耗原煤约 7亿吨。我国燃煤工业锅炉整体能效水平较低，其实际运行效率比国际先进水平低 15个百分点左右，具有较大的节能潜力。同时，燃煤工业锅炉污染物排放强度较大，是重要污染源 ,年排放烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别约占全国排放总量的33%、 27%、 9%。 目前我国工业锅炉存在以下问题： 一是技术装备落后。大多数燃煤工业锅炉容量较小，单台平均容量仅为 3.8吨 /时，其中 2吨 /时以下 台数占比达 66.5%；部 分锅炉老化严重，很多超过折旧年限的锅炉，甚至上世纪七八十年代生产的低能效、高排放的锅炉仍在使用；锅炉系统自控水平偏低，不利于工况调节；高效锅炉价格高、市场份额低、推广难度大；产业集中度低，制造企业数量多、规模小，技术水平普遍较弱。 二是经济运行水平不高。锅炉选型裕度过大，运行负荷波动大，调节能力有限，实际运行效率低。风机、水泵等辅机大多无负荷调节档次。锅炉水质大多不能达到国家标准要求，锅炉结垢较为严重，热效率下降明显。运行管理粗放，操作人员技术素质偏低。 三是燃料匹配性差。锅炉燃料以未经洗选加工的原煤为主，煤种复杂、热值不稳定、灰分和含硫量高。与燃烧洗选煤相比，不仅降低治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 6 页 共 54 页 了锅炉效率，还加重了环境污染。天然气、生物质等清洁燃料比重很低。 四是环保设施不到位。 10吨 /时以下的燃煤工业锅炉大多没有配置有效的除尘装置，基本没有脱硫脱硝设施，排放超标严重。由 于污染源过于分散，环境监管难度大，偷排等环境违法现象突出。 五是政策法规不完善。锅炉设计、制造、运行、检测等在节能环保方面的技术规范和标准尚不完善，准入门槛较低。激励和约束机制不健全，创新驱动不足，市场缺乏节能减排的 内生动力。 燃煤工业锅炉在节能和减排两个方面都有很大的作为空间。近年来，我国出现的大范围、长时间严重雾霾天气，与燃煤工业锅炉区域高强度、低空排放的特点密切相关。在工业领域可采用高效工业煤粉锅炉等对低效小锅炉进行替代，在民用采暖领域，研究采用天然气、浅层地热能、空气源热泵等多种方式推动“气代煤”和“电代煤”工作。 （ 2）民用散煤 落后的燃煤小锅炉、散烧煤、农村地区焚烧秸秆等粗放性、低效能、高排污的取暖方式，是导致我国北方冬季雾霾天气的主要成因之一。在北方农村地区，农户靠散烧煤取暖的比例初步估计占 90%以上。采 暖期燃煤总量大、强度高、方式落后，劣质煤的比例高，是导致冬季雾霾频发的重要因素，此外北方农村地区的供热保障、维修排查、散煤等劣质能源的监管等多项工作大都还处于“真空”状态；农户自身建筑的供热效果差，同时散煤自由燃烧没有任何控制手段，排放的治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 7 页 共 54 页 大量硫化物、氮氧化物和粉尘颗粒物等也对整体环境造成了严重影响。 以河北省石家庄市为例，根据该市环保局提供的数据，石家庄市农村共有 164万户农户、年用煤达 400万吨，全部低空直接排放，没有任何污染防治措施，年排放二氧化硫 6.8万吨、氮氧化物 1.6万吨、粉尘 1万吨。石家庄市颗粒 物源解析研究和日常监测数据显示，在采暖季，民用散煤对 SO2的贡献值是电力燃煤贡献值的 3.66倍，对 PM2.5浓度的贡献值是电力燃煤贡献值的 3.05倍。从单位能耗所增加的污染浓度看，民用散煤的污染强度是电力燃煤的 94到 110多倍。根据石家庄市 2013年 12月到 2014年 3月采暖期的统计数据，市区周边县区的二氧化硫和 PM2.5浓度均值分别高于市区均值的 52%和 8.8%。大气污染已经呈现出了“农村包围城市”的态势。 因此，面对形势依然严峻的大气环境，加快推进燃煤工业锅炉和民用散煤综合治理，解决燃煤工业锅炉和农村散 煤替代问题对从根本上解决我国雾霾问题非常具有意义。 1.3国家清洁供暖相关政策要求 我国建筑能耗占全国能源消费总量的 30%左右，其中供暖、制冷能耗超过一半。初步分析，一吨散煤燃烧排放的污染物约为燃煤电厂排放五到十倍，城镇供暖燃煤等是大气污染物的重要成因之一，特别是采暖期，北方城市某些时段居民供热散煤燃烧产生的污染甚至超过机动车、工业排放源成为首要污染物，减少散煤燃烧是治理大气污染的重要途径。 治理散煤空气污染浅层地热能利用政策、技术导则及商业模式研究 第 8 页 共 54 页 让广大居民享受到安全、干净供暖，关系着百姓切实利益，需要从百姓的需求和环保两个方面考虑，科学合理地利用相关资源，实现清洁供暖已成共识，国家也相继出台了一系列的政策要求。 国务院于 2013年 9月 10日印发了大气污染防治行动计划（国发 2013 37号），明确提出：加快推进集中供热、“煤改气”、“煤改电”工程建设，到 2017年，除必要保留的以外，地级及以上城市建成区基本淘汰每小时 10蒸吨及以下的燃煤锅炉，禁止新建每小时 20蒸吨以下的燃煤锅炉；其他地区原则上不再新建每小时 10蒸吨以下的燃煤锅炉。在供热供气管网不能覆盖的地区，改用电、新能源或洁净煤，推广应用高效节能环保型锅炉。 2014年 12月 29日，国家发展改革委等六部委 印发了重点地区煤炭消费减量替代管理暂行办法（发改环资 2014 2984号），提出 :因地制宜，优先利用核电、水电、风电、太阳能、生物质能、地热能等新能源和可再生能源替代煤炭消费。创新城镇用能方式，鼓励有条件的地区发展太阳能、生物质能、地热能供暖以及热电冷联供。 2016年 5月 25日，国家发展改革委、国家能源局等八部委联合印发了关于推进电能替代的指导意见（发改能源 2016 1054号），电能替代是在终端能源消费环节，使用电能替代散烧煤、燃油的能源消费方式，如电采暖、地能热泵等，提出： 2016-2020年，实现能源终端消费环节电能替代散烧煤、燃油消费总量约 1.3亿吨标煤，带动电煤占煤炭消费比重提高约 1.9%，带动电能占终端能源消费比重提高约 1.5%，促进电能占终端能源消费比重达到约 27%。