尊龙凯时

　　——专访中国工程院院士江亿

　　实现由化石能源供热向零碳供热转型
，多种低品位余热资源是最好的零碳热源。

　　实现碳达峰、碳中和
，是以习近平同志为焦点的党中央统筹海内国际两个阵势做出的重大战略决议
，是着力解决资源情形约束突出问题、实现中华民族永续生长的一定选择
，是构建人类运气配合体的庄重允许。

　　现在
，天下能源领域都在起劲朝着零碳偏向迈进。而供热是能源消耗大户
，减排形势严肃。特殊是在修建运行领域
，供暖碳减排的增添空间重大。中国工程院院士江亿以为
，必需实现由化石能源供热向零碳供热转型。而要实现这种转变
，多种低品位余热资源是最好的零碳热源。

　　零碳转型

　　尊龙凯时：江院士
，您好!在“双碳”配景下
，您以为未来我国的能源系统应怎样向零碳偏向迈进?

　　江亿：现现在我国能源系统的特点是通过燃烧化石燃料爆发热能
，一部分用于工业、商业以及住民的供热
，另一部分以热发电。也就是说现在是“燃料先出热后出电”的顺序。

　　为实现碳达峰、碳中和
，天下能源领域都在起劲朝着零碳偏向迈进。我以为
，生长清洁电能
，推动能源系统从以燃煤、燃油、燃气为主的碳基化石能源结构
，转变为以核电、水电、风电、光伏等可再生能源为主的零碳结构
，无论是举行供电照旧供热
，都要完善解决原先能源生产和转换历程中爆发的碳排放等污染问题。

　　供电方面
，可再生能源中80%的品类是直接爆发电能的。为了包管电力清静和调峰的需要
，还需要保存一半左右的火电
，但这些火电的年运行小时数会大大镌汰；鸬绶⒌缋袒崤欧哦氧化碳
，这可以接纳CCUS(二氧化碳捕集、使用与封存)手艺接纳烟气中排放的二氧化碳
，使其成为未来低碳化工的原质料。

　　供热方面
，全社会对热有很大的需求。统计数据显示
，现在
，北方城镇修建冬季供暖面积约160亿平方米
，需要50亿GJ热量;供应生涯热水需要5亿GJ热量
，供应商业设施热水和蒸汽需要5亿GJ热量
，轻工业和机电产品生产历程用热约70亿GJ。种种用热需求量总计达130亿GJ
，折合约5亿吨标准煤。为知足这些供热需求
，现在主要是热电联产
，有的是区域锅炉房用化石能源燃烧供热
，农村甚至是散煤供热
，导致大宗PM2.5、二氧化碳排放。

　　尊龙凯时：怎样获得零碳热源呢?

　　江亿：工业和修建需要的热量是中低品位的热量
，温度规模在50℃~160℃。好比纺织、印染、皮革、造纸、食物、制药、干燥等所需的热水和蒸汽温度在70℃~130℃。若是这些所需的热量由电力供应
，直接电热130亿GJ热量需要4万亿千瓦时电力。2021年天下总用电量8.5万亿千瓦时
，电热就占了快要一半。若是接纳空气源、土壤源、水源及其他电动热泵
，能效比大大提高
，但依然需要约1.3万亿千瓦时电力
，也是电力供应的很大压力。例如
，我国冬季是枯水期
，水电冬季径流量仅为夏日的40%;冬季日照时间短
，光电在冬季日照时数不到夏日的60%。而冬季正是热量需求的岑岭期
，这就在供与需之间形成很大矛盾。

　　反过来
，可以找到大宗的低品位热源
，知足上述供热需求。例如
，现在我国核电装机容量2亿千瓦
，发电量1.5万亿千瓦时
，而整年排放的热量抵达70亿GJ;调峰火电装机容量6.5亿千瓦
，发电量1.5万亿千瓦时
，整年排放的热量也抵达70亿GJ;流程工业(冶金、有色、化工、建材)需要燃料7亿吨标准煤
，排放热量50亿GJ。现在许多余热都直接排放掉了
，不但没有加以很好地使用
，并且造成了热污染
，还消耗大宗的水资源。这也是我国工业用水的主要用途。要是能把这些热量都用起来
，就足以知足用热需求。因此我以为
，要想实现由化石能源供热向零碳供热转型
，应使用好低品位余热资源。

　　三大概害

　　尊龙凯时：凭证您的视察
，使用低品位余热资源保存哪些难点?

　　江亿：使用种种余热资源举行供热
，保存三大概害问题。一是整年爆发的余热总量可以知足整年的热量需求
，但热量产出与热量需求在时间上严重不匹配。好比
，供暖用热集中在冬季
，但余热产出并不集中在冬季。二是热量产出与热量需求在地理位置上的不匹配。余热资源现在大多远离都会负荷区。怎样经济高效地把热量运送到热负荷的位置是需要解决的问题。三是种种余热热源输出的热量品位差别
，而种种热量需求要求的温度规模、品位也差别。

　　尊龙凯时：这些现实问题怎样解决?

　　江亿：可以通过建设大型跨季节储热
，解决时间不匹配问题。近十年来
，欧洲尤其是北欧鼎力大举研究开发大规
？缂窘谛钊
，多种手艺计划都举行了深入的手艺经济剖析和实验。好比
，相变蓄能在经济性、体积上无法知足要求
，地下埋管换热、地下直接蓄热水都会使温度品位损失过大。

　　现在
，大型热水池加保温盖是手艺经济性能最可行的方法。大规
？缂窘诖⑷炔豢赡芡耆
，需要寻找合适的地理条件。好比使用沟、谷、塘、地下举行整修
，加浮盖后上方可开发太阳能光伏。这可能碰面临土地资源问题
，可是建水库解决用水、防洪、发电可以占用土地
，蓄热水库可实现低碳生长
，解决热源问题
，同时也能使用外貌举行光伏发电
，为何不可?举行情形评价后建蓄热水库
，并举行综合开发使用
，政府部分应予以支持。

　　跨季节储热供热的收益将很可观＝幽烧甑挠嗳
，阻止春、夏、秋季热量的铺张
，可以使一份余热资源起到两份、三份的作用。热量接纳、运送的装置、系统能够整年使用
，从而缩短投资接纳期。修建冬季供热、工业生产用热都会大规模波动。无蓄热装置时
，必需凭证可能的最大负荷安排热源和输配功率。而有了蓄热装置后
，可以使系统容量镌汰到原来的1/2~1/7。通过蓄热还可使热量供应的可靠性大幅度提高
，包管民生。而关于热源来说
，供热系统又是其冷却系统。大容量蓄热装置可以提高热源冷却的包管率
？缂窘诖⑷人淙槐厩
，但远低于储氢、储电、储水发电、储高压气等储能方法。

　　通过生长长距离经济输热
，可以解决空间不匹配问题。近年来在这个偏向上有了很大突破。关于大规模输热
，当输热量大于120万千瓦时
，若是有免费的余热资源
，100公里的运送距离的本钱要低于外地的燃气锅炉供热
，200公里的运送本钱要低于外地的燃煤锅炉供热。据测算
，在100公里半径规模内
，我国70%的种种需热侧(如都会、工厂)可以找到合适的热源;在200公里半径内
，天下各地都可以实现热量供需之间的平衡。现在保温质料的前进和局部冷桥的处置惩罚使得管道散热降低
，管径越大、流速越高
，相对的热损失越小。大温差输热手艺
，供回水温度从120℃~60℃生长到120℃~20℃
，使同样流量下热量提高70%
，显著改善了经济性。单管水热同送
，本钱进一步降低一半。

　　通过接纳热量变换器
，可以解决供需温度不匹配问题。余热泉源多
，用热需求纷歧
，可以建设余热资源共享的多热源多热汇系统
，将调峰煤电厂、核电余热、流程工业余热等热源联至区域热网
，提供应修建供暖、工业用热等
，或举行跨季节储热
，形成多热源、多用户的跨区域供热网。当需求侧和供应侧平均温度有足够的温差但换热两侧流量差别太大时
，可接纳从小循环流量向大循环流量传输热量的吸收式换热。热源的平均温度低而热汇的平均温度高时
，可依赖电动热泵实现温度品位的提升。类似电力的变压器
，可实现热量在差别温差规模间的变换。

　　远景可期

　　尊龙凯时：现在我国使用余热供热抵达了怎样的生长水平?

　　江亿：现在我国使用余热供热已经有了不少很乐成的实践。

　　从上世纪80年月最先
，我国长距离经济输热的距离一直延伸。上世纪80年月引入石景山热电厂热量为城区住民供热
，输热距离23公里。厥后
，从河北三河热电厂引入热量向通州供热
，输热距离30公里;从涿州热电厂引入热量向北京供热
，输热距离50公里。远古—太原长输热工程是现在天下上已投运规模最大的长输供热工程＝幽晒沤坏绯Хζ嗳任仍
，敷设4根直径1.4米的供热管线
，7次穿越汾河
，穿山修了10余公里的隧道
，全长50公里
，全程温降不凌驾1℃。构建了六级泵循环加压工艺
，实现了长输侧直连高差180米的热网清静经济运行。自2016年采暖季运行以来
，实现供热面积7600万平方米
，开创了大规模电厂余热使用和远距离输热的先河。

　　位于山东胶东半岛的海阳核电站“水热同产同送”科技树模工程项目
，取低压缸抽汽
，经换热为120℃~100℃热水。以热水为动力
，通过多效蒸馏、多级闪蒸两套自力的海水淡化妆置
，每小时生产95℃热淡水8吨
，然后用80mm单管运送热淡水至9公里外的核电专家村。在专家村用吸收式换热器把热淡水冷却至20℃
，进入淡水系统
，热量成为修建供热和游泳池加热热水的热源。实测热效率82%
，每吨淡水耗电量仅1.5千瓦时。该树模工程属于天下首创
，通过对核能举行先发电、后制水、再供暖的三级高效使用
，首次实现了在零碳供热的同时零能耗制水
，从源侧将水、热同步产出与供应。热量的经济运送距离与运送管道的直径成正比
，以是若是接纳1.6米直径的管道大规模输热水
，运送距离就是这个项目的20倍
，也就是180公里。

　　胶东半岛海阳、荣成、招远三大核电基地未来装机容量0.3亿千瓦
，整年运行8000小时
，跨季节储热可提供热量10亿GJ
，可为这一地区修建供温暖工业生产提供所需要热量的60%
，可为胶东半岛每年提供45亿吨淡水
，为现在人均淡水量的60%。若进一步使用储热池通过热电协同方法解决电力调峰问题
，通过核电综合使用
，胶东半岛就可以成为零碳半岛。

　　使用核电余热为制造业提供生产用热保存诸多的可能性。例如
，浙江绍兴柯桥是主要的轻纺印染基地
，现在大宗生产用热依赖燃煤热电联产电厂
？梢允褂们厣胶说缯镜挠嗳
，通过80公里循环热水管网运送到柯桥
，使用专门的热量变换装置从循环水中提取热量
，制备成生产需要的蒸汽或热水。苏北赣榆区工业园现在是使用燃煤热电联产电厂提供蒸汽
？梢允褂昧聘厶锿搴说缯居嗳
，通过蒸汽/循环水运送
，在终端变换为需要参数的热量。福建福清核电站可运送余热
，为江阴工业园和东峤工业园供热。

　　尊龙凯时：为增进余热使用
，实现零碳供热
，您有哪些建议?

　　江亿：我国生长零碳余热系统有很好的条件。海内各省正在建大热网
，并且已具备富厚的热电联产履历。很多多少电厂都实现了热电联产余热的深度接纳
，也有大宗工业余热接纳的乐成案例。相关的要害装备和手艺现在都已具备
，基于种种低品位余热的零碳热源系统应作为建设零碳能源系统的主要使命之一
，应周全收罗使用各个环节排放的低品位余热
，珍惜一点一滴。

　　虽然尚有些要害手艺、政策需要进一步完善。建议着力解决大规
？缂窘诖⑷取⑷攘康某ぞ嗬刖迷怂鸵约安畋鹞露裙婺！⒉畋鹌肺蝗攘恐涞谋浠蝗蟾藕κ忠。建议建设系统的政策机制
，包括响应的土地政策、凭证温度品位确定热量价钱的要领
，以及向情形排放热量者应承Ｇ樾稳任廴镜脑鹑蔚
，支持新的零碳热源系统的建设
，知足黎民生涯和工业一连生长需要。

　　责任编辑：陆晓如