2020年第1期上海余力
专题学习
杨永明
供热是最大的能源消费领域，全球终端能源 消费中供热占到50%左右。从全球能源消费情 况来看，使用清洁能源正在成为重要的发展趋势，可再生能源供热占全球供热的近10%。
目前，我国政府正在积极推进北方地区冬季 清洁取暖工程。而丹麦、德国、俄罗斯冬季漫长寒 冷、供暖需求巨大，其供热事业发展较早，拥有完 善的供热体系和丰富的供热经验。了解上述三国 供热事业发展情况，学习他们发展供热的经验，并 与我国现阶段供暖实际相结合，对我国的供暖发 展具有启示和借鉴意义。 1全球供热市场基本情况
1.1供热市场总体情况
供热是全球最大的能源终端消费领域。向住 宅、工业部门以及其他用途的供热约占全球总能 耗的50%。供热消费中，工业部门（如生产用热、干燥、T.业热水等用途）占比略高于50%，建筑物 房屋（空间采暖、热水供应、烹饪等用途）占比约 46%，其余是农业部门供热消费（见图1 )。
农业
L)lk
m i全球供热主要消费部门
国际能源署发布的数据显示，自2010年以 来，全球供热领域的能源消耗基本保持稳定。供 热能源强度每年下降约2.6% ，与建筑面积的增 长速度大致相冋。加拿大、中国、欧盟、俄罗斯和 美国等主要供热市场的能源强度都有所改善。化石燃料仍是大部分建筑物空间采暖和热水供应的 主要能量来源。这一时期，全球与建筑物供热相 关的碳排放量总体基本保持不变。
2010 ~2017年间，全球热泵和可再生能源供 热设备的销量以每年5%左右的速度持续增长，到2017年，已占到当年供热设备总销量的10% ，但还无法企及化石燃料供热设备的销售规模。碳 密集型和低效率的加热技术仍是全球供热市场的 主流。化石燃料供热设备占供热设备总销量的 5 0%左右，效率较低的传统电供热设备销量约占 25%(见图 2)。
100%
75%
50%
25%
0%
2010 2015
①可再生能源供热
③相课
⑤&心燃料供热
SDD Targets
_______；
20202025
②K域供热制冷
④传统电供热
2030
图2全球供热市场技术分布
在中国、欧洲和俄罗斯的很多地区，区域供热 系统在满足建筑物供暖需求（特别是空间采暖）方面继续发挥重要作用。区域供热在能源价值链 中的灵活性更强，拥有更多的低碳发展空间，可为 建筑物供热低碳化积极贡献力量。此外，最近几 年效率高于90%的冷凝式燃气锅炉逐渐取代效 率低于80%的燃煤、燃油锅炉和传统燃气锅炉。但这并不足以实现国际能源署可持续发展情景 (SDS)目标（即将全球平均温升控制在以内的气候目标）。为达成SD S目标，到2030年，全 球热泵、欠阳能供热和现代的区域供热所占比例 应达到新增供热规模的三分之一以上。
迄今为止，已有3个国家在配合《巴黎协定》提交的国家自主贡献文件中明确提到在其民用建
筑或商业建筑中使用热泵用于水的加热加勒比
2
上海舍力
2020年第1期
海地区、中东地区和撒哈拉以南非洲地区的22个 国家提到将太阳能作为其可持续能源行动的一部 分，用于建筑物的供热和制冷。1.2可再生能源供热情况
根据国际能源署的数据，近年来，全球可再生 能源供热保持着约2. 6%的年均增长率,2010 ~ 2017年间从393 Mtoe (百万吨油当量）增至472
Mtoe (百万吨油当量），涨幅接近20%。2017年， 可再生能源供热占全球供热的9%。从热源类型 看，尽管近年来太阳能供热、地热能供热及可再生 能源电力供热得到了大力的推广，但目前全球大 部分可再生能源供热还是来卜 1于生物质能源（见 图3)。
1000
Historical SDS Targets
家用供暖系统
750:500250
m m ii
2010
201520202025 2030
①生物质能（传统卞物质除外）②太|!1丨能
③地热能④可再生能源K 域供热®可再生能源电力
图3
各种热源的可再生能源供热
从消费部门看，建筑物房屋和农业部门的可 再生能源供热增速（27%)是工业部门可再生能 源供热增速（13%)的两倍有余工业部门可再 生能源供热绝大部分是生物质能供热。对于建筑 物房屋和农业部门，生物质能供热约占可再生能 源供热的一半，可再生能源电力供热也占据相当 大的比重。
从消费地区看，欧盟是全球可再生能源供热 的最大消费地区，其次是美国和中国。作为全 球主要的可再生能源供热消费国家/地区，巴 西、中国、欧盟、印度和美国的可再生能源供热 消费M 加起来，约占全球总量的三分之二（见 图4)。
国际能源署预计，2018 ~2023年间全球可再 生能源供热将增长20%，其中，供热增长的三分 之二来自中国、欧盟、印度和美国，生物质能供热 对供热增长的贡献最大。按照上述增幅计算，到 2023年，全球供热来源中可再生能源占比将增至 12%。目标和政策是可再生能源供热增长的重要 驱动力，各国政府尚需采取更加积极的措施和行 动来部署可再生能源供热。
欧盟
美M
图4各国/地k 的能源供热
1.3供热技术发展情况 1.3.1生物质能供热
在各种可再生能源供热中，生物质能供热的 增长速度略低（9% )，但生物质能供热的效率提 升空间很大。此外，生物质能源的传统应用，比方 说明火烹饪，可以被现代的可再生能源供热方式 取代，如沼气池和各种炊具。
国际能源署发布的数据显示,2017年，全球 可再生能源直接供热中约70%来自于生物质能 源（不包括传统方式应用的生物质能源）。工业 部门的生物质能供热比例高于建筑物房屋的生物 质能供热比例。目前，生物质能源可满足全球约 8%的T 业供热需求，这主要集中在制造生物质废 料和残渣的工业部
门。
预计到2023年，工业部门的生物质能源消耗 将增长13%。尤其在水泥制造部门以及糖和乙 醇制造部门，生物质能源还有很大的开发潜力。 对建筑物而言，到2023年，生物质能供热预计将 增长8%，低于过去6年期间16%的增长速度。 欧盟民用建筑的生物质能供热消费在全球的占比
最高(54%)，其中以法国、德国和意大利的消费 最多。意大利引领欧洲颗粒炉市场。美国仍然是 建筑物房屋消费生物质能供热最多的国家。在欧洲，生物质能主要用于供热、交通和电 力，其中，供热占总使用比例的75%。生物质能 在欧洲的供热主要用于三个领域：一是用于分散 式民用供热，德国、意大利、法国、奥地利应用较 多。二是用于集中式区域供热，代表国家有丹麦、 瑞典、立陶宛、芬兰。三是用于工业供热，典型的 闰家有比利时、芬兰、爱尔兰、葡萄牙、瑞典、斯洛 文尼亚。在政府的推动之下，丹麦对生物质能的 应用度最高。2016年，
丹麦生物质能占能源消费
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上海余力
3
〇—-------------~
~-■— ---------------〇
2006 2007 2008 2009 20102011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
—个球太阳能供热总装机全球人阳能供热新增装机
图6
全球太阳能供热装机情况
2017年间，全球地热能供热消费几乎翻番，这主
要得益于中国地热能供热的快速增长。预计
2018 ~ 2023年间，地热能供热消费增长率将降至 24%，但在许多国家和行业仍将发挥重要作用。
地热能供热大部分用于沐浴（45 % )和空间 采暖（34% )，但在一些国家，农业部门（主要用于 温室保温）也是地热能供热的重要应用部门。近 年来，在强有力的政策支持下，荷兰的能源密集型 温室部门扩大了地热利用，该国成为继中国、土耳 其和日本之后的第四大（农业部门）地热供热消 费国。
在其他地区，新增地热能供热主要应用于区 域供热系统。2017年欧盟共有9座地热供热站 投运，其中有75兆瓦（热）新增装机位于法国、意 大利和荷兰。
25
①建筑②工、Ik ③农、I k
图7 2012〜2023年全球地热能供热消费
(2018年后为预测数据）
1.4电力供热
电力保障了全球约7%的供热需求，其中主 要是建筑物的供热需求。工业部门的电力供热正 在得到推广，而建筑物房屋的热泵应用已经越来 越普及。国际能源署发布的数据显示，2012 ~ 2017年间，全球热泵销量增长了一倍以上，从 2012年的180万套增至2017年的400多万套，年 均增长约30%。其中90%以上的增长来自中国， 其余增长大部分来自欧盟、日本和美国。
随着电力消费中可再生能源电力比例增加， 以及供热用电比例增加，2010 -2017年间，用于 供热的可
再生能源电力消费增加了约25%。全 球建筑部门的供热用电增长尤其显著，涨幅为 27%，其中近一半是来自中国的贡献：到2023
总量的28% ，预计到2020年，这一比例将提升至 38%。
.①建筑②工业③农业
丨冬丨5 2012 -2023年全球生物质能供热消费
(2018年后为预测数据）
1.3.2太阳能供热
太阳能供热是增长最快的可再生能源供热技 术，在过去十年中累计装机容量增加了 250% ，但 近年来增速有所放缓（见图6)。全世界太阳能供 热装机容量大部分由小型家用太阳能供热装机 (用于为单户住宅提供热水）构成，同时，太阳能 供热也越来越多地出现在区域供热系统以及一些 工业应用中。
国际能源署发布的数据显示,2017年，全球 太阳能供热总装机同比增长3. 5% ，达到472吉 瓦（热），比全球太阳能光伏发电总装机高出 20%。到2023年，全球建筑物房屋的太阳能供热 消费预计将增加40%以上，达到46 Mtoe (百万吨 油当量）。
虽然独立的太阳能热水器装置在全球市场占 主导地位，但在以丹麦为首的若干国家，大型太阳 能供热系统与区域供热系统或大型建筑物相连接 的案例获得推广。截至2017年底，全球大约有 300个装机大于350千瓦（热）的大型太阳能供热 系统处于运行状态，总容量为1140兆瓦（热）。 这种大规模的太阳能供热系统在经济性上通常优 于小型系统。
太阳能供热的工业应用潜力巨大，特别是在 食品饮料、纺织、农业和化学品等低温供热需求增 长的工业部门。2017年是工业部门太阳能供热 应用创纪录的一年，17个国家的124个项目共增 加了超过130兆瓦（热）的太阳能供热装机（涨幅 46% )，其中最大的是阿曼Miraah 项目1期100 兆瓦（热）太阳能供热工程，该项目主要用于提高 石油采收率。1.3.3地热能供热
目前全球只有少数国家将地热能直接用于供 热。国际能源署数据显示，2017年，仅中国和土 耳其就占全球地热能供热消费的80%
。2012 ~
4上海金力2020年第1期
年，工业部门和建筑物房屋的供热用电预计将分 別增长20%和11%。
150
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
①建筑②T.业
图8 2012 ~2023年全球可再生能源电力供热消费
(2018年后为预测数据）
1.5热电联产
热电联产是采用不同类型的化石能源和可再 生能源，在统一的作业环节实现电力热力联合生 产的技术。在能源领域，无论是发达国家，还是发 展中国家，能源系统的发展方向都是在减少能源 消费总量的前提下有效地满足能源需求，热电联 产正是未来能源行业发展的趋势之一。
2016年，全球热电联产总装机达到755. 2吉 瓦。其中亚太地区装机占比46% (以中国、印度 和日本的热电联产装机为主），欧洲地区装机占 比39%(尤其是俄罗斯的热电联产装机较大），中东、非洲和其他地区占比15% (主要集中在非洲 北部和南部）。欧洲是热电联产的传统市场，亚 太地区是热电联产的主要增长市场，其装机占比 已接近50%(见图9)。
中东、非洲
和其他地
太地区
欧洲地K
图9全球热电联产的地K分布
欧洲热电联产装机主要集中在德国，热电联 产在国内电力结构中占比最大的是斯洛伐克。欧 盟热电联产中可再生能源占比已从2010年的 15%增至2015年的21%，使用的主要燃料依旧 是天然气。2015年，天然气在欧盟热电联产燃料 中的占比为44%。同年，热电联产在欧洲发电和 制热结构中的占比分别为11%和15% (最近几年 欧洲热电联产的发电制热比例较为稳定）。根据 欧洲热电联产路线图，到2030年，热电联产将满
足欧洲20%的发电和25%的制热需求。欧盟发 展热电联产的侧重点是应用可再生能源和小型分 布式能源来满足分散的用户需求，同时达到最佳 的经济效益和能源效率指标。世界各国对热电联 产的关注正在不断增长。预计2025年前全世界 热电联产装机的年均增长速度将维持在2.8%的水平，到2025年热电联产总装机容量有望增至 972吉瓦。从全球热电联产发展趋势来看，使用 清洁能源的小型热电联产项目将成为主流，当然 也有俄罗斯等国，将以建设大型热电联产项目为 主。
2典型国家供热分析
2.1丹麦
2.1.1能源概况
丹麦地处北欧，国土面积狭小，自然资源十分 有限，除石油和天然气外，其他矿藏很少。上世纪 70年代以前，丹麦超过90%的能源消费依赖进 口。1973 ~ 1974年的世界第一次石油危机爆发 后，对进口能源极度依赖的丹麦，陷入了更深的能 源危机。丹麦政府以此为契机，大力调整能源供 应结构，提高能源使用效率，积极开发可再生能源 和清洁能源。经过多年的不懈努力，丹麦摆脱了 能源依赖进口的现状，到1997年已实现能源完全 自给，随后能源依赖度呈现显著负值，说明其自身 能源供给大于自身需求，成为欧盟能源依赖度最 低的国家之一。
从上世纪80年代至今，丹麦的经济增长总量 超过75%，能源消耗总量基本维持不变，二氧化 碳排放有所下降，在19%年时就已达到排放峰 值，实现了经济发展和能源消耗脱钩（见图10)。如今，丹麦是世界上能源效率最高的国家之一，在 可再生能源开发利用方面，特别是风力发电和生 物质能热电联产应用，在欧盟成员国中处于领先 地位。由于大量采用节能技术和大力发展可再生 能源产业，丹麦在能源供应和温室气体减排方面 的各项指标普遍优于其他发达国家。
2.1.2供热历史与现状
早在上世纪70年代，热电联产区域供热技术 已在丹麦各个城市得到应用，约30%的家庭受益 于区域供热系统。随后几十年间，节能高效的热 电联产系统不仅在丹麦的大型城市兴建，还在中 小型城市中推广。如今，超过60%
的丹麦家庭使
2020年第1期上海舍力5 150
…国内生产总值
38 —标准化1氧化碳排放设
一标准化能源总消耗
，90 ，95 2000 ，05 (10 ，14
图丨〇丹麦经济增长、能源消耗和碳排放变化趋势
用区域供热系统，这些热量不仅用于建筑物采暖，
还可以用于生活热水。丹麦约70%的区域供热
由热电联产机组完成。区域供热和热电联产的广
泛应用是丹麦提高能源利用效率、断开经济增长
与能源消耗联系、减少碳排放的原因之一。
表1丹麦区域供热发展历程
关注能源效率 和供应保障1973〜1974年：世界石油危机造成能源价格高涨，成为丹麦加强关注燃料独立性、提高能效的动机。
1976〜1979年：丹麦的第一个能源总体规划出台，为长期能源政策奠定了基础。丹 麦能源署成立。第一部《供热法案》出台，开启了公共供热规划新时代。
1981 ~ 1982年：国家供热规划在全国各地展开。供热规划中的“分区”目的是建立高能效和低排放的能
源系统，避免过度投资昂贵的基础设施。
1985〜丨986年：议会批准无核电公共能源规划。煤炭被排除在供热规划之外。油 价下跌导致能源税增加。热电联产协议
重视利用国产燃料强调优先发展小型热电联产。
1990年：就加快发展天然气热电联产和生
物质区域供热达成政治协议，并达成提高
风电装机的协议。
1990年：修订供热法案，引入新的规划体
系。为地方政府提供有关燃料选择和热
电联产方面的规划指令和指导方针。
1992年：出台多项补贴政策扶持节能、热 从全国规划到项目电联产和可再生能源
方式的改变 1993年：就生物质发电达成政治协议，提
出到2000年发电厂每年要使用120万吨
秸秆和20万吨木片。
2000年：修订供热法案。丹麦议会决定改
善250座中小型热电联产厂的条件。
2012年：就丹麦2012 ~ 2020年能源政策
达成政治协议，提出将采取多项举措减少
燃油和燃气型分户独立供热，推广可再生
能源供热方案。
其中一项举措是，在区域供热和天然气覆关注气候和 盖的地区，从2013年起所有新建建筑物可再生能源 停止安装燃油和燃气锅炉，从2016年起
已有建筑停止安装燃油锅炉。
2018年10月，丹麦首相拉斯穆森宣布新
的应对气候变化方案，拟进一步为丹麦削
减3700万吨碳排放，以实现2050年完全
取代化石燃料的目标。
丹麦的区域供热分为集中的大型区域供热和 分散的小型区域供热丹麦大型区域供热系统热 源较为多样，如大型燃煤、生物质或天然气电厂、城市焚烧厂、工业余热和尖峰负荷锅炉。而小型 区域供热系统的单个输送管网供应量通常不超过 1000个热用户，热量由一台基本负荷机组和一台 或多台尖峰负荷备用机组供应。基本负荷机组一 般是以天然气为燃料的热电联产机组，或是以生 物质为燃料的锅炉或者是垃圾焚烧锅炉，而尖峰 负荷备用机组是以油或天然气为燃料的简单锅 炉，建设成本投人较少。一些小型电厂安装了太 阳能供热系统或电加热锅炉代替原有的燃油备用 机组。
近年来，越来越多的可再生能源代替化石燃 料应用于丹麦的区域供热2014年，丹麦约50% 的区域供热来自可再生能源（见图11)。这些可 再生能源包括生物质、沼气、太阳能、地热能和可 再生能源电力。目前，可再生能源在丹麦热力供 应中的比重已经稳居首位，超过了天然气和煤炭。
图11丹麦区域供热热源结构
在丹麦，生物质资源的利用主要包括木块、木 屑和秸杆。1993年以来，丹麦一直在增加大规模 生物
质热电联产电厂的建设。早期建设的大型燃 煤热电联产电厂也在向燃烧生物质转变。多年以 来，生物质一直是丹麦能源结构的重要组成部分。除了生物质，垃圾也成为区域供热的一个重要热 源。除正常回收以外，丹麦几乎所有的垃圾都能 用于能源生产，仅有一小部分垃圾被填埋处理。通常情况下，垃圾被热电联产电厂利用，从而以较 高的整体效率生产热量和发电。此外，丹麦还是 世界上最大的太阳能区域供热市场。在过去的几 年里，丹麦
1000平方米以上规模的太阳能供热厂
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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