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丹麦:区域供热渐入佳境

   日期:2018-12-21     来源:《能源评论》杂志    浏览:14753    评论:0    
文/约翰·延森

大雪、小木屋、燃烧的壁炉,这是很多人对丹麦冬天的印象。但是,这种浪漫的印象或许未来会出现变化。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。

地处高纬度地区的丹麦,冬季供热时间长、面积大,因此对燃料的需求也非常大。直到本世纪初,丹麦的供暖模式仍以集中式区域供热为主,需要大量化石能源。近年来,多数地区已转型为分散式热电联产,具体包括太阳能电锅炉、太阳能供暖燃气、内燃机、热泵等多种形式。这些供热设备可根据不同地区的情况进行调整,还可以对热能进行储存,需要时用来供暖和制冷,具备较高的灵活性。 有丹麦学者提出,未来的“第四代区域供热技术”,将完全摒弃化石燃料,充分利用可再生能源,形成分布式智能能源网。

在诸多热源类型中,生物质能在丹麦的表现最值得关注,依托丰富的资源,丹麦供热正从集中式转入区域供热,并渐入佳境。

热源:生物质能异军突起

据相关数据显示,在欧洲28国中,使用生物质能供暖排名前五的国家分别是德国(15%)、法国(12%)、瑞典(10%)、意大利(9%)、芬兰(5%)。但按比例来看,在丹麦全部供热能源中,生物质能占比35.5%,远高于天然气的18.4%。其表现突出的背后或有两个原因:一是本地资源优越,二是政府有力推动。

在资源优势方面。 丹麦森林覆盖面积大、木材产业发达,同时国内的农业资源发达,传统生物质能包括农村生活用能薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其他农业生产的废弃物和畜禽粪便等,占总供暖使用量的91%。其中薪柴贡献最大,农业残渣的使用具有局限性,只有部分国家应用,丹麦便是其中之一。

在丹麦,木质成型颗粒燃料是传统生物质能应用的典型之一,且是欧洲唯一具备市场定价的生物质能。木屑和秸秆的定价方式较为自主,各地定价不一,并没有形成统一的官方市场价格。但从目前发展情况来看,丹麦木质成型颗粒燃料的价格昂贵,使用比例将会进一步下降;秸秆使用比例未来趋于稳定,但数量有限,主要用于小型锅炉;木屑由于价格稳定且使用效率高,应用比例正在提高。

在政府作用方面。 在丹麦生物质能供热快速发展的背后,政府的有力推动发挥了重要作用。2010年6月,丹麦政府颁布了《国家可再生能源行动计划》,明确制定了未来可再生能源的发展目标:到2020年,39.8%供热和制冷用能要来自可再生能源。此后颁布的《丹麦能源政策协议》,也对利用太阳能热和生物质进行区域供热表示支持。另外,能源税、排放税、欧盟的二氧化碳排放交易体系等也带来了发展相关项目足够的资金。

在欧洲,生物质能主要用于供暖、交通及电力三个方面。其中,供热占总使用比例的75%,交通和电力平分剩余的25%。作为一种热源,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,典型国家有比利时、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,占据可再生能源领域中的主导地位。2016 年,丹麦生物质能占能源消费总量的28%,到 2020年,这一比例将提升至 38%。

系统:注重效率与灵活性

未来3~4年,生物质能在丹麦,甚至全球或将有更大的发展空间。在可再生能源中,与风能、太阳能、地热等物理态的能源相比,生物质是唯一的固态形式,可以储存、运输并可与现有的能源系统接轨且最为经济。以最保守的数据测算,每年工业供热市场仅燃料消耗就在 4000 亿人民币以上,如果加上燃料生产、装备、物流、服务运营,则是数万亿的大产业。

但在供暖领域的应用中,还需要着眼于供暖系统规划的整体性、热源的灵活多样性和设备技术的创新利用,以此提升能量密度,达到优化供暖系统效率的目标。毕竟,区域供热是一个大的系统,具体规划的时候,其实不仅仅是单独的供暖系统,还需要和其他的能源系统结合起来考虑,从全局层面规划,才能增加供暖效率,减少污染,提升环境质量,让人们获得清洁的空气和蓝色的天空,这才是我们需要的最佳供暖系统。

首先,需要着眼于热源的灵活多样性,这与能源系统的效率是息息相关的。对比不同的能源,比如天然气、煤、电力等,从整体来讲其效率提升空间有限。而且还有热能损失的问题,很多热能是在管网输送过程中损失掉了。如果想要让供暖系统更加高效,就需要提升热源的能量密度,或改变热源的选择。比如,使用一些非燃料来源,包括工业余热、城市废热,或在制冷需求过程中产生的废热都可以加以收集利用。

其次,应用新型设备如热泵技术,也可以让效率得到一定的提升,在人口密集的城市,管网等基础设施相对完善,集中供热更为适用。但在农村地区,在一个个相对独立的房子中,空气源热泵的效率显然更高。如今,丹麦有太阳能电锅炉、太阳能供暖燃气、内燃机、热泵等多种供热形式。这些供热设备可以根据不同地区的情况调整,还可以对热能进行储存,需要的时候用来供暖和制冷,灵活性很高。

最后,减少热损耗和储热设施也是提升系统灵活性的重要保障条件。多年来,丹麦在提升建筑标准、加强建筑隔热等方面都有很好的探索。例如在楼宇建设标准上,完全可以通过政策强制要求不得使用单层玻璃,同时给出具体的能耗标准,这些都有助于提升整个供暖系统的灵活性。  
 

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