恒有源科技发展集团(微信号:HYYESSTD)专注于浅层地能作为建筑物供暖的替代能源的科研、开发和推广。致力于原创技术的产业化发展,实现为建筑物无燃烧智慧供暖(冷),大力发展地能热冷一体化新兴产业。
2015年的冬天有几个关键词,敲打着人们的视线。一个是厄尔尼诺带来的“暖冬”,一个是跟随供暖季而来的“雾霾”。
截至发稿时,北京地区因为重污染天气已经发布了两次红色预警。气象和环保部门会商后给出的原因是,不利的气象条件和污染物排放都逃不了干系。
有人说,大气污染治理,需要人努力,也离不开天帮忙。怎奈天帮忙吹走了你上方的雾霾,它却到下一站来找我。所以,归根结底,还是要人再努努力,从污染物的源头,也就是排放开始努力。更简单的说,要从能源消费结构的调整上再努努力。
“红警”的源头是黑煤
12月19日,北京正式启动空气重污染红色预警,这已是今年以来北京第二次进入“红警”模式。“红警”模式下,机动车单双号限行、中小学生停课(不停学),这是老百姓关系最密切的几件事;其实,此时很多工厂也进入了限产或停产状态,而这一切都是为了将原本积累到较高浓度的污染物,不再因为本地污染源的排放而愈演愈烈。根据数值模拟评估结果,此次北京红色预警应急措施对污染物的减排量约30%左右,周边省份综合应急措施对污染物的减排量约25%左右。
尽管应急措施对污染物减排的效果显现,但污染物减排的根本还在源头。据环境保护部卫星遥感监测结果显示,12月21日,京津冀及周边地区灰霾面积为66万平方公里,重霾面积达到56万平方公里。环保部研判,从来源成因分析,北京地区重污染的主要贡献源是燃煤,特别是原煤散烧。在20~21日二次转化过程逐渐加剧,加重了PM2.5的污染。
本次“红警”前几日,环保部曾发布华北22个城市(区)的环保综合督查结果。通报指出,由于规划布局不合理,“一钢独大”、“一煤独大”等现象在北方地区一些城市比较普遍。数据则显示,除北京、天津外,华北地区煤炭在能源消费结构中占比近90%,远超过全国平均水平。
在中国能源消费结构中,煤炭一直占有重要地位。《煤炭使用对中国大气污染的贡献》报告曾指出,从1980年至今的30余年内,煤炭占中国一次能源生产和消费量的比重一直在70%左右,远高于经济合作与发展组织(OECD)国家20%左右的水平。伴随中国社会经济的快速发展,煤炭使用量急剧增加,从2000年的14亿吨增长到2012年的35亿吨,十二年间增加2.5倍。2013年,中国每天消费量占全球煤炭消费总量的50.3%,分别是美国和欧盟的4.2倍和6.7倍。
与此同时,中国石油、天然气等其他化石能源资源相对贫乏,人均资源量仅为世界水平的7.7%和7.1%;风能、太阳能等新能源发展潜力巨大,但大规模应用亟待解决配套技术问题。因此,在相当长的时间内,煤炭消费仍将在中国能源结构中占据主要地位。
一方面,煤炭支撑中国经济的高速发展,另一方面,高污染高碳的煤炭消费带来了日益严重的环境污染、公众健康和温室气体问题。《中国气候公报》统计数据显示,伴随煤炭消费总量变化,由大气污染导致的全国年均灰霾日数明显增加。2003年以前,中国年均灰霾日数均低于常年值9天,2013年这一数字达到了36天,全国范围内有20多个省(区、市)出现持续性灰霾。中国煤炭消费的分布、结构及技术水平等因素正在加剧区域大气污染的问题。
源头减排是治本之策
环保部门根据在线来源的初步解析,将整个华北区域近期重污染过程最主要的来源,锁定为原煤燃烧和工业排放。
作为中国主要的一次能源,煤炭与大量的工业生产相依相伴。来自工业的污染源,也是中国二氧化硫、氮氧化物和烟粉尘排放量贡献最大的一类源。以产生同样多能量计算,与石油、天然气等能源品种相比,煤炭会排放更多的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞等重金属和二氧化碳等大气污染物。
值得关注的是,电力、热力的生产和供应业是中国煤炭消费量最大的工业行业,其煤炭消费量占全国工业行业煤炭消费量的56%,但大气污染物排放控制水平高于其他行业。
相比之下,供暖季节的散煤取暖排放的污染物却触目惊心。清华大学环境学院教授郝吉明曾估算,平房取暖,一顿燃煤的污染比电场里十五吨燃煤的污染还多。他认为,由于排放高度较低,且污染缺乏治理措施,民用燃煤对周边环境可能造成直接污染,如果居民使用的还是低质散煤,其影响更大。
煤价便宜,是农村大量使用燃煤,特别是燃劣质煤的主要原因。近期,环保部公布随机抽样检测结果,北京市在售散煤煤质超标率为22.2%,天津市超标率为26.7%,河北省唐山、廊坊、保定、沧州4市平均超标率为37.5%。此外,部分县区在售散煤煤质较差,天津市滨海新区4个售煤点煤样中,全硫最高的达到2.1%,平均值也高达1.13%;廊坊市香河县向营煤场、唐山市滦县爱生煤场在售散煤灰分均高达30%以上。
煤质超标,主要在于含硫量、灰分超标。这样的煤燃烧后会产生大量的二氧化硫。二氧化硫不仅是形成PM2.5的前体物之一,其排放到空气中会对人的呼吸道造成伤害,严重的情况下会形成酸雨。显然,“燃煤账”绝不仅仅是经济账,还应算一笔环保账。
不少环保专家指出,持续、大范围的雾霾已为城市未来发展模式敲响警钟。从长计议,空气质量的改善远不能靠临时停产、限产几个企业实现,根本还在于调整产业和能源结构,从源头减排才能治本。
倒逼能源结构做调整
2012年5月,北京发布的《加快压减燃煤促进空气质量改善的工作方案》提出,到2015年,在原“十二五”规划燃煤总量削减到2000万吨的基础上,进一步削减到1500万吨,相当于五年累计削减燃煤总量1135万吨。到2020年,全市燃煤总量再削减500万吨,进一步降至1000万吨以内。
据了解,北京市城区大型燃煤集中供热锅炉房都基本改成烧燃气。其实,北京市的“煤改气”工作奥运会前就已开始,近几年供热能源调整步伐更明显加快。
“煤改气”是唯一选择吗?天然气虽是清洁能源,但受制于气源不足。因此,中国地质大学(北京)工程技术学院郑秀华教授认为,在能源紧张和环境面临严峻挑战的情势之下,地热能源
等非化石能源应该在能源消费结构中拥有更多的空间。
“环境问题正在倒逼人们去重视清洁能源的利用。以地热能源为例,本身没有什么污染,需要使用电能,但比普通空调节能很多。”她表示,只要科学规划,科学设计,科学实施,地热能源可以拥有良好的前景。
相较于发展迅猛的风电、光伏,地热能源在中国的发展一直默默无闻。直到2014年,中国浅层地热能源应用迎来发展小高潮。国土资源部也开始加强地热资源勘探任务,积极为“十三五”和今后的地热资源的应用做准备。
据了解,2014年华北地区出现首个地热供暖代替燃煤的无烟城——雄县。该县地热集中供暖面积240万平方米,占集中供暖面积的90%。此外,南方地区,也开始利用浅层地热能源、中低温地热资源,打造分布式地热供暖、制冷系统,为南方冬季供暖、夏季制冷提供解决方案。
“地热能源分高温、中温和低温。有水且温度在150摄氏度以上的为高温地热,可用于发电;90~150摄氏度的为中温地热,也可用于发电,但目前发电效率不高;25~90摄氏度以下的是低温地热,主要用于供暖、洗浴、养殖(大棚养殖、农业养殖、渔业养殖)等梯级利用。”
此外,郑秀华告诉记者,还有一种地热被称为“就在你的脚下”。她解释说,地面向下1~1.5米左右,温度就不会低于零度了(即不冻层),15~30米为恒温带,温度接近或比该地区年平均温度高出一两度。比如,北京年平均温度能够达到13摄氏度,那么,地下几十米的温度就在15摄氏度左右。地面和地下几十米处的温差,为地热能源冬季供暖或夏季制冷提供了良好的冷热源。而且,这种地热能源不受地域限制,在南方、北方都可以利用。
雾霾一次又一次的“围城”而来,严重程度远超过人们的想象。污染源的明晰,正在倒逼能源消费结构做出调整。环保部明确表示,将逐步降低煤炭消费比重,大力发展水电、地热能、风能、太阳能、生物质能等非化石能源。
据悉,为推动行业发展,编制“十三五”国家能源发展规划,国家能源局已委托中国能源研究会地热专业委员会进行浅层地热能开发利用产业发展研究。初步结论是,“十三五”期间,新增完成地热供暖面积9.5亿平方米,其中地源热泵新增7亿平方米。
源自_《中国地能》杂志