近日,华电山东公司“莱热入泰”长输供热工程启动,来自济南市莱城发电厂的热,未来将送至约50公里以外的泰安城区。作为山东首个跨地市行政区域的工业余热利用项目,该工程引起了多方关注。
在绝大部分北方城市,目前仍采用热电联产、燃煤或燃气锅炉、热泵等常见方式供热,热源也主要来自本地。输送距离拉长意味着工程成本增加、技术难度加大、供热损耗增多,对于热源、热网及用户侧皆是考验。而同时,供暖又是民生大事,必须确保万无一失。为何要舍近求远“借热”呢?跨区域、长距离供热安全经济吗?记者就此展开调查。
■■ 以闲置资源填补用热缺口
据了解,“莱热入泰”工程规划建设供热管网48.7公里,以莱城电厂为起点,进入泰安后再与当地已有管网联通。项目建成后,在本地预留2000万平方米供热面积的基础上,将为泰安新增供热能力2500万平方米,帮助泰安满足2035年中远期用热需求。
“我们从2020年开始筹划,供需双方一拍即合,整个工程经过了科学论证、周密部署。”莱城发电厂党委书记、执行董事肖伟告诉记者。
肖伟介绍,莱城发电厂现有4台33.5万千瓦燃煤机组,尽管具备供热能力,却长期面临着电力与热力负荷不匹配的困局。“为满足工业用电需求,我们所在的莱芜区布局了两大电厂,但莱芜市体量不大,一家电厂的热力供应足矣,多余资源白白浪费。我们了解到,泰安民生供热需求旺盛,当下新建机组又不太现实。一个富足、一个短缺,通过长输供热正好可以实现互补共赢。”
“随着城市建设高速发展,多地用热需求持续增加,由于种种制约又很难新上热源项目,供热缺口越来越大。把火电厂的闲置供热资源用起来,还是消耗这么多能源,却做了更多的事,恰恰可以填补缺口,长输供热就提供了这样一种‘借热’途径。”一位了解情况的当地人士透露,除了泰安,山东其他城市也在谋划“借热”项目,通过引入周边城市电厂的余热来满足供暖需求。
山东并非个例。记者了解到,全国首个长输供热工程——大同古交兴能电厂至太原项目(以下简称“太古项目”)目前已安全平稳运行6个供暖季。另外,距离呼伦贝尔中心城区70多公里外的伊敏电厂,也保障了呼伦贝尔1500万平方米的供热需求。据中国工程院院士江亿证实,银川、石家庄、郑州、呼和浩特、西安等北方省会城市目前也在做相关尝试。
■■ 可靠性与经济性已有验证
构想美好,实施起来却非易事。远距离输热,距离远了,技术上行不行?供热成本高了,经济上值不值?热源来自外地,能保障安全可靠吗?
“这些担忧不是没有道理。”清华大学建筑节能研究中心教授、太古项目总体方案设计者付林坦言,传统意义上的供热半径多被定义在20公里以内,因此热源多布局在城市附近。“大家普遍认为,输送距离越远,供热损耗越大,技术要求越高,花钱也越多。但目前,很多瓶颈已在逐步突破。”
作为世界上已投运规模最大的长输供热工程,太古项目供热半径70公里,供热规模7600万平方米。除了距离超长,地形也极为复杂,供热管线6次穿越汾河、钻过3座穿山隧道、横过8座桥梁。“最终,输送全程降温不超过1摄氏度,开创了大规模利用电厂余热供暖的先河。”付林表示,该项目采用我国自主知识产权的大温差技术,相比常规方式,可将热网回水温度从60摄氏度降至20摄氏度左右,由此提高长输管线的输送能力70%以上。“这也是实现经济输送的关键所在。实践证明,供热总成本与大型燃煤锅炉相当,更大大低于燃气供热。”
“就像开车远距离送货,过去到目的地只能卸一半的货。有了大温差技术,剩下一半货物也能应用尽用。在同等管线、同等流量的情况下,热网输送效率越高,温度损失越少。”太原热力集团相关人士介绍,2021-2022年采暖季,供热面积已达设计目标,太原市区约1/3的供暖来源于此。
“引热一方,经济账也算得过来。”肖伟称,对泰安而言,新建两台35万千瓦燃煤机组,才可满足2500万平方米左右的供热面积,投资至少在25亿元-30亿元,同时还要落实煤耗、水耗等指标问题以及增加环保等投入,而“莱热入泰”的主要投入是供热管道,建设成本不到新建电厂的一半。
■■ 需网源一体化统筹考虑
经过先行先试,一些经验教训值得关注。例如,相比常规管网,长途输热管道更易出现水击等特殊安全问题,进而带来严重影响,因此需由政府授权的专门咨询机构进行安全审查。再如,有些项目为了图省事,热源侧电厂与热网侧供热公司沟通不畅,未能采取最优化输热方案,无形中抬高了成本。
“技术不到位,将来还得走弯路。”付林表示,长输供热需网源一体化考虑,降低热网回水温度,不仅可以增大供、回水温差,提高管线的热量输送能力,还能利用低温的热网回水回收工业和电厂余热,提高热源的供热能力和能源利用效率,从而降低成本。“煤电厂的兜底保障作用已经明确,所以保留下来的资源理应得到充分利用。除了发电、调峰,高效经济回收电厂余热,长输供热超过100公里都没有问题。”
肖伟提醒,除了操作层面,长输供热很可能面临指标协调问题,需提前协商解决。“现在各地对煤耗、能耗的指标考核都很重视。由外地引热,相当于泰安自身没有增加消耗就能获得资源,供暖用煤却算给济南,考核的也是后者。为了让指标统计更合理,由省里出面协调济南、泰安、莱芜三市,最后就供热煤耗、能耗及环保排放指标归属达成一致意见。其他城市或也面临类似问题,可作为参考。”
江亿进一步提出,到2060年,北方城市供热面积或由当前约160亿平方米增至200亿平方米。在“双碳”目标下,既要增加供热面积,又要淘汰高排放的供热方式,使用各类零碳余热资源更显重要。“北方地区县以上城市均已建成比较完善的热网,这是余热共享系统的基础。在100公里半径范围内,70%的需热侧可以找到合适热源,200公里半径内可以实现供需之间的平衡。破题的关键之一就在于长距离、低成本输热。”