近年來,越來越多的可再生能源代替化石燃料應用于丹麥的區(qū)域供熱。2014年,丹麥約50%的區(qū)域供熱來自可再生能源(見圖11)。這些可再生能源包括生物質(zhì)、沼氣、太陽能、地熱能和可再生能源電力。目前,可再生能源在丹麥熱力供應中的比重已經(jīng)穩(wěn)居首位,超過了天然氣和煤炭。
資料來源:State of Green
圖11 丹麥區(qū)域供熱熱源結構
在丹麥,生物質(zhì)資源的利用主要包括木塊、木屑和秸稈。1993年以來,丹麥一直在增加大規(guī)模生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的建設。早期建設的大型燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)電廠也在向燃燒生物質(zhì)轉變。多年以來,生物質(zhì)一直是丹麥能源結構的重要組成部分。除了生物質(zhì),垃圾也成為區(qū)域供熱的一個重要熱源。除正常回收以外,丹麥幾乎所有的垃圾都能用于能源生產(chǎn),僅有一小部分垃圾被填埋處理。通常情況下,垃圾被熱電聯(lián)產(chǎn)電廠利用,從而以較高的整體效率生產(chǎn)熱量和發(fā)電。此外,丹麥還是世界上最大的太陽能區(qū)域供熱市場。在過去的幾年里,丹麥1000平方米以上規(guī)模的太陽能供熱廠數(shù)量顯著增加。目前全球超過80%的大型太陽能區(qū)域供熱項目都位于丹麥。據(jù)丹麥能源署發(fā)布的官方報告《太陽能供熱發(fā)展策略》,到2030年,太陽能供熱將承擔丹麥15%的供熱負荷。
儲熱是丹麥區(qū)域供熱的一個重要元素。丹麥大型和小型的區(qū)域供熱系統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)廠都設有短期儲熱設施。短期儲熱解決方案的主要目的是將電力生產(chǎn)從熱電聯(lián)產(chǎn)中分離出來,讓熱電聯(lián)產(chǎn)廠依據(jù)電力需求,在不影響供熱基礎上根據(jù)電力市場價格波動合理配置熱電聯(lián)產(chǎn)。而丹麥的季節(jié)性儲熱主要應用于大規(guī)模的太陽能供熱。太陽能供熱系統(tǒng)在夏季能夠產(chǎn)出比即時需要的更多熱量,隨著冬季供熱需求達到峰值,很多大型太陽能區(qū)域供熱系統(tǒng)利用大型季節(jié)性儲熱裝置,實現(xiàn)冬天提取夏季儲存的多余熱量。在丹麥的多寧隆德,結合季節(jié)性儲熱的大型太陽能供熱系統(tǒng)覆蓋了區(qū)域供熱年需求的40%。對于丹麥的許多區(qū)域供熱系統(tǒng)而言,季節(jié)性儲熱變得尤為重要。
丹麥的大型區(qū)域供熱一般由多個局部輸配管網(wǎng)組成,各輸配管網(wǎng)之間用長輸管網(wǎng)相連。各區(qū)域供熱管線聯(lián)網(wǎng)運行,全年365天24小時供熱(夏季供應生活熱水),溫度壓力穩(wěn)定,管網(wǎng)年平均熱損失約6%。丹麥的熱力管線長度在歐盟各國的熱力管線長度排名第一,管線總長度大于3萬千米。由于地廣人稀,丹麥熱力管線基本采用直埋或架空的敷設方式,管材在生產(chǎn)過程中做預拉伸,有效降低了供熱管線出現(xiàn)故障的幾率。
在供熱計量方面,丹麥的供熱一次管網(wǎng)敷設到各家各戶,每個獨立的建筑都有屬于自己的換熱設備,用戶可以按照自己的需求單獨、靈活地調(diào)節(jié),并通過安裝的熱計量裝置根據(jù)各自的實際用量進行繳費,其所繳的費用通常由基礎熱費和實際用熱熱費兩部分組成。熱力公司在互聯(lián)網(wǎng)上建立了用戶用熱的信息系統(tǒng),每個用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)查詢自己個人的用熱信息。丹麥住房建設部門1996年頒布的條例要求所有建筑物安裝熱計量裝置,違反者將受處罰。通過實施供熱計量,丹麥的室內(nèi)采暖總能耗降低了50%。
3.經(jīng)驗總結
作為區(qū)域供熱領域的領先國家,丹麥擁有國際領先的綠色技術,以及低成本、高效率和高質(zhì)量區(qū)域供熱系統(tǒng)的建設經(jīng)驗,并且還培育出專業(yè)性的區(qū)域供熱產(chǎn)業(yè)。丹麥區(qū)域供熱領域的重要成就是多年積極的能源政策、系統(tǒng)化的供熱規(guī)劃以及有效監(jiān)管共同作用的結果。
(1)采取積極的能源政策
丹麥是全球利用可再生能源發(fā)展最早、成就最顯著的國家之一,政府把發(fā)展低碳經(jīng)濟置于國家戰(zhàn)略高度,并制定出一系列能源發(fā)展目標:2020年生物能源在能源結構中占36%,一半的電能來自于風能;2030年國家逐步淘汰使用化石燃料;2035年發(fā)電、供熱所需能源全部來自生物能;2050年完全淘汰化石燃料,只使用可再生能源。這意味著,到2050年丹麥的可再生能源生產(chǎn)將滿足電力、供熱、工業(yè)和交通運輸?shù)娜婺茉葱枰?/p>
根據(jù)丹麥政府2010年6月頒布的《國家可再生能源行動計劃》,明確制定了未來可再生能源的發(fā)展目標:到2020年,國內(nèi)39.8%供熱和制冷用能要來自可再生能源。此后丹麥頒布的《能源政策協(xié)議》提出支持對太陽能熱和生物質(zhì)進行區(qū)域供熱的利用。另外,能源稅、碳排放稅、歐盟的二氧化碳排放交易體系等也給相關項目帶來了足夠的發(fā)展資金。
針對建筑物節(jié)能,丹麥早在1961年就開始制定并實行了新建筑節(jié)能標準,之后建筑節(jié)能標準隨著社會的發(fā)展不斷提高。丹麥政府不僅對新建建筑有標準,而且非常注重對既有建筑的節(jié)能改造,并設有專門的政府補貼。現(xiàn)在新建建筑的供熱能耗只有1977年的25%左右。2000年,丹麥引入了被動房超低能耗建筑的概念,被動房的認證參考了德國被動房的標準和指標。此外,政府還通過建立財稅激勵機制、征收建筑采暖燃料稅、給予節(jié)能投資補貼等手段,推動降低建筑能耗工作。
(2)完善立法加強監(jiān)管
在丹麥的可持續(xù)發(fā)展進程中,立法始終扮演著一個非常重要的角色。丹麥政府于1979年通過了第一部《供熱法案》,隨后經(jīng)過多次修改,如今依然有效。首部《供熱法案》確定的主要原則有:地方政府/市政部門負責新建供熱項目的審批;地方政府/市政部門必須保證按照最佳的社會經(jīng)濟效益選擇項目;盡可能通過熱電聯(lián)產(chǎn)方式實現(xiàn)供熱;必須按照“真實成本”為消費者提供聯(lián)合供熱價格,這意味著供熱價格不得高于也不得低于實際的熱力生產(chǎn)成本。丹麥的《供熱法案》還規(guī)定了全國范圍熱力管網(wǎng)的具體區(qū)劃。在每個區(qū)劃內(nèi)部,通過丹麥供熱立法規(guī)定了具體的供熱方式。這些供熱區(qū)劃包括:分戶獨立供熱系統(tǒng);通過全國天然氣網(wǎng)提供的天然氣供熱;分散式區(qū)域供熱;集中式區(qū)域供熱。當某個建筑物的業(yè)主想要為房屋供熱,或希望對現(xiàn)有供熱單元進行改造,而且該建筑物恰好處于天然氣供熱或區(qū)域供熱區(qū)劃范圍內(nèi),該供熱系統(tǒng)就必須得到市政府的批準。當某個區(qū)域供熱公司要建設一個新的供熱設施、鋪設熱力管線或向某個新小區(qū)提供區(qū)域供熱時,也必須獲得市政管理部門的審批。審批流程通常只涉及區(qū)域供熱公司和市政當局,但也可能涉及到天然氣公司,以及單方或雙方的咨詢顧問。其主要的審批標準是社會經(jīng)濟性評估,只有展示出最佳凈社會效益的項目才能獲得優(yōu)先審批權。
(3)制定系統(tǒng)化的供熱規(guī)劃
區(qū)域供熱是一個大的系統(tǒng),具體規(guī)劃的時候,需要將供熱系統(tǒng)和其他能源系統(tǒng)結合起來,從全局層面規(guī)劃,才能優(yōu)化供熱系統(tǒng)效率。丹麥在供熱領域的應用中,著眼于規(guī)劃的整體性、熱源的靈活多樣性和設備技術的創(chuàng)新利用。具體來講,丹麥區(qū)域供熱有太陽能電鍋爐、太陽能供暖燃氣、內(nèi)燃機、熱泵等多種供熱形式,并可以根據(jù)不同地區(qū)的整體情況對這些供熱設備進行調(diào)整,還可以對熱能進行儲存,需要的時候用來供熱和制冷,這些都有助于提升整個供熱系統(tǒng)的靈活性。
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近年來,越來越多的可再生能源代替化石燃料應用于丹麥的區(qū)域供熱。2014年,丹麥約50%的區(qū)域供熱來自可再生能源(見圖11)。這些可再生能源包括生物質(zhì)、沼氣、太陽能、地熱能和可再生能源電力。目前,可再生能源在丹麥熱力供應中的比重已經(jīng)穩(wěn)居首位,超過了天然氣和煤炭。
資料來源:State of Green
圖11 丹麥區(qū)域供熱熱源結構
在丹麥,生物質(zhì)資源的利用主要包括木塊、木屑和秸稈。1993年以來,丹麥一直在增加大規(guī)模生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的建設。早期建設的大型燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)電廠也在向燃燒生物質(zhì)轉變。多年以來,生物質(zhì)一直是丹麥能源結構的重要組成部分。除了生物質(zhì),垃圾也成為區(qū)域供熱的一個重要熱源。除正?;厥找酝?,丹麥幾乎所有的垃圾都能用于能源生產(chǎn),僅有一小部分垃圾被填埋處理。通常情況下,垃圾被熱電聯(lián)產(chǎn)電廠利用,從而以較高的整體效率生產(chǎn)熱量和發(fā)電。此外,丹麥還是世界上最大的太陽能區(qū)域供熱市場。在過去的幾年里,丹麥1000平方米以上規(guī)模的太陽能供熱廠數(shù)量顯著增加。目前全球超過80%的大型太陽能區(qū)域供熱項目都位于丹麥。據(jù)丹麥能源署發(fā)布的官方報告《太陽能供熱發(fā)展策略》,到2030年,太陽能供熱將承擔丹麥15%的供熱負荷。
儲熱是丹麥區(qū)域供熱的一個重要元素。丹麥大型和小型的區(qū)域供熱系統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)廠都設有短期儲熱設施。短期儲熱解決方案的主要目的是將電力生產(chǎn)從熱電聯(lián)產(chǎn)中分離出來,讓熱電聯(lián)產(chǎn)廠依據(jù)電力需求,在不影響供熱基礎上根據(jù)電力市場價格波動合理配置熱電聯(lián)產(chǎn)。而丹麥的季節(jié)性儲熱主要應用于大規(guī)模的太陽能供熱。太陽能供熱系統(tǒng)在夏季能夠產(chǎn)出比即時需要的更多熱量,隨著冬季供熱需求達到峰值,很多大型太陽能區(qū)域供熱系統(tǒng)利用大型季節(jié)性儲熱裝置,實現(xiàn)冬天提取夏季儲存的多余熱量。在丹麥的多寧隆德,結合季節(jié)性儲熱的大型太陽能供熱系統(tǒng)覆蓋了區(qū)域供熱年需求的40%。對于丹麥的許多區(qū)域供熱系統(tǒng)而言,季節(jié)性儲熱變得尤為重要。
丹麥的大型區(qū)域供熱一般由多個局部輸配管網(wǎng)組成,各輸配管網(wǎng)之間用長輸管網(wǎng)相連。各區(qū)域供熱管線聯(lián)網(wǎng)運行,全年365天24小時供熱(夏季供應生活熱水),溫度壓力穩(wěn)定,管網(wǎng)年平均熱損失約6%。丹麥的熱力管線長度在歐盟各國的熱力管線長度排名第一,管線總長度大于3萬千米。由于地廣人稀,丹麥熱力管線基本采用直埋或架空的敷設方式,管材在生產(chǎn)過程中做預拉伸,有效降低了供熱管線出現(xiàn)故障的幾率。
在供熱計量方面,丹麥的供熱一次管網(wǎng)敷設到各家各戶,每個獨立的建筑都有屬于自己的換熱設備,用戶可以按照自己的需求單獨、靈活地調(diào)節(jié),并通過安裝的熱計量裝置根據(jù)各自的實際用量進行繳費,其所繳的費用通常由基礎熱費和實際用熱熱費兩部分組成。熱力公司在互聯(lián)網(wǎng)上建立了用戶用熱的信息系統(tǒng),每個用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)查詢自己個人的用熱信息。丹麥住房建設部門1996年頒布的條例要求所有建筑物安裝熱計量裝置,違反者將受處罰。通過實施供熱計量,丹麥的室內(nèi)采暖總能耗降低了50%。
3.經(jīng)驗總結
作為區(qū)域供熱領域的領先國家,丹麥擁有國際領先的綠色技術,以及低成本、高效率和高質(zhì)量區(qū)域供熱系統(tǒng)的建設經(jīng)驗,并且還培育出專業(yè)性的區(qū)域供熱產(chǎn)業(yè)。丹麥區(qū)域供熱領域的重要成就是多年積極的能源政策、系統(tǒng)化的供熱規(guī)劃以及有效監(jiān)管共同作用的結果。
(1)采取積極的能源政策
丹麥是全球利用可再生能源發(fā)展最早、成就最顯著的國家之一,政府把發(fā)展低碳經(jīng)濟置于國家戰(zhàn)略高度,并制定出一系列能源發(fā)展目標:2020年生物能源在能源結構中占36%,一半的電能來自于風能;2030年國家逐步淘汰使用化石燃料;2035年發(fā)電、供熱所需能源全部來自生物能;2050年完全淘汰化石燃料,只使用可再生能源。這意味著,到2050年丹麥的可再生能源生產(chǎn)將滿足電力、供熱、工業(yè)和交通運輸?shù)娜婺茉葱枰?/p>
根據(jù)丹麥政府2010年6月頒布的《國家可再生能源行動計劃》,明確制定了未來可再生能源的發(fā)展目標:到2020年,國內(nèi)39.8%供熱和制冷用能要來自可再生能源。此后丹麥頒布的《能源政策協(xié)議》提出支持對太陽能熱和生物質(zhì)進行區(qū)域供熱的利用。另外,能源稅、碳排放稅、歐盟的二氧化碳排放交易體系等也給相關項目帶來了足夠的發(fā)展資金。
針對建筑物節(jié)能,丹麥早在1961年就開始制定并實行了新建筑節(jié)能標準,之后建筑節(jié)能標準隨著社會的發(fā)展不斷提高。丹麥政府不僅對新建建筑有標準,而且非常注重對既有建筑的節(jié)能改造,并設有專門的政府補貼?,F(xiàn)在新建建筑的供熱能耗只有1977年的25%左右。2000年,丹麥引入了被動房超低能耗建筑的概念,被動房的認證參考了德國被動房的標準和指標。此外,政府還通過建立財稅激勵機制、征收建筑采暖燃料稅、給予節(jié)能投資補貼等手段,推動降低建筑能耗工作。
(2)完善立法加強監(jiān)管
在丹麥的可持續(xù)發(fā)展進程中,立法始終扮演著一個非常重要的角色。丹麥政府于1979年通過了第一部《供熱法案》,隨后經(jīng)過多次修改,如今依然有效。首部《供熱法案》確定的主要原則有:地方政府/市政部門負責新建供熱項目的審批;地方政府/市政部門必須保證按照最佳的社會經(jīng)濟效益選擇項目;盡可能通過熱電聯(lián)產(chǎn)方式實現(xiàn)供熱;必須按照“真實成本”為消費者提供聯(lián)合供熱價格,這意味著供熱價格不得高于也不得低于實際的熱力生產(chǎn)成本。丹麥的《供熱法案》還規(guī)定了全國范圍熱力管網(wǎng)的具體區(qū)劃。在每個區(qū)劃內(nèi)部,通過丹麥供熱立法規(guī)定了具體的供熱方式。這些供熱區(qū)劃包括:分戶獨立供熱系統(tǒng);通過全國天然氣網(wǎng)提供的天然氣供熱;分散式區(qū)域供熱;集中式區(qū)域供熱。當某個建筑物的業(yè)主想要為房屋供熱,或希望對現(xiàn)有供熱單元進行改造,而且該建筑物恰好處于天然氣供熱或區(qū)域供熱區(qū)劃范圍內(nèi),該供熱系統(tǒng)就必須得到市政府的批準。當某個區(qū)域供熱公司要建設一個新的供熱設施、鋪設熱力管線或向某個新小區(qū)提供區(qū)域供熱時,也必須獲得市政管理部門的審批。審批流程通常只涉及區(qū)域供熱公司和市政當局,但也可能涉及到天然氣公司,以及單方或雙方的咨詢顧問。其主要的審批標準是社會經(jīng)濟性評估,只有展示出最佳凈社會效益的項目才能獲得優(yōu)先審批權。
(3)制定系統(tǒng)化的供熱規(guī)劃
區(qū)域供熱是一個大的系統(tǒng),具體規(guī)劃的時候,需要將供熱系統(tǒng)和其他能源系統(tǒng)結合起來,從全局層面規(guī)劃,才能優(yōu)化供熱系統(tǒng)效率。丹麥在供熱領域的應用中,著眼于規(guī)劃的整體性、熱源的靈活多樣性和設備技術的創(chuàng)新利用。具體來講,丹麥區(qū)域供熱有太陽能電鍋爐、太陽能供暖燃氣、內(nèi)燃機、熱泵等多種供熱形式,并可以根據(jù)不同地區(qū)的整體情況對這些供熱設備進行調(diào)整,還可以對熱能進行儲存,需要的時候用來供熱和制冷,這些都有助于提升整個供熱系統(tǒng)的靈活性。