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能源转型万里行:户用生物质供热系统--丹麦瑞典案例考察

中国炉具网-炉具行业门户丨综合服务平台    2020-03-28    作者:何继江     来源:何继江微信公众号     浏览:656

【核心提示】

        1、农村户用供暖系统的目标是舒适性。水热系统比炉具直接供暖能够提供更好的舒适性。热水是重要需求,供热系统应当将热水考虑进来。供热系统全年使用,根据温度和天气情况自主供暖。

        2、成本和可持续性也是农村供暖要特别考虑的问题。生物质是农村最容易加工,最容易获取的能源,又是可再生的,一定要给予特别重视。

        3、“宜”什么不仅是热源的问题,没有好的供暖系统提高能效,成本问题足以让各种热源都不“宜”,对系统能效,对系统能效的技术,对储热水箱的应用等,要提高认识。

        4、中国农村建筑不能独立地考虑供暖问题,要考虑农村建筑的现代化,包括热水和电气化。

        5、农村建筑与光伏的结合有天然优势,不远的将来,光伏光热一体化的电气化农村建筑必然会出现,并很快推广。其实,已经有很多现实可用的技术了。

本文作者简介:

何继江

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任
清华大学科技与社会研究中心副主任
清华大学社会科学学院博士
清华大学能源环境经济研究所博士后
清华MBA校友能源环保协会副会长

        清华大学能源转型研究中心的能源转型万里行全球考察行动自去年7月底以来,已经持续了数月。

        近期,新冠肺炎疫情全球爆发,被迫居家办公。正好用来将前期考察报告陆续整理。今天这份材料介绍我在丹麦和瑞典考察的两个户用生物质供热系统。

        《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》明确:清洁取暖是指利用天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、清洁化燃煤(超低排放)、核能等清洁化能源,通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式,包含以降低污染物排放和能源消耗为目标的取暖全过程,涉及清洁热源、高效输配管网(热网)、节能建筑(热用户)等环节。

        这个定义的优点是很全面,缺点是很全面,很多人不知从何下手。

        有一段时间,清洁取暖被概括为“宜气则气,宜电则电”,后来发现,电太贵,天然气不但贵还供不上。于是政策打补丁说,“宜煤则煤,宜可再生则可再生,宜余热则余热”。

        “宜”字包含了丰富的辩证法,看似很有道理,但在实践中无所依从。

        至于“宜”的原则和方向,我觉得至少有两点需要明确。

        一、生物质能源的角色要强调。“宜可再生则可再生”,这其中连生物质能源都没有独立提出来,气和煤两种化石能源还要单独强调,这是不合适的。生物质供暖应当大力提倡,单独强调。

        二、农村的燃煤替代策略需要丰富。原文是‘即使农村偏远山区等暂时不能通过清洁供暖替代散烧煤供暖的,也要重点利用“洁净型煤+环保炉具”、“生物质成型燃料+专用炉具”等模式替代散烧煤’。

        原文见:北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)解读  .2018-01-24 19:38   能源局网站  http://www.gov.cn/zhengce/2018-01/24/content_5260167.htm

        这个技术路线图过于单薄。仅涉及燃料和炉具,对户用供暖系统未予提及。

        本文介绍在丹麦和瑞典考察过的两个户用供暖系统的案例,他们的共同特点是:

        1、都采用生物质燃料;
        2、都有水热系统;
        3、都有储热水箱;
        4、都是供热兼热水。

        这几个特征对于我们开展中国农村清洁供暖乃至北方城镇清洁供暖,对于新农村建设都有一些参考意义。

丹麦案例

考察地点:日德兰半岛,距离Vejlef十几公里的一个农户;
考察形式:租住该农户的airbnb两日,无意中发现锅炉房。
考察时间:2020年2月29日-3月1日。

        该农户的大宅子是个大四合院,房主拿出数个房间做airbnb。
        供暖面积约350平米,供热方式采用生物质成形颗粒锅炉烧热水供暖并提供热水。

锅炉房

        热水储罐的水温大约是46.8度。
        生物质成形颗粒是买来的,每袋15公斤。
        料斗装满大约用一星期。
        一年费用约8000丹麦克朗(与人民币几乎1:1)。费用应该算是很低的。每一百平米的供暖费用才两千多克朗,全年都使用,夏季用于供热水。
        这户是丹麦典型的一种微型区域供热,效率很高,很干净。

锅炉房里的生物质料斗

燃烧器

        燃烧器仪表的显示情况。
        风速8.7米每秒,温度6.2摄氏度。
        -8514公斤肯定是是生物质成形颗粒的消耗,不确切是多长时间的。
        加热的热水温度是60.9度,输入储热水箱,水箱水温46.8度。

储热水箱92升

波兰生产的直径8毫米的成形颗粒

        每小袋15公斤,66个小袋组成一个990公斤的大包装,共1188兹罗提,按1.79的汇率,每公斤大约2.1元。

        摘自详见www.barlinekpellets.com,中文为google的网页翻译。

        每吨木质颗粒的热量相当于790公斤煤或470升取暖油。如果按煤价每吨800元计,这种木质颗粒的价格相当于煤价的3.3倍。

        这公司还卖木屑砖。

丹麦丹佛斯公司的供热调节阀

        暖气片有调节阀,一档是保持不结冰,能耗很低,五档是最热,这样可以根据实际需要调节对热量的需求,这要求前端的锅炉和储热水箱有较好的调节能力。

        这种老房子墙很厚,保温性能很好。

        窗户和门都做了改造,双层玻璃。锅炉房的玻璃未改造,对比很明显。

        厨房、洗脸池和浴室都有热水,全年供应。

        关于燃烧器的细节图片。

丹麦行记41:生物质供暖的燃烧器之二。这个燃烧器的出力是波动性的,应该是具有较好的调节能力,因为后端的热需求在变化,燃料器与储热水箱的智能协同关系应该也有一些关键技术。

        供热系统简评:

        一、该供热系统燃烧生物质供热,是一种清洁的可持续的供热方式,对于减少碳排放也很有意义。

        二、采暖费用并不高,而且全年供热水。

        三、技术特性

        1、燃烧器的效率高。
        2、储热水箱。
        3、水暖系统。
        4、低温供暖及智能调节能力。

        这个燃烧器的出力是波动性的,因为后端的热需求在变化应该是具有较好的调节能力,燃料器与储热水箱的智能协同关系应该也有一些关键技术。

思考:中国的户用供暖

1、不能只关注燃料本身;
2、户用供热系统的升级改造很迫切;
3、建筑保温也绝不能忽视。

        再介绍一下这家的光伏和用电设施

        大四合院,2019年电费9800克朗。

        电气化程度很高,最耗电的估计是集成式电炉和烤箱,此外还有冰箱、洗碗机、干衣机、电视等。

        插座和瑞典略有不同,插口也是欧标,但不是凹坑式

        房屋建设使用大量木材。不但有低碳和可持续的优点。还有费用不贵、易于维修等优点。

        小温室内正在育苗。

        院子门口有两个垃圾桶,垃圾分四类。

        8年前安装的光伏。自发自用,余电上网。

        主人给我看逆变器数据。

        冬天发电量很少,夏天的发电量有时能达到用电量的一半左右。这家2019年全年电费9800丹麦克朗,相比于全年8000克朗的供热费用,电费开支大。

        房子这么多,还有很多屋顶闲置,光伏便宜到一定程度,扩建光伏的可能性很大。

瑞典案例

考察地点:瑞典中部韦斯特罗斯市东郊约五公里的一处农户;

考察形式:路过看到其房顶上的光伏,前去考察,主人主动介绍其生物质供热情况。

考察时间:2010年10月20日。

        这是供暖的宅子,一个大家族,三个家庭的若干幢房子。

        装光伏的是车棚和设备间,烟囱处即是锅炉房,这里制热水,用管道送到几十米远的住房。

        我看到这处光伏,敲开了房主的门,请教光伏的事,他不但详细地介绍了他的屋顶光伏,还热情地带我去参观他的生物质供热的锅炉房。很多人说瑞典人高冷,但我考察能源时,遇到很多热情的瑞典人。从房主的短袖可以看出,供暖效果真不错哩。

        2019年度(截止10月19日)光伏总发量2.31万千瓦时,其中自用9190千瓦时,自用占比40%。

        2019年度(截止10月19日)消费电力1.946万千瓦时,其中光伏自发电占比47%。

        光伏是5月份才装的,光伏发电总量已经大于其用电量,到2020年,光伏发电量将高出用电量更多

        这个软件显示月度自发自用情况,这功能很好

        逆变器及相关设备

        sloaredge的逆变器。在瑞典,我考察过的户用逆变器都是solaredge的

主人向我展示他的供热系统

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