2024內蒙古低碳供暖

逐步淘汰內蒙古供熱行業(yè)的化石燃料是實現(xiàn)中央政府氣候目標的一個必要條件。為實現(xiàn)中國2030年碳達2060年碳中和的國家目標（“30/60目標”），各省和各行各業(yè)的能源系統(tǒng)必須從化石燃料轉向廣泛分布在中國的氣候治理體系下，省級政府在很大程度上能夠自主制定和實施政策。各省對實現(xiàn)中央政府制定的氣候目標負有最終責任。內蒙古與氣候變化及減排相關的主要省級政策是《內蒙古自治區(qū)“十四五”應對氣候變化規(guī)劃》，其中要求推廣一系列“清潔取暖”技術和燃料。然而，公共政策文件中對清潔取暖的定義包括一系列燃料和技術，其中包括基于化石燃料的技術，其減排潛力各不相同。推廣這類技術會導致碳鎖定并推遲可再生30/60目標的實現(xiàn)。放供暖。最適合供暖的脫碳技術因地區(qū)而異，并取決于具體情況，如可用能源、氣候條件/用熱需求和現(xiàn)有的2010年以來，內蒙古啟動了基于我而且缺乏以熱泵和組合式系統(tǒng)為重點的項目。30/60目標，必須考慮技術的減排潛力以及技術和基礎設施的壽命和實現(xiàn)完全脫碳的潛力。為使內導 背景和目 內蒙古供暖現(xiàn)狀簡要概 城市地 農村地 國家和地方低碳供暖規(guī) 國家計 省級計 可持續(xù)供暖：技術方案比 基于關鍵標準的比 脫碳方 根據(jù)標準和當?shù)啬茉纯捎眯栽u價低碳技術方 城市和農村地區(qū)的潛在技術部 近期進展和差距確 內蒙古近期和正在實施的低碳供暖計 主要結 未來研究需 圖 圖 左：內蒙古集中供暖總樓面面積。右：按熱源劃分的市轄區(qū)和縣（旗、自治旗）樓面面積相對份 圖 內蒙古部分供暖技術的前期建設成本。估計數(shù)包括安裝成 圖 內蒙古部分供暖技術的年度運行成 圖 表 《內蒙古自治區(qū)“十四五”應對氣候變化規(guī)劃》中與供暖相關的目標和指標的非全面概 表 脫碳供暖技術概 表 內蒙古清潔取暖項 中國提出了2030年碳達峰和2060（30/60目標（區(qū)、市），因此各省將在實現(xiàn)目標的過程中發(fā)揮關鍵作用。在中國的氣候治理體系中，各省對實現(xiàn)氣候目標負有最終責任，并在很大程度上能夠自主制定和實施政策（ilsson、mituramochi，2021）。從長遠來看，為實現(xiàn)碳中和，將需要所有行業(yè)大幅減排（Shukla等，2022）。20002017年期間，200%17%-21%左右（Li、Qiu和6個月的平0C-40C（亞行，2017）內蒙古在建筑行業(yè)減排方面既面臨挑戰(zhàn)，又面臨機遇。為實現(xiàn)2060年碳中和的長期目標，必須從根本上能源棄用量高企不下（Wang等，2020）。內蒙古供熱行業(yè)的轉型之路可以采取多種形式，利用各種技術組合，對其他行業(yè)（特別是電力行業(yè)）產(chǎn)生不同的影響。一些適用于寒冷氣候、基于可再生能源的空間供暖技術已投入商用；與此同時，其他技術還在不最適宜的技術組合將取決于各種具體情況，如可再生能源以及現(xiàn)有基礎設施和建筑物的類型，而且可能在城市和農村地區(qū)有所不同。30/60目標的潛在路徑。我（（ChangZhu和Shang2017（Shao、ZhengJin，2020）（Li等，2021）（Zhang等，2021），但本研究的范圍僅限于供暖方面。12的排放量（即燃料燃燒在現(xiàn)場直接產(chǎn)生的二氧化碳排放量20006.68201720.4億噸二氧化碳當量，約占17%-21%GDP增長、人口增長、人均居住面積增加、城市化和能270kWh/m2）（Huo等，2019）。高能源強度，再加上煤炭是自治區(qū)供暖使用的主要燃料，導致煤炭消20062010年期間增加了一倍多（200632.3201087.1億噸標準煤）（Huo等，2021）。住宅行業(yè)的二氧化碳排放量位列第二，僅次于工業(yè)部門。位于北方的內蒙古是中國最大的工業(yè)基地，因此工業(yè)排放量很高，2017年二氧化碳排放量（1.35億噸二氧化碳）63%（ang、LiZhao，2021201712%（2600萬噸二氧化碳）（1）。近年來，內蒙古城市人口穩(wěn)定增長，從200042%202067%（內蒙古自治區(qū)統(tǒng)計局，大和提高，2011201812%（3），現(xiàn)已在內蒙古城市范圍內廣泛普及；目前，2269個縣（旗、自治旗）均建有完備的集中供暖系統(tǒng)，2017縣（旗、自治旗）的86%（Zhang等，2019）。大多數(shù)集中供暖系統(tǒng)以燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)為主。未接入集中供暖系統(tǒng)的建服務（99%），3所示。 按熱源劃分的市轄區(qū)和縣（旗、自治旗）熱電聯(lián) 燃煤鍋爐 熱泵 生物質2019年，內蒙古農村人口約占總人口的33%（內蒙古自治區(qū)統(tǒng)計局，2021），由于城市化水平提高，農分（80%）（Zhang，2017）。（Zhang等，2019；Wang等，2020）。燃燒原煤取暖是造成二氧化碳排放和空氣污染的主要因素，冬季情況尤為嚴重。與夏季相比，冬季的空氣質量通常更差，而夏季用熱需求較少或不需要用熱（Wang等，2020）。案（2節(jié)），但低建設成本和易于安裝使電阻式取暖器成為首選（Wang等，2020）。中國的氣候治理體系與本國其他政策領域的結構類似，授予下級政府很大權力。至于其他政策領域，氣候（ilssonmituramochi，2021）。不過，國家政策設定了界限并提供了總體方向，所以對省級政策有很大影響。2000年以來，由于用熱需求不斷增加，空氣污染日益嚴重，清潔取暖已成為中國政策制定中一個日益受到關注的領域。2013年，《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》首次納入可再生能源供暖的量化指標。2015年出臺的電采暖政策旨在通過用電采暖取代原煤燃燒，解決主要在農村地區(qū)使用的低效高污染燃煤鍋2015年發(fā)布了《煤炭清潔高效利用行動計劃（2015-2020年）》，禁止使用高灰分和高硫分的煤炭。20162016—2020年，1.3億噸標煤（Wang等，2020）。（2017—2021年1、天然氣、工業(yè)余熱、地熱能、生物質、太陽能、電和核能。盡管這一定義仍包括化石能源，但可再生能源首次被確定為清潔取暖的主要來源，而不是像先前的政策那樣起輔助作用。該政策還設定了量化目標：2019年清潔取暖率達到50%202170%（Xiongassan，2022）。北方地區(qū)已超額完成2021202273.6（ue2023（100%（80%）及農村地區(qū)（60%）的最低清潔取暖率。該規(guī)劃規(guī)定，各地區(qū)必須立足本地資源稟賦和現(xiàn)有基礎設施等條件制定自己的供暖計劃（Zhang等，2019）。2021而是氣候變化，表明中國正在轉變方向，將可再生能源供暖作為實現(xiàn)氣候目標的關鍵戰(zhàn)略（XiongHassan，為根據(jù)《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017—2021年）》實現(xiàn)較低的供熱煤耗，中國北方地區(qū)的一些地方政府制定了“煤改電”和“煤改氣”目標（Huang、FanFurbo，2019）。這些地方政府不太重視對可再生能2017年全國天然氣短缺，天然氣價格飆升。202111月，內蒙古政府發(fā)布了《內蒙古自治區(qū)“十四五”應對氣1概述了《內蒙古自治區(qū)“十四五”應對氣候變化規(guī)劃》中與供熱行業(yè)相關的目標和指標，細分如下：/或建筑行業(yè)相關的目標和指標。在后一類中，熱力供應和需求都被表能源行業(yè)（與供暖相關202522025752019）/因地制宜推進天然氣、電力和可再生能源供暖，繼續(xù)做好工業(yè)余熱集中供熱加大供熱管網(wǎng)建設和改造力度，實現(xiàn)多熱源互聯(lián)互通%%（Zhang等，2019）和（Tang等，2021）都預見熱電聯(lián)產(chǎn)以及其他技術貢獻將在向清潔取暖轉型過程中發(fā)揮很大作用。然而，這些研究并不限于該行業(yè)的完全脫碳，而是政府對清潔取暖的定義1。即使該規(guī)劃著眼于一個1.5C的目標：22可持續(xù)供暖：技術方案比較｜內蒙古低碳供暖內蒙古低碳供暖｜2暖組合和路徑主要側重于實現(xiàn)清潔取暖，包括“清潔煤”和天然氣等化石燃料（Tang等，2021）（Zhang等，2030/2060目標相適應的路徑，我們評估技術可以在多大12的排放量，但不考慮特定技術的生命周期排放量。/（COH建造和運營工廠的平均年成本。由于資料限制，我們無法提供所有技術的相關數(shù)據(jù)。在這種情況下，數(shù)據(jù)是指世界其他地區(qū)的成本，而非中國的特定成本。技術的選擇基于分析極寒氣候下的低碳供暖技術的現(xiàn)有文獻（ilsson等，2022）。我們按照主要能源載體（即電、可再生能源的直接利用、組合式系統(tǒng)及其他）對其進行分組。因此，我們只討論基于非化石能源載體的供暖技術。事實上，如果利用化石燃料進行發(fā)電，則電采暖技術可能間接利用化石燃料，但也可能通過確保電力來自清潔能源使該技術完全脫碳，從而將其納入討論范圍內。相反，我們排除了那些本質上依賴化石燃料并因此可能導致化石鎖定效應的技術。技術的選擇和比較見表2。關于技術的更詳細技術說明見（Nilsson等，2022）/100%初始投資~1,000元（Zhou等，2021）~2,300元（城市）和平準化供暖成本100%（COP）1.9-1（Eichhammer等，均）（Zhou等，2021）~2,000元（城市），平準化供暖成本100%3-2.7-（Eichhammer初始投資（1350-2200/kWth）運行成本平準化供暖成本//100%初始投資/千瓦時0.18/千瓦時（Shah、Aye和0.25千瓦時運行成本平準化供暖成本：0.53歐（Nilsson75-85%janowski（Zhang平準化供暖成本運行成本-平準化供暖成本內蒙古的可再生能源分布廣泛，既適合推行電氣化，也適合直接利用可再生熱能。內蒙古是中國變化無常的可再生能源（即風能和太陽能）最豐富的省份之一yllyvirtaZhang，2022）。就陸上風能而言，內蒙古的儲量居全國首位（自治區(qū)西部儲量最大）202027億千瓦（ang等，2022）。就光伏發(fā)電潛力而言，內蒙古在各省份中排名第二（同樣是自治區(qū)西部潛力最大），僅次于新疆。在各省份中，內蒙古在擴大可再生能源裝機規(guī)模方面制定了最高的“十四五”規(guī)劃目標，即到2030年，50%（彭博新聞社，2022；MyllyvirtaZhang，2022）。2019年，非化石能源在14%（Downie，2021）。能效更高的供暖技術將減輕電力行業(yè)的壓力，同時減少排放。電采暖技術的能效越高，在電力供應仍處于2列出的電氣化技術（2.7-4.5（100-取決于環(huán)境溫度）100%。因此，改用熱泵可以顯著節(jié)能。熱泵能夠在極寒氣候下運行，但隨著環(huán)境溫度降低，效率也會下降。太陽能輔助熱泵提供了最高的環(huán)境和經(jīng)濟效益（Lin等，2022）。通過使用綠氫進行間接電氣化不具有經(jīng)濟可行性。使用綠氫供暖是一種間接電氣化技術，因為綠氫的生產(chǎn)依賴于清潔電力。從技術上講，使用綠氫供暖可以提供零碳熱量，但包括綠氫的生產(chǎn)及其運輸和分配在內的整個過程的總能效較低，因此在經(jīng)濟上并不可行。先前的研究表明，即使在能夠生產(chǎn)低成本清潔電力的地區(qū)，相2綠氫的平準化供暖成本顯著高于本研究中討論的其他技術。沒有足夠的公開研究和/有限的現(xiàn)有研究表明，可用資源溫度低，最適合農業(yè)（Liu等，2021）。盡管地熱也可以向集中供暖管網(wǎng)提供零碳熱量，但內蒙古關于這些資源的可用信息不足，需要進一步調查。內蒙古還有豐富的生物質能資源可用于供熱，主要來自牲畜排泄物、秸稈和樹枝（Zhang等，2019）。作222太瓦時。然而，很大一部分生物質已經(jīng)用于造紙業(yè)。同一項20256-10%。生物質原料的運輸成本很高，應就地使5-8%的供熱需求。括鋼鐵、水泥、焦化和石油以及化工（Zhang等，2019）2025年，工業(yè)余熱供熱約占集中供暖熱量的4-5%。最實用、最高效的余熱利用方式是將其輸入當?shù)丶泄┡芫W(wǎng)。因此，工業(yè)余熱最適合在工廠附（投資）和運行成本。僅僅比較前期成本會產(chǎn)生偏差，因為運行成本對整體競爭力有很大影響，而且不同技術之間的差異很大。各種供暖技術的能效水平迥異，再加上能源價格波動，可能會導致運行成本出現(xiàn)很大差異。因此，比較前期成本和運行成本的最有效方法是使用平準化供暖成本COH），因為該指標考慮了技術生命周期內的前期成本、維護成本及燃料成本。但由于本研究中討論的技術的平準化供暖成本估計值尚未在內蒙古或中國的文獻中公開，我們無法將其作為一個指標進行比較。45顯示了內蒙古空高能效，相較于天然氣等其他基于化石燃料的技術更具成本競爭力（Zhou等，2021）。我們沒有估算地源熱泵的運行成本，但由于地源熱泵的效率更高且耗電量更少，預計其運行成本會比空氣源熱泵更低（表2）。當而且能效普遍更低（Zhou等，2021）。因此，降低農村地區(qū)的建設成本可能成為一項政策挑戰(zhàn)（例如，通過城城 農城城 農對天然氣的新投資可能會鎖定化石燃料，而且沒有必要，因為還有其他選擇?！秲让晒抛灾螀^(qū)“十四五”2060年之后，按計劃，屆時將實現(xiàn)碳中和。為遵守《巴黎協(xié)定》，對熱電聯(lián)產(chǎn)的投資必須符合在長期內向完全脫碳的整體過（aquadt和Kachi2021但投資于上游天然氣生產(chǎn)和天然氣基礎設施可能會鎖定化石天然氣的使用，而投資于天然氣發(fā)電可能會優(yōu)先考慮這類發(fā)電，導致推遲可再生能源電力的發(fā)展（aquadtKachi，2021）。此外，天然氣生產(chǎn)過程中的甲烷泄漏有可能抵消二氧化碳減排成果?？紤]到已投入商用的供暖技術不會將化石燃料鎖定在系統(tǒng)中（即電和太陽能供暖），并且可以整合到集中供暖系統(tǒng)中，因此改用天然氣供暖系統(tǒng)似乎沒有必要而且存在風險。收入水平較低，能源價格波動較大（Huang、FanFurbo，2019；Xie等，2022）。近年來在清潔取暖方面取和Ge，2023）。因此，即使不考慮氣候因素，高效的電供暖也被視為清潔取暖的最有利路徑，而天然氣或清高能效的供暖技術為農村居民顯著減少能源需求和降低運行供暖成本提供了機會。目前，農村居民的運行供暖成本高于城市居民。在內蒙古農村地區(qū)，家庭通常未接入集中供熱網(wǎng)絡，廣泛使用的燃煤鍋爐可以由電供進而導致能源成本高企。此外，除非供應清潔電力，否則電阻式取暖可能不會促成減排（ang等，2020）。而熱泵的能效則明顯更高，并可以顯著節(jié)能。由于農村地區(qū)的運行成本普遍較高，更節(jié)能的技術可以減輕當?shù)鼐用袢∨慕?jīng)濟負擔。太陽熱能可能特別適用于已有集中供暖管網(wǎng)的農村地區(qū)。冬季豐富的太陽能資源也使太陽能與熱泵組合式系統(tǒng)具有吸引力。（Zhang，2017）發(fā)現(xiàn)，這類系統(tǒng)能夠以更低的運行成本提供零排放熱量，構建更安全的供暖系統(tǒng)（需要更少人力）8，并且提高空氣質量，從而帶來社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。內蒙古的一些農村社區(qū)建太陽能集中供熱變得更有吸引力（2019）。這為農村地區(qū)提供了一個機會，使其能夠跨越任何使用過渡性燃料的階段，直接實現(xiàn)深度減排。內蒙古低碳供暖內蒙古低碳供暖｜333近期進展和差距確定｜2節(jié)中的研究結果，我們總結了內蒙古先前和正在實施的供暖計劃，這些計劃基于能夠完全脫碳的/2010103所示。/（大型（龍源電力集團股份有限公司（大型包頭旭宸太陽能光熱供暖（大型2018201820182018通過研究已確定的低碳供暖項目的時間表，我們發(fā)現(xiàn)，20102018年期間啟動的項目數(shù)量較多，而最個項目中有六個采用這項技術），2022年率先啟動。

2012 內蒙古已成功實施了幾個太陽能集中供熱項目，但近年來未啟動新項目。內蒙古包頭市于20102016夏季余熱用于酒店、游泳池和溫泉供暖，而燃氣和電鍋爐則用作供暖季節(jié)的備用供熱設備（pp，2020）。至2018年前。除減少排放外，太陽能集中供熱項目還帶來了一些積極成果，如降低運行成本和在制造業(yè)創(chuàng)造就業(yè)機會。盡管如此，從公開資料來看，目前未實施其他太陽熱能項目。20122013年啟動了兩個此類項目，使用大型電阻式取暖裝置。電阻式取暖項目的經(jīng)驗表明，如果發(fā)電基于化石燃料，則波動的化石燃料價格會表現(xiàn)出一定的脆弱性：呼和浩特風電項目2013）化，其產(chǎn)能被下調。相反，其部分產(chǎn)能被熱電聯(lián)產(chǎn)廠和垃圾焚燒廠的余熱所替代ustainia，2019）。通過應用能效更高的電采暖技術，即熱泵，可以降低這種敏感度。僅確定了一個熱泵項目，該項目去年剛啟動。幾個潛在原因可以解釋為何沒有及早部署熱泵，例如前期成本高，極寒氣候下功能不佳。然而，近年來隨著技術發(fā)展，熱泵在寒冷氣候下的運行性能顯著改善。暖項目的經(jīng)驗和知識或許對測試尚未在自治區(qū)試水的組合式系統(tǒng)具有寶貴價值。然而，在全國范圍內，自21SAHP（太陽能輔助熱泵）項目（Lin2022）。盡管內蒙古所在的西北部等地-電組合式系統(tǒng)的試點示范。雖然太陽熱能在內蒙古具有巨大潛力，并已顯示熱和生物質而言，這些都是更成熟的技術，因此不太需要進行示范。此外，如第2.2.1節(jié)所述，預計工業(yè)余熱44主要結論｜內蒙古低碳供暖內蒙古低碳供暖｜4內蒙古仍然存在可再生能源發(fā)電的棄用問題。由于輸電基礎設施有限、需求變化以及燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)的基載電力不靈活等一系列問題，內蒙古可再生能源發(fā)電容量快速擴張，導致2014年后棄用量增加（Zheng、ennessyLi，2019）。盡管有所改善，但大量可再生能源電力仍被棄用。熱力和電力行業(yè)脫鉤可以進一步促進可再生能源整合，并減少棄用量。通過使用熱電聯(lián)產(chǎn)作為基荷，電力和熱力行業(yè)的互連對可再生能