“双碳”目标下供热低碳替代技术路线图研究

“双碳”目标下供热低碳替代技术路线图研究 版权说明 版权归自然资源保护协会与北京计科能源新技术有限公司所有。本报告免费下载，转载或引用请注明来源，不得用于任何形式的商业牟利。如有违反，我们保留依法追究其法律责任的权利。 课题组成员 自然资源保护协会：黄辉、吴婧涵、王杨北京计科能源新技术有限公司：蔺一、李晖、车阳、于颖、高晓彤 自然资源保护协会（NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于1970年。NRDC拥有700多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代中起在中国开展环保工作，中国项目现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。 计 科 能 源 北京计科能源新技术有限公司（Beijing Jike Energy New Tech Co., Ltd）成立于1992年，系国家发展和改革委员会能源研究所全资公司，属国家高新技术企业。自成立以来，公司始终专注于能源研究与系统建设领域，业务范畴涵盖能源政策咨询、能源发展战略规划、高耗能行业节能减排、新能源及城市节能减排发展规划等领域的研究与咨询，并提供能源相关领域的调研、管理、评估及评价等专业服务。公司与联合国开发计划署（UNDP）、世界银行/全球环境基金（GEF）、可再生能源和能源效率合作伙伴等国际组织保持长期紧密合作关系，多次承担相关课题研究任务，具备丰富的国际项目合作经验。 所使用的方正字体由方正电子免费公益授权封面图片：西安市原点红木家具博览城空气源热泵项目｜图源：Wang Yang/NRDC 目录 前言.......................................................................................................................................1第一章我国热力生产和消费现状................................................................................41.1热力生产......................................................................................................41.2热力消费......................................................................................................41.3我国全口径终端热力消费量现状.............................................................5第二章国际供热转型现状及趋势................................................................................82.1国际供热转型战略与发展目标进展.........................................................82.2国际供热转型政策与措施进展.................................................................82.3国际供热转型发展趋势.............................................................................92.4国际供热转型政策机制先进经验总结.....................................................9第三章不同情景的全口径热力需求量展望..............................................................103.1建筑领域全口径热力需求.........................................................................113.2工业领域全口径热力需求........................................................................123.3全口径热力需求总量展望........................................................................12第四章我国低碳供热替代关键技术发展趋势研究..................................................14第五章低碳供热技术替代发展路径研究...................................................................175.1建筑领域低碳替代路径............................................................................195.2工业供热领域低碳替代路径...................................................................225.3供热低碳替代的重点行动.......................................................................23第六章我国供热领域低碳发展面临的问题与挑战.................................................25第七章建议...................................................................................................................277.1行政层面....................................................................................................277.2措施层面....................................................................................................28附录1：专栏......................................................................................................................30附录2：参考文献.............................................................................................................33 前言 推进供热低碳转型，既与民生改善密切相关，亦是能源低碳转型的重点领域。当前，我国全口径热力能源消费量占全国终端能源消费总量的比例已超50%；未来，随着城镇化率提升及南方取暖需求的快速释放，热力需求将进一步增长。然而，我国热力生产与消费对化石能源依赖度极高，化石能源供热占比超90%，是碳排放的主要来源之一。因此，供热行业作为实现“双碳”目标进程中碳减排的关键领域，其绿色低碳发展问题亟待重点破解。 近年来，在清洁能源技术持续进步与相关政策协同推动的双重作用下，电采暖、生物质能源、热泵、太阳能等清洁能源供热方式的应用范围逐步拓展。但就供热行业低碳转型进程而言，仍面临诸多突出挑战，部分地区供热技术路线缺乏明确指引，低碳转型的经济性优势尚未充分显现，供热系统源荷匹配存在结构性失衡，工业领域供热的低碳替代面临较高技术门槛与实施难度，热价形成机制亦有待进一步完善。亟需通过强化顶层设计、明确低碳转型的目标导向与实施路径、健全市场化激励机制及系统加强基础能力建设等综合举措，推动供热领域低碳发展迈向高质量阶段。 基于此，本报告在系统分析我国热力生产与消费现状及趋势、借鉴国际供热转型路径设计与政策措施经验的基础上，开展了以下研究工作：其一，测算并分析2020—2060年不同供需情景下，建筑与工业领域终端热力的能源需求水平及应用构成变化趋势；其二，从技术经济性视角，分类研究太阳能热利用、生物质能供热、地热能和热泵、核电供热、电储热、氢能供热、热网及用户侧节能降碳等关键低碳替代技术的现状与发展趋势；其三，在上述研究基础上，针对民用热水、建筑供暖制冷、工业供热三大类型，提出未来分阶段的供热低碳替代路径与重点行动建议，并编制形成《“双碳”目标下供热低碳替代技术路线图研究》，见图1；其四，结合我国供热领域低碳发展面临的问题与挑战，提出供热低碳转型发展的相关建议。 如图1所示，在“双碳”目标导向下，我国热力供应领域呈现多维度的低碳转型特征。能源需求总量方面，呈“先升后降”态势，预计2025年左右进入峰值平台期（约23亿吨标煤），2060年降至12亿吨标煤左右（较峰值下降约46%），产业结构优化、人口变化及节能建筑推广等为主要驱动因素。能源结构维度，化石能源需求量大幅缩减，2060年降至1.1亿吨标煤（占比9%，较峰值下降约93%）；可再生能源供热需求增长显著，2060年较2025年增加1.29亿吨标煤；氢能供热自2030年后快速提升，2060年需求量达0.85亿吨标煤（2030—2060年年均增长率超30%），成为新增能源需求的关键部分。终端需求构成上，工业长期为热力消费核心板块，2060年占比仍超六成；建筑供暖制冷需求逐步下降，民用热水需求呈小幅增长态势。碳排放领域，通过加大节能技术与低碳供热技术推广，热力碳排放将在2025年左右进入峰值平台期，随后总体呈现逐渐下降趋势。2060年有望形成以电供热、余热利用、可再生能源供热为核心的绿色热力生产体系，推动碳排放强度较峰值大幅下降约94%，为我国“双碳”目标实现提供重要支撑。 第一章 我国热力生产和消费现状1 1.1热力生产 我国热力生产现状和趋势主要表现为：⑴商品化热力能源消费量快速增长。2012年至2021年，商品化热力能源消费量年均增长率8.5%。⑵热力生产仍高度依赖化石能源。2021年热力生产消费化石能源占比高达97.2%，低碳转型任务艰巨。⑶余热已成为热力供应的重要来源之一。2021年热力回收量4277万吨标煤，终端热力消费量占比达17.7%。⑷热水是集中供热的主要热力产品。2022年热水和蒸汽的占比分别为85.3%和14.7%，热水供热量增长速度高于蒸汽供热量。⑸供热行业低碳转型任务艰巨。可再生能源供热尚处于起步阶段，化石能源仍占绝对主导地位。 我国可再生能源供热现状和趋势主要表现为：⑴可再生能源供热应用规模不断扩大。供热规模不断增长，应用范围从最初的民用热水和建筑供暖逐步拓展到全供热制冷领域。⑵可再生能源已成为一些城市供暖的重要能源供应来源。山东、河北、陕西等地区以可再生能源供热为主的城市案例表明，可再生能源已具备作为资源丰富地区集中供暖主要能源的技术市场条件。⑶可再生能源供热技术发展迅速。多种成熟的供热技术已具备大范围推广条件，从户用系统逐渐发展至大规模商业化应用系统，从单一能源逐渐发展至多能互补系统。⑷可再生能源供热技术具有越来越强的市场竞争力。太阳能热水系统、地源热泵等具有市场竞争力，生物质热电联产和锅炉供热、太阳能供暖、中深层地热等在现有补