到2020年,丹麥大約有一半的用電量將由風力發(fā)電提供,鑒于此,丹麥將更加重視區(qū)域供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性,如充分利用儲熱等,以支持提高風力發(fā)電在能源系統(tǒng)所占的比例。有丹麥學者提出,未來的第四代區(qū)域供熱技術(shù)將完全摒棄化石燃料,形成分布式智能能源網(wǎng)。如圖12所示,第四代區(qū)域供熱的重點是能源效率、靈活性、所有可用的可再生能源以及余熱資源的集成。
資料來源:奧爾堡大學和丹麥丹佛斯區(qū)域能源部
圖12 丹麥區(qū)域供熱網(wǎng)發(fā)展進程
(二)德國
1.能源概況
德國自然資源貧乏,在原料供應和能源方面很大程度上依賴進口。上世紀70年代,德國能源進口量占能源需求總量的50%左右,現(xiàn)在則已超過70%。1973年發(fā)生的世界第一次石油危機使德國人深切體驗到本國對化石資源的依賴。危機過后,德國相繼通過了一系列法律并實施了大量能效措施,制定了到2020年將一次能源消費量降低20%的目標,并在2014年12月通過了相應的《國家能效行動計劃》。
提高能效與發(fā)展可再生能源共同構(gòu)成了德國能源轉(zhuǎn)型的兩大支柱,并取得了可觀的成效。德國能源生產(chǎn)率在1990~2015年間提高了63%,每吉焦耳能量的產(chǎn)值從128.8歐元增至205.5歐元;能源需求自1990年起開始回落,國內(nèi)生產(chǎn)總值卻大幅增加(見圖13);工業(yè)所需的能源減少了10%以上,其經(jīng)濟生產(chǎn)力卻翻了一番。
資料來源:德國外交部
圖13 德國經(jīng)濟增長和能源消耗變化趨勢
2.供熱歷史與現(xiàn)狀
德國的供熱分為集中供熱和獨立供熱。德國集中供熱系統(tǒng)是在二戰(zhàn)后發(fā)展起來的。受當時不同政治制度的影響,西德的熱電廠把提高效率放在首位,集中供暖占供熱系統(tǒng)的9%,居住密度比較高的高層住宅基本都采用集中供暖;東德繼承了前蘇聯(lián)的發(fā)展思路,大力發(fā)展集中供熱,并把減少投資放在首位,集中供暖占供熱系統(tǒng)的30%。如今德國集中供熱僅占全部供熱系統(tǒng)的12%左右,雖然占比不大,卻很發(fā)達。集中供暖的熱源為區(qū)域能源網(wǎng)絡的熱電廠和調(diào)峰鍋爐、獨立供暖鍋爐。其中熱電聯(lián)產(chǎn)占集中供暖系統(tǒng)的60%,把通過吸收太陽能得到的熱量作為調(diào)峰鍋爐和獨立供暖鍋爐的熱量補充。
德國是歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)裝機容量最大的國家。世界第一次石油危機爆發(fā)之前,德國熱電聯(lián)產(chǎn)全部使用煤炭,危機爆發(fā)后,德國開始探索天然氣和生物質(zhì)能作為熱電聯(lián)產(chǎn)的來源。目前,德國主要采用天然氣和燃油,配合少量的電、煤炭和可再生能源進行熱電聯(lián)產(chǎn)。熱力生產(chǎn)企業(yè)往往非常注重生產(chǎn)效率。首先是控制鍋爐大小,現(xiàn)代的鍋爐可以精確控制燃料和空氣的混合比例,使燃料充分燃燒,減少因燃燒不完全而產(chǎn)生的有害氣體;其次還要改良控制系統(tǒng),通過合理設計煙道、回收預熱等措施,以提高能源利用效率。
如今,德國集中供熱系統(tǒng)依舊發(fā)達,但家庭獨立供熱的比例正在逐年上升。在德國,一戶或幾戶使用一個鍋爐進行供熱,城市里許多樓房的地下室設有天然氣鍋爐,負責全樓的供暖和熱水供應。德國大多數(shù)家庭采用天然氣、燃油等方式供熱,還有少量住宅用電或煤等方式采暖。近年來,太陽能、風能等可再生能源逐漸應用到獨立供熱領域,化石能源在建筑熱源中的占比正在削減。2015年,德國既有建筑熱源中天然氣占80%,燃油占11%,其余種類相加不足一成;而新建建筑熱源結(jié)構(gòu)最主要的變化在于天然氣消費比例大幅降低,降至51%,燃油比例降至2%,代替天然氣和燃油的是地源熱泵以及集中供暖,占比分別達到30%和8%。
供熱計量方面,兩德統(tǒng)一后,從1991年開始德國對既有住宅建筑開展大范圍的綜合改造,其目的之一就是降低建筑能耗,如改造樓內(nèi)采暖系統(tǒng)、安裝新的散熱器和自動溫控閥進行溫度調(diào)節(jié)、增加電子式熱分配器進行供熱計量。1994年德國集中供暖開始全面實現(xiàn)分戶熱計量收費。實施供熱計量的住宅,供暖和熱水供應能耗大幅減少。
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到2020年,丹麥大約有一半的用電量將由風力發(fā)電提供,鑒于此,丹麥將更加重視區(qū)域供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性,如充分利用儲熱等,以支持提高風力發(fā)電在能源系統(tǒng)所占的比例。有丹麥學者提出,未來的第四代區(qū)域供熱技術(shù)將完全摒棄化石燃料,形成分布式智能能源網(wǎng)。如圖12所示,第四代區(qū)域供熱的重點是能源效率、靈活性、所有可用的可再生能源以及余熱資源的集成。
資料來源:奧爾堡大學和丹麥丹佛斯區(qū)域能源部
圖12 丹麥區(qū)域供熱網(wǎng)發(fā)展進程
(二)德國
1.能源概況
德國自然資源貧乏,在原料供應和能源方面很大程度上依賴進口。上世紀70年代,德國能源進口量占能源需求總量的50%左右,現(xiàn)在則已超過70%。1973年發(fā)生的世界第一次石油危機使德國人深切體驗到本國對化石資源的依賴。危機過后,德國相繼通過了一系列法律并實施了大量能效措施,制定了到2020年將一次能源消費量降低20%的目標,并在2014年12月通過了相應的《國家能效行動計劃》。
提高能效與發(fā)展可再生能源共同構(gòu)成了德國能源轉(zhuǎn)型的兩大支柱,并取得了可觀的成效。德國能源生產(chǎn)率在1990~2015年間提高了63%,每吉焦耳能量的產(chǎn)值從128.8歐元增至205.5歐元;能源需求自1990年起開始回落,國內(nèi)生產(chǎn)總值卻大幅增加(見圖13);工業(yè)所需的能源減少了10%以上,其經(jīng)濟生產(chǎn)力卻翻了一番。
資料來源:德國外交部
圖13 德國經(jīng)濟增長和能源消耗變化趨勢
2.供熱歷史與現(xiàn)狀
德國的供熱分為集中供熱和獨立供熱。德國集中供熱系統(tǒng)是在二戰(zhàn)后發(fā)展起來的。受當時不同政治制度的影響,西德的熱電廠把提高效率放在首位,集中供暖占供熱系統(tǒng)的9%,居住密度比較高的高層住宅基本都采用集中供暖;東德繼承了前蘇聯(lián)的發(fā)展思路,大力發(fā)展集中供熱,并把減少投資放在首位,集中供暖占供熱系統(tǒng)的30%。如今德國集中供熱僅占全部供熱系統(tǒng)的12%左右,雖然占比不大,卻很發(fā)達。集中供暖的熱源為區(qū)域能源網(wǎng)絡的熱電廠和調(diào)峰鍋爐、獨立供暖鍋爐。其中熱電聯(lián)產(chǎn)占集中供暖系統(tǒng)的60%,把通過吸收太陽能得到的熱量作為調(diào)峰鍋爐和獨立供暖鍋爐的熱量補充。
德國是歐洲熱電聯(lián)產(chǎn)裝機容量最大的國家。世界第一次石油危機爆發(fā)之前,德國熱電聯(lián)產(chǎn)全部使用煤炭,危機爆發(fā)后,德國開始探索天然氣和生物質(zhì)能作為熱電聯(lián)產(chǎn)的來源。目前,德國主要采用天然氣和燃油,配合少量的電、煤炭和可再生能源進行熱電聯(lián)產(chǎn)。熱力生產(chǎn)企業(yè)往往非常注重生產(chǎn)效率。首先是控制鍋爐大小,現(xiàn)代的鍋爐可以精確控制燃料和空氣的混合比例,使燃料充分燃燒,減少因燃燒不完全而產(chǎn)生的有害氣體;其次還要改良控制系統(tǒng),通過合理設計煙道、回收預熱等措施,以提高能源利用效率。
如今,德國集中供熱系統(tǒng)依舊發(fā)達,但家庭獨立供熱的比例正在逐年上升。在德國,一戶或幾戶使用一個鍋爐進行供熱,城市里許多樓房的地下室設有天然氣鍋爐,負責全樓的供暖和熱水供應。德國大多數(shù)家庭采用天然氣、燃油等方式供熱,還有少量住宅用電或煤等方式采暖。近年來,太陽能、風能等可再生能源逐漸應用到獨立供熱領域,化石能源在建筑熱源中的占比正在削減。2015年,德國既有建筑熱源中天然氣占80%,燃油占11%,其余種類相加不足一成;而新建建筑熱源結(jié)構(gòu)最主要的變化在于天然氣消費比例大幅降低,降至51%,燃油比例降至2%,代替天然氣和燃油的是地源熱泵以及集中供暖,占比分別達到30%和8%。
供熱計量方面,兩德統(tǒng)一后,從1991年開始德國對既有住宅建筑開展大范圍的綜合改造,其目的之一就是降低建筑能耗,如改造樓內(nèi)采暖系統(tǒng)、安裝新的散熱器和自動溫控閥進行溫度調(diào)節(jié)、增加電子式熱分配器進行供熱計量。1994年德國集中供暖開始全面實現(xiàn)分戶熱計量收費。實施供熱計量的住宅,供暖和熱水供應能耗大幅減少。