专栏名称: Carbon Research

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西安交通大学发表 Nature Energy ：多样化供热方式助力城市摆脱碳锁定困局

Carbon Research · 公众号 · 能源科技媒体 · 2024-11-07 00:00

正文

多样化供热方式助力城市摆脱碳锁定困局

Diversifying heat sources in China’s urban district heating systems will reduce risk of carbon lock-in

来源

索引

Liu, S., Guo, Y., Wagner, F. et al. Diversifying heat sources in China’s urban district heating systems will reduce risk of carbon lock-in. Nat Energy 9, 1021–1031 (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01560-4

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Diversifying heat sources in China’s urban district heating systems will reduce risk of carbon lock-in.pdf

文章摘要

近日，西安交通大学的研究人员就中国的城市区域供热系统进行了深入研究，聚焦碳中和目标下的清洁供暖策略。自2017年实施清洁供暖政策以来，中国的空气质量得到了显著改善。然而，非化石能源在城市供热系统中的占比依然偏低，许多新的燃煤热电联产厂仍在建设中，这可能成为碳锁定的潜在风险。研究指出，为实现2030年碳排放达峰以及2060年碳中和的目标，区域供热技术的战略选择尤为关键。研究发现，使用新型燃煤热电联产厂替代污染严重的传统燃煤技术，将导致较大的碳锁定效应，并妨碍相关燃煤发电设施的淘汰。相反，扩展工业余热以及空气/地源热泵的使用，可以避免新建热电联产设施，从而在2020年至2030年间减少26%的碳排放。研究人员强调，政府近期提出的区域供热系统脱碳措施对于减少碳排放、实现低碳转型至关重要。

要点图例

Fig. 1: Carbon emissions and costs for 15 district heating technologies.

Fig. 2: District heating generation, costs and emissions by sources in 2020 and three scenarios projected for 2030.

Fig. 3: Locked-in coal-fired electricity generation and committed CO2 emissions from existing and new CHP plants during the heating season in high-/mid-/low-coal scenarios from 2020 to 2060.

Fig. 4: Required new coal CHP capacity in the low/mid/high-coal scenarios by 2030 and in the pipeline as of June 2023 in northern China.

Fig. 5: Geographic map of city groups and required infrastructure investments in the low-coal scenario.

文章结论

研究团队对中国未来城市集中供暖系统的碳排放展开深入分析，针对2030年集中供暖系统的投资策略，提出了高煤、中煤和低煤三种场景。三种场景均着眼于通过替代污染性燃煤锅炉和小型燃煤热电联产(CHP)电厂来满足预计增长约30%的供暖需求。其中，高煤场景延续过去的做法，计划建造大量新燃煤CHP电厂，而中煤场景则通过结合新建燃煤设施与工业废热回收的方式满足供暖需求。低煤场景与近期清洁供暖政策的全面落实相一致，强调禁止新建燃煤CHP电厂并广泛采用工业废热和空气/地源热泵等低碳热源。在低煤场景下，通过引入低碳电加热技术与加速电网脱碳，2030年每单位供暖的碳排放将较2020年减少44%。这一成果充分体现了推广低碳供暖技术的重要性，助力实现碳中和目标。此外，研究表明，尽管低煤场景下每单位供暖的总成本较高，但因家庭收入的增长，预计居民供暖成本依然可控，适应性较强。此外，研究人员发现，与以往的高煤场景相比，低煤场景下的二氧化碳减排成本显著降低，这表明推动清洁供暖技术转型不仅对于减排至关重要，也能更好地控制未来的碳锁定风险。