北方地区农村清洁取暖技术适用性评价

吕连宏; 张楠; 夏捷; 张保留; 白梓函; 罗宏

doi:10.12153/j.issn.1674-991X.20210298

北方地区农村清洁取暖技术适用性评价—以北京为例

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210298

1.
中国环境科学研究院
2.
北京节能环保促进会

基金项目: 大气重污染成因与治理攻关项目(DQGG0304)；中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2019YSKY-001)

详细信息

作者简介:
吕连宏（1981—），男，正高级工程师，博士，主要从事能源与环境经济研究，lvlh@craes.org.cn

中图分类号: X196
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出版历程
- 收稿日期: 2021-07-05

Applicability evaluation of clean heating technologies in rural areas in northern China: a case study in Beijing

1.
Chinese Research Academy of Environmental Sciences
2.
Beijing Association to Promote Energy Conservation and Environmental Protection

摘要

摘要:
为了切实改善区域大气环境质量，中国在北方地区大规模开展以煤改电、煤改气为主的农村清洁取暖改造工程，如何选择技术可行、经济上可接受的清洁取暖技术路径是清洁取暖改造可持续的关键问题。基于北京农村地区实地调研数据，从经济性和舒适性2个维度对4种农村清洁取暖技术进行适用性评价，总结出各种技术的适用条件，提出农村清洁取暖技术路径选择建议。结果表明：空气源热泵运行费用较低，舒适性较好，适合冬季温度不低于−20 ℃的各类区域；燃气壁挂炉运行费用略高于空气源热泵，舒适性较好，适合距离燃气管线或燃气站较近的平原、半山区地区，不同气候温度范围均适用；蓄能式电暖器运行费用较高，舒适性较差，适合冬季温度接近于城区的农村或城乡接合部、农宅面积较小的区域；地源热泵取暖最好结合政府资金支持项目实施，运行费用较低，舒适性较好，适合地质结构适宜建井，有足够空间进行地埋管的区域。建议农村清洁取暖工作立足长远，因地制宜地选择清洁取暖技术，着力降低农户清洁取暖运行成本，同时提高农村清洁取暖电力和天然气供应的可靠性。
- 清洁取暖技术 /
- 空气源热泵 /
- 蓄能式电暖器 /
- 燃气壁挂炉 /
- 地源热泵 /
- 北方地区
Abstract:
In order to effectively improve the regional atmospheric environmental quality, China has launched large-scale rural clean heating renovation projects in the northern region, mainly from coal to electricity and coal to gas. How to choose a technically feasible and economically acceptable clean heating technology path is a key issue for the sustainability of clean heating renovation. Based on field survey data in rural areas of Beijing, the applicability of four rural clean heating technologies was evaluated from two dimensions of economy and comfort, the applicable conditions of various technologies were summarized and the suggestions on the choice of rural clean heating technologies were proposed. The results showed that: The air source heat pump had low operating cost and good comfort, which was suitable for various areas where the temperature was not lower than −20 ℃ in winter. The gas wall-hung boiler operation cost was slightly higher than the air source heat pump and had good comfort, which was suitable for plain and semi-mountainous areas close to gas pipelines or gas stations, and it was applicable to various climate and temperature ranges. Energy storage heater had high operating costs and poor comfort, which was suitable for rural areas where the winter temperature was close to urban areas, or areas of urban-rural junctions and small farm houses. The ground-source heat pump was best implemented in conjunction with government-funded projects, with lower operating costs, better comfort, and was suitable for areas where the geological structure was suitable for well construction and there was enough space for underground pipes. It was suggested that the rural clean heating work should be based on the long-term perspective, select clean heating technologies according to local conditions, and strive to reduce the operation cost of clean heating for farmers, while improving the reliability of rural clean heating power and natural gas supply.
- clean heating technology /
- air source heat pump /
- energy storage heater /
- gas wall-hung boiler /
- ground-source heat pump /
- northern China

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表 1 调研对象及使用的清洁取暖技术

Table 1. Respondents and the clean heating technologies used

区	村/社区	改造年份	清洁取暖技术
门头沟区	禅房村	2015	地源热泵
房山区	河口村	2014	燃气壁挂炉
	襄驸马庄村	2014	蓄能式电暖器
	杨驸马庄村	2014	蓄能式电暖器/空气源热泵
	龙门台村	2013	空气源热泵
昌平区	辛店村	2013	燃气壁挂炉
	麦庄村	2015	空气源热泵
	桃峪口村	2015	蓄能式电暖器/空气源热泵
	曹庄村	2015	燃气壁挂炉
平谷区	雕窝村	2014	蓄能式电暖器
	东寺渠村	2014	空气源热泵
	胜利街村	2015	空气源热泵
石景山区	陈家沟村	2014	蓄能式电暖器
	模式口村	2015	蓄能式电暖器
	坛峪村	2014	蓄能式电暖器
海淀区	北京市生态环境局宿舍	2015	空气源热泵

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表 2 调研对象的基本信息

Table 2. Basic characteristics of surveyed households

项目	参数	占比/%
地理条件	平原	40.0（3 377）
	山区	33.3（859）
	半山区	26.7（2 322）
户均年收入/万元	<3.0	40.0
	3.0~4.5	33.3
	4.5~6.0	6.7
	≥6.0	20.0
建筑面积/m²	<100	55.8
	100~200	39.5
	≥200	4.7
围护结构	三七墙	69.7
	二四墙	28.0
	其他	2.3
室内取暖末端形式	暖气片	65.1
	地暖	27.9
	风机盘管	7.0
注：括号内数字为户数。

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表 3 不同清洁取暖技术的设备投资

Table 3. Equipment investment of different clean heating technologies

清洁取暖技术	村/社区	设备价格/元	用户初投资/（元）	单位面积平均初投资/（元/m²）	占户均年收入比例/%	补贴政策
空气源热泵	龙门台村、杨驸马庄村	14 000	0	0	0	政府出资改造
	麦庄村	17 000~24 000	2 000~9 000	55	4.4~20.0	每户补助15 000元左右
	桃峪口村	28 000~29 000	8 000~9 000	93.15	17.8~20.0	每户补助20 000元左右
	东寺渠村	25 000~30 000	10 000	85.47	17.5	用户承担10 000元，剩余由政府承担
	胜利街村	25 000~30 000	11 000	70.97	25.7	用户承担11 000元，剩余由政府承担，每户只能买1台
	北京市生态环境局宿舍		0	0	0	政府出资改造
蓄能式电暖器	襄驸马庄村	3 000	1 800	27.69	5.6	政府补贴1 200元/台
	杨驸马庄村	6 600^1）	1 467	11.7	4.9	设备补贴总额的1/3，最高上限每台2 200元，每户补贴3台
	雕窝村	1 600	1 600	72.73	1.5	电表之外部分的改造由政府承担，电表改造由用户承担
	陈家沟村	6 540^1）	1 453	41.51	6.1	设备补贴总额的1/3，补贴金额最高不超过2 200元
	模式口村	6 540^1）	1 453	24.97	1.2	设备补贴总额的1/3，补贴金额最高不超过2 200元
	坛峪村	6 540^1）	1 453	28.49	6.1	设备补贴总额的1/3，补贴金额最高不超过2 200元
燃气壁挂炉	河口村	10 000~15 000	10 000~15 000	41.67	13.9~20.8	无补贴
	曹庄村	10 000	<1 000	0~6.67	0~3.6	政府补贴90%，村民自付10%，最多补贴13000元
	辛店村	10 000~15 000	1 000~1 500	7.35	2.56~3.85	政府补贴90%，村民自付10%
地源热泵	禅房村					政府出资改造
1）为3台设备的价格。

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表 4 不同清洁取暖技术的运行费用

Table 4. Operating costs of different clean heating technologies

清洁取暖技术	村/社区	单位面积取暖费/（元/m²）		占户均年收入比例/%	原燃煤取暖费/ （元/m²）	改造后取暖费变化/%	补贴政策
清洁取暖技术	村/社区	补贴前	补贴后	占户均年收入比例/%	原燃煤取暖费/ （元/m²）	改造后取暖费变化/%	补贴政策
空气源热泵	龙门台村	19.73	17.20	8.5	31.25	−45.0	21:00—次日06:00享受0.3元/（kW·h）的低谷电价
	杨驸马庄村	18.36	16.00	8.5	32.05	−50.1	21:00—次日06:00享受0.3元/（kW·h）的低谷电价
	麦庄村	65.15	56.78	11.2	34.23	65.9	21:00—次日06:00享受低谷电价0.3元/（kW·h），由市、区（县）两级财政再各补贴0.1元/（kW·h）
	桃峪口村	28.52	24.86	5.1	22.99	8.1	21:00—次日06:00享受低谷电价0.3元/（kW·h），由市、区（县）两级财政再各补贴0.1元/（kW·h）
	东寺渠村	41.30	35.99	7.3	46.36	−22.4	21:00—次日06:00享受试点低谷电价0.3元/（kW·h）
	胜利街村	86.06	75.00	28.0	31.25	140	21:00—次日06:00享受试点低谷电价0.1元/（kW·h）
	北京市生态环境局宿舍		21.69				补贴后电价为0.5元/（kW·h）
蓄能式电暖器	襄驸马庄村	74.42	74.42	10.9	31.07	139.5	无电价补贴，电价为0.485元/（kW·h）
	杨驸马庄村	41.42	41.42	20.0	32.19	28.7	无电价补贴，电价0.485元/（kW·h）
	雕窝村	164.76	143.59	2.8	62.18	130.9	21:00—次日06:00享受试点低谷电价0.3元/（kW·h）
	陈家沟村	86.06	75.00	5.4	62.5	20.0	21:00—次日06:00享受试点低谷电价0.3元/（kW·h），由市、区（县）两级财政再各补贴0.1元/（kW·h）
	模式口村	62.52	54.48	1.1	53.89	1.1	21:00—次日06:00享受试点低谷电价0.3元/（kW·h），由市、区（县）两级财政再各补贴0.1元/（kW·h）
	坛峪村	78.55	68.46	5.4	58.46	17.1	21:00—次日06:00享受试点低谷电价0.3元/（kW·h），由市、区（县）两级财政再各补贴0.1元/（kW·h）
燃气壁挂炉	河口村	35.14	35.14	14.2	22.21	58.2	无补贴，燃气价为3.15元/m³
	曹庄村	51.27	28.78	11.7	27.99	2.8	燃气价为2.28元/m³，取暖季由燃气公司和镇政府各补贴0.5元/m³
	辛店村	38.97	35.89	15.4	29.82	20.4	燃气价为2.28元/m³，取暖季政府补贴0.18元/m³，按户最多补贴306元
地源热泵	禅房村	29.26	29.26	19.8	18.50	58.1	无补贴

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表 5 不同清洁取暖技术的室内外温度

Table 5. Indoor and outdoor temperatures of different clean heating technologies

清洁取暖技术	村/社区	建筑面积/m²	取暖季室外平均温度/℃	室外最低温度/℃	室内温度/℃
空气源热泵	龙门台村	50~180 （墙体有保温层的占77.78%）	−13	−20	17~20
	杨驸马庄村		−5	−19	20
	麦庄村		−4	−15	17~23
	桃峪口村		−4	−13	18~24
	北京市生态环境局宿舍		0	−15	20
	东寺渠村		−10	−15	20~23
	胜利街村		−10	−28	19~20
蓄能式电暖器	襄驸马庄村	10~140（平均为75.78）	−7	−19	17~20
	杨驸马庄村		−5	−15	16~17
	雕窝村		−6	−17	20~26
	陈家沟村		−10	−18	10~20
	模式口村		0	−10	17~23
	坛峪村		−7	−15	13~22
燃气壁挂炉	河口村	90~500（墙体有保温层的占55.56%）	−6	−17	18~22
	曹庄村		−3	−12	17~22
	辛店村		−6	−16	19~22
地源热泵	禅房村				18~25

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表 6 常见农村清洁取暖技术的适用条件

Table 6. Applicable conditions of common rural clean heating technologies

清洁取暖技术	室内温度/℃	适用面积/m²	投资（未补贴）/(元/套)	单位面积投资费用^1）/（元/m²）	单位面积运行费用/（元/m²）	适用区域
空气源热泵	17~24	>85	20 000~35 00	100~150（10~15）	18~60（地暖+墙体保温层取暖费用能降到30以下，补贴后再降20%~30%）	冬季温度不低于−20 ℃的各类区域
蓄能式电暖器	13~26	单个房间面积<20	1 800~3 200	90~110（50~70）	70~80（补贴后降低20%~30%）	冬季温度接近于城区的农村或城乡接合部
燃气壁挂炉	18~25	>60	10 000~15 000	100~150（10~15）	40~50（地暖末端可节约20%~30%）	距离燃气管线或燃气站较近的平原、半山区地区，不同气候温度范围均适用
地源热泵	18~25	>100	65 000~100 000	500（最好结合政府资金支持项目，如新农村建设、险村搬迁或改造等）	28~30（政府补贴后降到11~16）	具有适合打井的地质结构，有足够空间进行地埋管的区域
1）括号内数字为政府补贴后的投资费用。

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