内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究.pdf
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1、 内蒙古自治区农村散煤治理技术内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究策略及商业模式研究 Study on technical strategy and business model of rural scattered coal treatment in Inner Mongolia Autonomous Region 清华大学清华大学 2022.08.31 Tsinghua University August 31,2022 内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 I 目录目录 1 项目背景及技术路径.1 1.1 研究背景.1 1.2 研究内容及技术路径.2 1.2.1 文献
2、与实地调研.2 1.2.2 实测与情景模拟研究.2 1.2.3 研究技术路线.2 1.3 研究目标.3 2 内蒙古自治区散煤治理现状研究.3 2.1 自治区能源消耗现状.4 2.1.1 能源消耗总体现状.4 2.1.2 农村能源消耗现状.4 2.2 自治区可再生能源资源量现状.5 2.2.1 可再生能源开发利用现状.5 2.2.2 太阳能资源.6 2.2.3 生物质资源.7 2.3 散煤治理工作进展和总结.8 2.3.1 散煤治理整体情况.8 2.3.2 城镇散煤治理工作主要经验与做法.9 2.4 农村地区散煤治理现状及问题.10 2.4.1 农村户用散煤治理现状.10 2.4.2 农村户用散
3、煤治理主要问题.11 3 内蒙古自治区典型村落的现状调研.12 内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 II 3.1 传统农区现状调研.13 3.1.1 呼和浩特市和林格尔县城关镇小南沟村.13 3.1.2 赤峰市宁城县五化镇东三家村.15 3.1.3 包头市昆都仑区昆河镇西河楞社区.18 3.2 传统牧区现状调研.20 3.2.1 赤峰市松山区城子乡北沟村.20 3.2.2 牧区农房基本情况.21 3.2.3 牧区用能设施基本情况.21 3.3 调研小结.22 3.3.1 近郊村调研小结.22 3.3.2 远郊村调研小结.22 3.3.3 牧区调研小结.23 4 典型农房实际供热需求
4、特征研究.23 4.1 农房供热需求特性.24 4.1.1 农房使用模式及特点.24 4.1.2 农户行为模式.24 4.1.3 农房供热模式.25 4.2 农村典型住宅户型及实际供热需求分析.26 4.2.1 大三间式农房及其实际供热需求.26 4.2.2 类三间式农房及其实际供热需求.26 4.2.3 多排式农房及其实际供热需求.27 4.2.4 直排式农房及其实际供热需求.28 5 内蒙古自治区农村散煤治理综合方案遴选.28 内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 III 5.1 农房围护结构节能改造技术遴选.28 5.1.1 农房围护结构热性能改善的重要性及途径.28 5.1.
5、2 农房围护结构节能改造技术.29 5.2 散煤治理技术遴选.34 5.2.1 农村地区散煤治理典型技术.34 5.2.2 农村地区散煤治理系统评价方法边界界定.47 5.2.3 单体农房散煤治理系统评价指标体系.49 5.3“菜单式”农村建筑节能和清洁供热技术方案数据库.57 5.3.1 典型农房基本信息.57 5.3.2 农房围护结构改造技术方案数据库.59 5.3.3 农房清洁供热技术方案数据库.67 5.3.4 菜单式农房建筑节能和清洁供热技术方案遴选流程.72 5.4 内蒙古自治区农房建筑节能和清洁供热技术方案筛选和建议.73 5.4.1 围护结构节能改造方案.73 5.4.2 散煤
6、治理综合技术方案.74 6 内蒙古自治区农村散煤治理商业模式研究.84 6.1 散煤治理商业模式现状及问题.84 6.1.1 散煤治理商业模式现状.84 6.1.2 现有模式存在的问题.85 6.2 散煤治理商业模式中责任主体定位.88 6.2.1 利益定位.88 6.2.2 决策定位.90 6.2.3 角色定位.93 内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 IV 6.3 散煤治理理想发展商业模式.96 6.3.1 散煤治理发展路径.96 6.3.2 可再生能源替代下的商业模式.97 6.4 分布式生物质燃料能源站商业模式.99 6.4.1 生物质成型燃料商业相关主体.99 6.4.2
7、 生物质成型燃料总体商业模式.100 6.5 可再生能源发展对内蒙古自治区低碳目标贡献预测.102 7 总结与建议.102 7.1 总结.103 7.2 建议.104 内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 1 1 项目项目背景背景及及技术路径技术路径 1.1 研究背景研究背景 2016 年 12 月,习近平总书记在中央财经领导小组第 14 次会议上指出:推进北方地区冬季清洁取暖,关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少,是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。以解决雾霾问题为主要出发点,近年来从大气污染较为严重的“2+26”城市开始实施去散煤行动。2020 年 9
8、 月 22 日,习近平总书记在联合国大会上代表中国政府承诺:中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和。这为我国全面构建清洁低碳的能源体系提出来一个明确的时间表。由于散煤燃烧在产生大量的污染物的同时,也会排放二氧化碳等温室气体,所以无论从大气污染治理还是未来的双碳目标角度,尽快消除农村散煤都将具有重要的意义。习近平总书记在十三届全国人大第五次会议内蒙古自治区代表团重要讲话中指出:要积极稳妥推进碳达峰碳中和工作,立足富煤贫油少气的基本国情,按照国家“双碳”工作规划部署,增强系统观念,坚持稳中求进、逐步实现,坚
9、持降碳、减污、扩绿、增长协同推进,在降碳的同时确保能源安全、产业链供应链安全、粮食安全,保障群众正常生活,不能脱离实际、急于求成。这对内蒙古自治区散煤治理提出了新的要求和方向。内蒙古处于我国严寒地区,农村地区生活用能以散煤和生物质直接燃烧为主,根据能源基金会和清华大学建筑节能研究中心联合发布的 中国农村散煤治理综合报告 2022以及清华大学建筑节能研究中心发布的中国建筑节能年度发展研究报告 2020中的数据显示,2019 年内蒙古自治区民用散煤用量约 1500 万吨,位居全国第 5,其中农村年消耗散煤约 1161.7 万 t(折合 824.8 万 tce)。另一方面,内蒙古自治区经济水平、气候
10、特点、资源禀赋、农村生活习惯等都与其他北方地区存在较大差异,因此之前在京津冀地区推广的散煤治理技术和模式不一定能简单复制。截止到 2022 年 4 月,内蒙古自治区包头市、呼和浩特市、乌兰察布、巴彦淖尔市成功入选北方地区冬季清洁取暖城市,其中农村散煤治理是清洁取暖的重点、难点、突破点。其技术路径及商业模式的合理选择不仅影响到上内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 2 述城市的清洁取暖改造效果,还会关系到自治区其他城市乃至北方严寒地区农村散煤治理的路径选择。基于上述分析,内蒙古自治区散煤治理技术路径及相应的商业模式亟需深入研究。本项目将重点针对内蒙古自治区农村地区开展相关的政策及实地调
11、研,并深入研究民用散煤治理详细技术方案,争取探索出适合严寒地区农村清洁取暖的新的技术路径和商业模式。1.2 研究研究内容内容及技术路径及技术路径 1.2.1 文献与实地调研文献与实地调研 本项目采用文献调研与实地调研相结合的方法进行,从技术和政策两方面分析内蒙古自治区散煤治理的现状和存在的问题。通过对政府部门、企业及行业、媒体、民众等不同主导或参与方发布的相关政策、技术文件、意见建议等进行收集和整理,获取内蒙古自治区散煤治理的政策、实施效果与问题等情况。同时选取呼和浩特、赤峰、包头等市的代表性地区典型村落进行实地调研。通过与政府部门的座谈,了解典型地区散煤治理工作总体进展、已有散煤治理政策、已
12、实施的散煤治理方案、遇到的问题以及“十四五”规划等;通过入户调研的方式,了解农户建筑性能、负荷需求、资源状况、供热技术、应用效果与问题等基层现状。1.2.2 实测与情景模拟研究实测与情景模拟研究 根据调研数据,提炼出内蒙古自治区农村典型建筑户型结构及供热需求特性,对不同类型的典型户进行实测和模拟分析;分析不同供热方式下农房围护结构节能技术实际效果、节能机理、存在的问题等;探索农房围护结构合理的保温方式、清洁供热方式、能源消耗、室内热舒适度、经济性等之间的关系;对未来不同农房围护结构技术推广下的经济、环境、能源等影响进行情景模拟分析;总结出符合典型农村地区的“菜单式”散煤治理技术方案和商业模式。
13、1.2.3 研究技术路线研究技术路线 本项目研究技术路线如图 1-1 所示。首先梳理目前内蒙古自治区农村地区建内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 3 筑能耗现状、散煤治理技术现状以及散煤治理推进现状,并对相关工作实施效果、存在的主要问题进行总结分析。其次,通过广泛深入的调研,对农村住宅特性和实际供热需求特征进行研究,以农房基本特点和用户使用需求为出发点,结合用户侧能效提升和热源侧清洁供能两方面,对典型散煤治理技术方案进行综合评价分析。在上述基础上,提出不同使用模式下的农房围护结构保温基本原则和清洁供热设备选用原则,形成内蒙古自治区农村地区“菜单式”散煤治理综合技术方案,并对未来内蒙
14、古自治区散煤治理工作提出建议。图 1-1 研究技术路线 1.3 研究目标研究目标 本项目拟通过总结梳理“十三五”北方农村清洁取暖和散煤治理技术及推广模式的经验和教训,以“清洁供、节约用、能承受、可持续”为原则,以“四一”模式(针对河南、河北、山东等典型农村地区提出的一种可复制可推广技术模式,既户均清洁改造费用在一万元左右,年取暖费用在一千元左右,设备一键式使用,实施一个规划)为导向,结合内蒙古自治区农村实际情况进行必要的调整,提出适合内蒙古自治区散煤治理技术路径及商业模式,为我国严寒地区清洁取暖改造提供可复制可推广的创新路径。2 内蒙古自治区内蒙古自治区散煤治理散煤治理现状现状研究研究 内蒙古
15、自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 4 2.1 自治区能源消耗现状自治区能源消耗现状 2.1.1 能源能源消耗消耗总体总体现状现状 根据内蒙古统计年鉴 2020和内蒙古自治区 2020 年国民经济和社会发展统计公报的数据显示,2015-2019 年,内蒙古能源消费总量由 1.9 亿吨标准煤增长到 2.5 亿 tce,年均增长 7.8%,明显高于同期全国 2.9%的年均增速。同期,内蒙古能源消费总量占全国的比重从 4.3%上升到 5.2%。从人均能源消费量看,2019 年内蒙古人均能源消费量达到 10.5 吨/人,是全国平均水平的 3 倍。2015-2019 年,内蒙古人均能源消费量年均增
16、速达 8.1%,比全国平均水平高 5.6 个百分点。图 2-1 2015-2019 年内蒙古和全国能源消费总量、人均能源消费量农村能源利用现状 数据来源:依照内蒙古统计年鉴 2020和内蒙古自治区 2020 年国民经济和社会发展统计公报 2019年,自治区全社会能源消费总量为2.5亿tce,其中煤品燃料占比80.87%,天然气占比 2.09%,油品燃料占比 5.29%,一次电力消费占比 10.62%,其它能源占比 0.13%。煤炭依然是能源消费的主要来源。2.1.2 农村能源农村能源消耗消耗现状现状 根据内蒙古统计年鉴 2020所提供的农村人口数量、户数等参数进行推算,结合相关公开数据整理,2
17、019 年内蒙古农村地区生活用能总量约为 1119 万tce,占内蒙古全区能源年消费总量的 4.4%,包括用于取暖、炊事(含生活热水)、内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 5 空调、生活用电(包括照明和各类家电)的能耗,统计的能源种类包括:煤炭(散煤、蜂窝煤)、液化气、电力、天然气等商品能,以及以木柴和秸秆为主的非商品能。如图 2-2 所示,农村建筑用能中商品能煤炭为 1161.7 万 t(折合 824.8 万tce)、液化气 31.7 万 t(折合 54.2 万 tce)、电 51.9 亿 kWh(折合 160.3 万 tce),非商品能生物质(包括薪柴和秸秆)总量为 155.4
18、 万 t(折合 79.41 万 tce),商品能和非商品能分别占到 93%和 7%,户均能源消耗量约为 3.4tce/a。图 2-2 内蒙古自治区农村地区生活用能结构(单位:万 tce)数据来源:依照内蒙古统计年鉴 2020所提供的农村人口数量、户数等,本项目组根据中国建筑节能年度发展研究报告等进行推算。2.2 自治区自治区可再生可再生能源能源资源资源量量现状现状 内蒙古自治区可再生能源资源丰富,风能、太阳能资源属我国最丰富的区域之一,生物质能资源多样,地热能资源分布广泛。2.2.1 可再生能源开发利用现状可再生能源开发利用现状 2015-2020 年,内蒙古可再生能源装机容量由 3134 万
19、千瓦增长至 5287 万千瓦,年均增长 10.9%。其中,风电装机容量由 2425 万千瓦增长至 3786 万千瓦,年均增长 9.3%;太阳能发电装机容量由 470 万千瓦增长至 1237 万千瓦,年均增长21.3%。2020年,内蒙古可再生能源装机容量占其全部发电装机容量的35.9%,低于全国平均水平 5.2%。2020 年内蒙古可再生能源发电量占其全部发电量的比例为 17.0%,低于全国平均水平 10.3%。内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 6 2015-2020 年,内蒙古可再生能源发电量由 501 亿千瓦时增至 972 亿千瓦时,年均增长 14.2%。其中,风电发电量由
20、408 亿千瓦时增至 726 亿千瓦时,年均增长 12.2%;太阳能发电量由 57 亿千瓦时增至 188 亿千瓦时,年均增长 27.0%。目前,风电发电量占内蒙古可再生能源发电量的四分之三左右。内蒙古自治区太阳能、风能开发利用持续增长,但除了集中太阳能光伏和风电,还需注重屋顶分布式太阳能与生物质开发利用。2.2.2 太阳能资源太阳能资源 内蒙古自治区位于我国北部,太阳能资源较为丰富,属于全国太阳能资源二类地区,太阳能年总辐射量在 13421948kWh/m2之间,年日照时数在 26003400h 之间。截止到 2021 年底,全区 6000 千瓦以上光伏发电装机容量 726 万千瓦,除了在荒地
21、、山坡、农田上建设集中式地面光伏电站,分布式光伏电站最主要是建设在民宅屋面上。尤其是屋顶光伏,其主要是利用建筑屋顶铺设光伏板进行发电,能够节约用地,并且就地使用可以减少电力传输和分配的成本与损耗,是光伏发电的重要方向之一,因此本项目重点考虑屋顶分布式光伏资源。在屋顶太阳能资源方面,项目组利用遥感等手段计算,考虑遮挡、屋顶形状等因素,内蒙古自治区城镇屋顶光伏可安装光伏板面积合计 1.26 亿平方米,总装机潜力为 2281 万 kW,年发电潜力为 339.8 亿 kWh。按照发电折算标煤指标0.308kgce/kWh 计算,城镇屋顶光伏发电潜力折合标准煤 1046.6 万 tce。表 2-1 内蒙
22、古自治区城镇屋顶光伏潜力表 序号 地级市 城镇屋顶面积(万 m2)光伏板安装面积(万 m2)装机潜力(万 kW)年发电潜力(亿 kWh)1 呼和浩特市 6910.10 2211.20 404.60 60.30 2 包头市 5206.70 1666.10 304.90 45.40 3 乌海市 826.90 264.60 48.40 7.20 4 赤峰市 4151.60 1328.50 243.10 36.20 5 通辽市 2757.90 882.50 146.30 21.80 6 鄂尔多斯市 3997.30 1279.10 241.60 36.00 7 呼伦贝尔市 4294.20 1374.10
23、 213.50 31.80 8 巴彦淖尔市 2613.20 836.20 162.10 24.10 9 乌兰察布市 3371.40 1078.80 197.40 29.40 10 兴安盟 1803.90 577.30 99.20 14.80 内蒙古自治区农村散煤治理技术策略及商业模式研究 7 11 锡林郭勒盟 2494.40 798.20 157.90 23.50 12 阿拉善盟 936.70 299.80 62.10 9.30 合计 39364.30 12596.40 2281.10 339.80 内蒙古自治区农村屋顶可安装光伏板面积合计 2 亿平方米,总装机潜力为3634 万 kW,农村光
24、伏年发电潜力高达 541 亿 kWh。按照发电折算标煤指标0.308kgce/kWh 计算,农村屋顶光伏发电潜力折合标准煤 1666.28 万 tce。目前内蒙古农村地区建筑屋顶光伏利用量很少,为实现农村碳中和目标,亟待深入研究和开发。表 2-2 内蒙古自治区农村屋顶光伏潜力表 序号 地级市 农村屋顶面积(万 m2)光伏板安装面积(万 m2)装机潜力(万 kW)年发电潜力(亿 kWh)1 呼和浩特市 3977.60 1909.30 349.40 52.00 2 包头市 2183.00 1047.80 191.70 28.60 3 乌海市 471.10 226.10 41.40 6.20 4 赤
25、峰市 11731.90 5631.30 1030.50 153.40 5 通辽市 4363.40 2094.50 347.30 51.70 6 鄂尔多斯市 1909.60 916.60 173.20 25.80 7 呼伦贝尔市 2697.80 1295.00 201.20 30.00 8 巴彦淖尔市 4782.30 2295.50 445.10 66.30 9 乌兰察布市 4339.00 2082.70 381.10 56.80 10 兴安盟 2416.20 1159.80 199.40 29.70 11 锡林郭勒盟 2226.00 1068.50 211.30 31.50 12 阿拉善盟 6
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