重度采暖雾霾何日散去？

许鹏+耿丹

每年深秋时节是内地渐渐进入雾霾天气频发的开始。随着采暖季的开始，黄河以北大面积开始燃煤取暖。2015年的初冬更是屡屡突破新高，沈阳雾霾一度突破1400微克每立方米，北京11-12月份数次持续多天雾霾浓度超过500微克每立方米的爆表值。

采暖对雾霾的贡献是毋庸置疑的，这方面大量的学者做过统计工作。全国供热采暖耗能占全社会总能耗的10%，而北方地区约占总能耗的20%。每年北方地区采暖燃煤总量是1.3亿吨，相当于供暖地区一个家庭差不多一个冬天要烧一吨煤。所以燃煤采暖的方式不改变，北方地区很难在冬季能够有效地控制燃煤总量，改善环境。

另一方面，中国城镇化高速发展，城乡建筑面积大幅增加。当前，建筑业是中国的能耗大户，如果不考虑建筑材料的生产能耗，建筑能耗约占全国能源消费总量的22%。建筑总能耗的持续攀升增加了电力需求，也加剧了燃煤发电带来的污染。

在这样的背景下，似乎因为建筑用能和采暖带来的雾霾将是很难解决的问题。但是这一切都在改变，主要的变化因素有二：

持续走低的建筑能耗

中国的建筑用能情况总体上由四部分组成：城镇供暖用能（以北方为主）、城镇住宅用能、商业及公共建筑用能以及农村住宅用能四类。从用能总量上来看，呈四分天下的局势，四类用能各占建筑能耗的1/4左右；从面积上来看，随着建筑规模的增长及平均能耗强度的增长，公共建筑能耗已经成为中国建筑能耗中比例最大的一部分。

中国的建筑技术在过去十年里取得了长足的进步。尽管距离发达国家的建筑整体水平还有差距，但是就北方采暖而言，是中国各类建筑能耗中唯一持续走低的一类。下图为过去十多年中国公共建筑和北方采暖能耗的变化图。

采暖能耗从十几年前的22千克标煤每平方米的水平下降到12千克标煤每平方米，下降幅度超过了一半。能耗的显著下降一方面是因为新建建筑采用了更高的节能标准；另外一方面是北方地区大规模的既有建筑改造，把原来没有保温的建筑加上了外保温。在北方的主要城市地区，目前室内的舒适度环境已经达到了18度以上的水平，所以未来能耗的增长空间基本上没有了。

在可预见的未来，采暖能耗还会进一步下降。目前，北方地区采暖平均耗能是气候相近的发达国家的2～3倍。随着绿色建筑普及率的提高，特别是最近兴起的德国被动式建筑技术，建筑的外围护结构保温性能还会进一步提升。根据计算，在中国的寒冷地区，被动式建筑的采暖能耗可以基本降到接近于零的地步。也就是说，除了中国的严寒地区（东北、青藏）以外，建筑将逐步不需要采暖。即使在严寒地区，被动式建筑或者是保温性能极高的建筑也可以把采暖能耗降低到一个极低的水平。

另一方面，能源的供应形势也正从单一的燃煤或者燃气转变为集中电驱动的采暖功能系统。如天津等地开始大规模兴建地源热泵的集中式供热站，取代以前的燃煤热力站。地源热泵的综合效率可以达到 300%以上，也就是说一度电可以生产出相当于三度电热值的采暖热水。这一方面减少了能源的使用，一方面会显著降低燃煤量，让中国的北方地区摆脱冬季大量燃煤的问题。

建筑能耗的第二大板块——公共建筑的能耗目前在发达城市已经接近欧洲发达国家的水平。未来的上升空间也十分有限。公共建筑的能耗主体是照明和空调。照明能耗随着LED灯的广泛普及和进一步的技术进步，未来也会持续下降。空调能耗目前还是在增长通道中，但是这一趋势也会被扭转，一个重要的原因是冷机的制冷效率在进一步的提升中，而且集中式冷站在全国也方兴未艾。在江苏省，正在规划兴建中的集中式冷站已达100多个。由于集中式冷站采用能源的梯级利用，综合效率可以在150%-250%之间，远远超过目前的单栋建筑使用的分散式冷站。

正在转变的能源结构

中国的能源结构长期以来倚重煤炭，尤其在2003到2013年，伴随水泥、钢铁等行业的极速发展，煤炭消费量从14亿吨暴增至40亿吨，2015年煤炭消费占比仍为64.5%，燃煤排放被证实是大气污染和雾霾的首要来源，中国也成为世界上最大的煤炭消费国和温室气体排放国。

中国政府意识到煤炭消费过高带来的严重后果和全球能源清洁革命的必然趋势，下定决心调整能源结构，把发展清洁低碳能源作为主攻方向，并提出2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%，2030年达到20%的目标。目前，在政策支持下，中国清洁能源发展呈现良好势头，主要包括水电、风电、太阳能发电、核电等非化石能源，消费占比12%，以及较为清洁的天然气，消费比重约5.8%，中国已成为全球可再生能源利用规模最大的国家，新增电力结构中有超过20%来自可再生能源，其中水电仍保持主力军的地位，风电和太阳能发电后来居上增长最为迅猛。

电力是可再生能源利用的主要途径，因此未来中国能源结构清洁化调整将通过电力转型来实现。根据国家发改委能源研究所的高比例可再生能源发展预测，未来电力将成为中国生产生活的主要用能方式，电能将在工业、建筑、交通领域实现对直燃煤、燃油、燃气等化石燃料的高比例替代。2050年全国60%的终端能源需求可以通过电力满足，能源利用效率大幅提升，而可再生能源将成为电力供应的主要来源，可再生能源发电占比超过80%，由此通过电力清洁化实现能源消费的清洁低碳转型。与此同时，以煤炭为主的化石能源消费得到有效控制，煤炭消费也将以发电为主要途径，并通过集中治理并使用清洁燃烧技术提高发电效率，降低污染排放。

中国实现以可再生能源电力为主的清洁能源系统看似遥不可及，但在未来20-30年间的实现路径已逐渐清晰。世界能源格局正在经历深刻调整，2012-2014年可再生能源已占世界新增电力装机的48%。延续现有的技术进步路线，未来风电和太阳能发电效率将进一步提升，与规模化效益共同推动发电成本降低，成为未来绿色能源电力系统的主要电力供应来源。

中国将通过深化电力体制改革逐步放开售电侧市场，实现竞价市场机制下的电力市场化交易，使风电和太阳能电力的经济性优势得以彰显。加之储能技术的成本下降和智能电网、需求侧管理系统的完善，使风电和太阳能电力的波动性得以控制，满足稳定的基荷电力供应需求，并更好地调节供应与需求之间的实时平衡。

未来中国的风电和太阳能发电将呈现集中与分布式发展模式并举。远离东部负荷中心的集中式电站在电网区域互联传输基础设施的支持下，在更大的调度区域范围内平衡负荷变化，从而获得更充分消纳。以建筑为载体的分布式可再生能源供能系统集中在中东部能源消费密集地区，在成本经济性和储能设备的保障下更加势如破竹。

根据国家发改委能源研究所的预测，2030年高比例可再生能源的能源供应系统，将使化石能源燃烧排放的主要污染物和二氧化碳显著降低到1980年的排放水平，雾霾终将散去，重现碧水蓝天。