“零碳”供暖海阳成为全国首个用核能过冬的城市青岛“已安排”
“如果你关注‘3060双碳目标’,来海阳,肯定没错。”在刚刚到来的2021年~2022年供暖季,山东省海阳市彻底告别燃煤取暖,建成区供暖全部改由核能提供,供暖面积450万平方米,惠及20万居民,一举成为全国首个“零碳”供暖城市。海阳市委常委、副市长张金富在接受本报记者正常采访时,自豪之情溢于言表。他表示,核能供暖不仅让群众身暖心更暖,还将大大改善大气环境和海洋生态环境,是真正的生态工程,也为我国北方清洁供暖提供了全新的“海阳方案”。
从烧煤到改用核能,核能供暖是怎么来实现的,用上了哪些“秘密武器”,使用者真实的体验怎么样,作为近邻的“青烟威”是否也能“沾上光”?11月13日、14日,记者来到海阳市进行实地探访,希望能揭开核能供暖的神秘面纱。
张金富自豪的底气,来自于核能供暖为海阳带来的肉眼可见的崭新变化。众所周知,“3060目标”是我国为应对气候平均状态随时间的变化,推动以二氧化碳为主的温室气体减排作出的庄严承诺,即二氧化碳的碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取到2060年前实现“碳中和”。今年10月发布的《中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中,明白准确地提出“积极稳妥开展核电余热供暖”。
作为探索核能综合利用,助力推进减碳目标达成的重要实践,可以说,此次海阳开全国之先河,率先成功实现核能供暖“全城覆盖”,其示范意义不言而喻,更为日后更大范围清洁供热迈出了里程碑式的坚实一步。
在位于海阳旅游度假区的亚沙村小区居民刁文平的家里,记者探访当天,入户玄关置物柜上的温度计显示,室内温度为26摄氏度,而当日气象部门所预报的海阳当地最冷气温为个位数。刁文平和记者说,今年11月9日真正开始启动核能供暖以来,无论室外温度如何变化,他家室温从始至终保持在二十六七摄氏度,不仅取暖效果十分平稳,据他观察,相比过去锅炉供暖方式,室温还要高出三四摄氏度,“现在日常在家里,基本上穿个短袖就够了,穿长袖都会觉得热,没想到效果这么好。”提起自家的供暖效果,他连连称赞。
别看现在刁文平对核能供暖十分肯定,在最初听说小区采暖热源要从烧煤变成核能时,他和邻居们也曾有所顾虑和不解。“以前锅炉供暖,室温也能达到二十二三摄氏度。”他介绍,因为此前居民们对于核能供暖从来就没接触过,单从用暖温度的角度来说,是否会受影响,是居民们最为担心的问题。而如今,这样的一个问题显然已不再是问题。不仅不再是问题,清洁能源还为居民带来了实实在在的实惠,海阳市决定供暖费用从原有的22元每平方米降低到21元每平方米。
核能供热作为全国首创项目,没有现成经验可以借鉴,海阳率先实现核能供暖全覆盖,创造历史的同时,确保安全运作是首要前提。而这背后,作为核能供暖的“实力担当”,从设计论证到管线施工,在核能供暖的所有的环节,无不彰显着技术与科技的力量。
“核能供暖中,用户与核电机组之间采取多重隔离屏障,在换热过程中,只有热能的传递,不存在介质的直接接触。”在山东海阳核电站,从核能发电机组抽取部分发过电后的蒸汽作为热源,通过厂内换热器,换成高温水,随后经管网进行多级换热后,最终抵达用户终端。技术人员常会把核能供热的工作原理比作时下的网红食品“自热小火锅”,“我们平常常吃的自热小火锅,下面是加热层,上面是食物层,经过物理隔绝,下面作为导热材料的不可食用部分,仅仅发挥加热作用,而不会与上面的食材接触。”技术人员和记者说,通过这一种方式,在核电站换热首站的热水出厂前,在线监测和隔离装置还会进行仔细的检测,回路间采取压差设计,确保供暖安全。
据了解,为了确认和保证万无一失,从2018年12月海阳核能供热项目正式立项,到2019年11月海阳70万㎡的小区实现核能供热,再到2021年11月完成核能供热“全覆盖”,三年间海阳核能供热项目不仅完成了概念到设计规划、落地实施、完善改进,期间更是历经重重验证。
“前期核能供暖工程已经各方专家检测论证,皆表示用户用水无任何放射性,与正常用水各类指标一致。”山东核电有限公司副总经理马元华表示,无论从核安全还是辐射安全来讲,核能供暖都具有独有的安全性。
探访过程中,在位于海阳市海翔中路东村河大桥的一处地上供热管网区域,记者看到,相较于传统管线,新改造的承担输送核能供暖高温水的管道明显“粗壮”了不少。承担此次海阳市内配套管网改造任务的海发水务集团副总经理辛张波和记者说,要支撑起核能供暖对于海阳的全城覆盖,意味着管网要面临更加大的流量以及压力负荷。为此,他们对从核电站厂外到各个热力公司的全市单线公里的配套管网进行了双线全部定制化“换新升级”,“管道直径增加至1米,管道壁厚增至1.2厘米,是以前的将近两倍。同时,保温层从以往的现场手工操作,转为直接在工厂完成一体化预制。”
这些技术改进,极大的提升了管网的承压、保温能力,从而大大降低了热损失,保证了供热效果。据了解,根据初步预测,今年海阳核能供暖热损耗在8%~9%,有望低于10%,对于长输管网来说,已经十分可观。
此外,记者通过调查了解到,不仅管道硬件材料升级,当地运送核能供暖热水的配套管网还首次实现了智能化。“我们的管网搭载了温度感应装置,一旦管道出现泄漏,第一时间自动向总控室发送报警信号,确保进行及时、有效的处置。”辛张波介绍道。
从烧煤到用上核能,清洁能源在为用户更好的提供更好体验的同时,也推动着传统热力企业转型升级。
在海阳市海源能源有限公司,新建的海阳市450万㎡核能供热项目调度中心即将于11月底完成建设,投入到正常的使用中。在企业负责人赵新看来,随着海阳市核能供暖实现全覆盖,企业的“红利期”才起步。他和记者说,以往冬季供暖,特别是遇到极寒天气时,脱硫设备、锅炉设备等故障率就会明显升高,因为要对故障设备做抢修,企业工作人员加班几乎是常态,时常要工作至深夜,这样不仅加重了企业的生产所带来的成本,更影响了用户的用热体验。而使用核能供热后,不会再使用原来的锅炉及环保设备,以前需要9人一组三班倒的锅炉房,变成了无人值守的换热站,只有必要进行常规巡视即可。以一个供热季为例,他的企业在环保、用电、人工等方面的成本节省可达300万元。
更为重要的是,不再因环保指标、锅炉设备检修等很多问题影响供热,用户获得了更加舒心的用暖体验,企业也得以有更多精力投入生产效率的改进提升上。
入冬后,北方多地突降大雪,骤冷的天气和如期而至的暖气让人再度面对城市供暖与气候平均状态随时间的变化的纠结与挑战。城市人口聚集,冬季北方的供暖需求上升,面对双碳目标和日渐高企的传统能源成本,如何转换供暖方式以减少能源消耗和二氧化碳排放,慢慢的变成了一个城市在规划未来发展路径时的必答题。
公开资料显示,目前中国煤炭消耗中,电力行业占用大约一半,然后是钢铁水泥这样的重工业,第三个领域就在于每年冬季供暖。
在这一方面,中国为了环保减排已经采取了一些有力措施,比如淘汰了一批小规模燃煤锅炉,只留下规模效率高的锅炉,另外采取燃料气代的方式,以前烧煤取暖,现在使用天然气,虽然没有完全解决碳排放问题,但有效改善了空气质量。还有,包括青岛在内很多城市已经用热电厂产生的余热来供暖,提高了整个热电厂使用燃煤的能源效率。
热力公司换热站的板式换热器，核电站出来的热水与普通暖气用水在这里交换热量
在寻找更加清洁高效的替代能源上,海阳率先布局的核能供暖无疑是一大突破。中国科学院院士王乃彦表示,核能供热是绿色清洁能源,它非常干净,没有二氧化碳、二氧化硫的排放,对于供暖省份来讲,用清洁能源替代烧煤,意义较大。
从环保角度来看,以海阳的“暖核一号”为例,项目投运后海阳核电1号机组变成全球上最大的热电联产机组,取代了当地12台燃煤锅炉,每个供暖季预计节约原煤10万吨,减排二氧化碳18万吨、烟尘691吨、氮氧化物1123吨、二氧化硫1188吨、相当于种植阔叶林1000公顷,同时减少向环境排放热量130万吉焦,有效改善区域供暖季大气环境和海洋生态环境。
从经济成本来说,专家分析,核能供热建设初期,投资远高于同规模燃煤锅炉,但建成后运行成本远低于燃煤锅炉,核能供热每年核燃料的运输量约为煤量的十万分之一,且常规使用的寿命可达60至80年,是燃煤锅炉的3至4倍。
经过3年试点,海阳城市实现了核能供暖全覆盖,如今,这一全新的取暖方式有了向周边扩展的动作。
在今年8月发布的《山东省能源发展“十四五”规划》中,实施核能积极有序开发利用行动被放在突出位置。其中关于核能供热方面,计划要求加快核能供热,全面建成国家能源核能供热商用示范工程,实现海阳市450万平方米核能供热“全覆盖”,打造全国首个“零碳”供暖城市；积极地推进海阳核电向烟台市区、青岛即墨等地跨区域供热。
显然,海阳已经提前完成了核能供热“全覆盖”,推进海阳核电向烟台市区、青岛即墨等地跨区域供热也自然被提上议事日程。
在今年9月山东省政府印发的《落实“六稳”“六保”促进高水平质量的发展政策清单(第四批)》(以下简称《清单》)中专门提到,将全力支持新能源发展,聚焦海上风电基地建设、核能供暖、分布式光伏规模化开发、氢能产业高质量发展等,制定激励性政策,创新促进新能源发展的体制机制。《清单》要求,围绕核能开发应用,强化政府性推动作用,整合胶东半岛地区热力市场资源,在具备条件的地区优先采用核能供暖,2021年年底前青岛、烟台、威海3市将核能供暖纳入城市供暖规划,3市参照不高于“煤改气、煤改电”清洁供暖补贴标准制定符合本地实际的核能供暖支持政策。
记者在海阳采访时,山东核电相关专业的人介绍,远距离供暖需要仔细考虑热损耗、工程成本、材料选择、大管网的稳定运行等问题,目前山东核电在开展相关科研工作以及水热耦合的研究,积极探索和实践。后续,随着科研工作的深入开展,将通过设计优化,新技术的应用及新材料的选择等,进一步提升效率,降低成本。
对于最关键的热源供应问题,仍以海阳为例,早在2019年该市就试点成功了70万平方米供热项目,经过短短两年的试点和机组管网改造,今年就实现了450万平方米供热。目前“暖核一号”3000万平方米供热科研工程正在推进当中,进展顺利,计划于2022年开工,2023年投产。届时,项目可覆盖方圆130平方公里,可达烟台、青岛主城区。
而未来更大规划2亿平方米的供热项目也在规划中,随着后续机组的开工建设,更大供热范围的供热项目也会逐步开展。2亿平方米核能供热项目投产后,将更大面积的替代青岛、烟台的主城区的供暖。山东核电将会根据项目进展及地方政府的规划,稳妥有序的开展相关工作。
对于青烟威核能供暖的时间表问题,供暖及管网企业表示,这不仅取决于核能热源的建设,更取决于不同城市的整体供暖规划。“跨区域供暖还要涉及市政规划、管网铺设、热企衔接、费用核算等等一系列问题,这样一些问题虽然不是技术性难题,但可能比攻克技术难题还要耗费功夫。”
可喜的是,在胶东经济圈一体化的推动下,跨区域核能供暖问题除了顶层规划,城市之间也已经走动起来。记者在海阳采访得知,去年供暖季,青岛住建部门有关负责人就曾就核能供暖问题专门到海阳调研对接。
