区域性供暖为何在日本兴起?
发布者:xylona | 来源:中国城市能源周刊 | 0评论 | 11933查看 | 2020-04-03 09:30:50    

日本是东亚经济强国,人口约为1.3亿,GDP世界排名长期居于世界前三,拥有世界知名的东京都市圈、大阪都市圈等城市群。气候上日本属于温带海洋性季风气候,终年温和湿润。南北气温差异十分显著。绝大部分地区属于四季分明的温带气候,夏季漫长、冬季湿冷。北部的北海道却属于亚寒带,1月平均气温-6℃,7月17℃。发达的经济环境和季风气候的特性让日本发展区域性供热系统和冷热联供有着先天的基础条件。


1、日本区域性供暖兴起的动因


具体而言,日本的区域性供暖行业的兴起有着各式各样的时代背景和社会经济背景。日本主要以环境压力和居民改善生活品质为动力源掀起了热供给事业的建设高潮。二战之后,日本经济高速发展。20世纪60年代末日本通过通产省的1955体制战略导航奠定了日本在世界经济中举足轻重的大国地位。同时,环境污染和能源危机也造成了日本严重的经济、社会问题,区域性供热和供冷系统也应运而生。


具体可分为以下几点予以阐述:


第一、工业发展带来的环境污染问题倒逼日本城市群集约化供热来进行节能降耗。大城市群实施区域性集约化冷热联供是改善城市环境的有效方法,于是日本政府在制定《公害防止法》时将区域性供热供冷系统作为重要的提案予以研究,环保部门后续也直接参与了区域性供热系统的建设与推广工作,这成为日本三大都市圈区域性供热系统发展的重要推手。


第二、区域性供热系统作为节能增效的有效手段能很好地解决日本战后能源需求量集急剧增加的瓶颈。二战之后,日本经济的快速腾飞使得工商业部门和居民部门能源消耗量快速增加。1970年相较1960年的一次能源消耗量翻了2倍多,其中石油消耗量占一次能源消耗的80%以上。为了降低中东石油进口的贸易依存度,日本政府采取了新的能源政策,其中区域性供热系统被认为是提升能源效率和实验替代能源的十分重要的实施方向。


第三、经济发展和人民收入水平的提高使得暖房和空调成为改善生活品质的必需设施。20世纪六七十年代,关于区域性供热与空调的行业研究与业务实际不断铺开,暖房和空调的安装量也逐渐上升。同时居民建筑的抗震技术也有了长足发展,高楼林立和公寓众多的城市群修建区域性供热系统显得尤为经济,区域供热的供热负荷随着不断加码。


2、日本的供热行业发展现状


日本的迄今为止已经有138个区域性供热系统在运行,2000年的时候供热区域面积就达到了3648.8万平方米,但普及率相对较低,居民仍以空调、桌炉等分散式采暖的电采暖或灯油采暖方式为主。从地区分布上来看,区域性供热系统仍主要集中在东京、大阪、名古屋等热需要密度负荷较大的区域。其他道府县地区以电力、天然气、灯油等方式的分散式供热为主,辅之以区域供热系统(主要集中在少数中心城市和县首府的公寓和工商业用户)。


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区域性供热系统覆盖范围一览图


由日本热供给事业协会和经济产业省的数据可知,截至2014年8月,共有78家供热企业为日本138个城市提供了供热服务,热量销售额也早已突破20000万亿焦耳。从用户构成上看,供热企业热销售量95%主要供给工商业用户,5%为居民部门冷暖房使用。若将使用用途分为供热、热水和冷热联供来看,冷热联供则占据了热量需求的绝大多数,比例高达58%。


在日本,供热企业相较电力行业和天然气行业规模较小,一般在热需要密度较高的地方集中供给。在这些区域性供热系统中,供热企业主要使用的燃料主要由燃气、热电厂的余热、废弃固体垃圾余热、石油等组成。这里面,燃气的使用比例最高,约占7成。电力产生的余热供给约占16%,垃圾废热产生的热量约占8%,石油占比相对较低,仅有1%。


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区域供热系统燃料构成占比


通过区域供热系统的燃料构成可以清晰地看出,日本供热行业使用可再生能源的比重有了飞跃性的提高,石油等化石能源的较低占比也为日本进一步降低能源外部依存度提供了良好基础。同时,热电联产、冷热联产、城市固体垃圾的再利用等多种手段的应用不仅促进日本区域供热系统的能源利用结构和燃料构成结构不断优化,这在满足日本经济社会较高的热量需求的前提下又很好地满足了绿色环保的要求。


从供给方来看,日本供热企业大多是民间企业,占比高达85%。这些民营企业包括燃气公司、热电厂、不动产公司、运输公司等等,剩下15%的区域性供热系统则有自治体出资的企业予以补充提供。


3、日本供暖行业的主要特点


日本的供热行业经过了多年的发展,已趋于成熟,形成了具有日本特色的供热体系。其主要有特点有以下几点:


第一、日本冷暖房的集中供热供冷系统规模较小,且多用于办公楼等商务设施,住宅用冷暖房占比较小,近年来冷暖房比例有抬升的趋势,但居民部门取暖多用暖桌、空调等电暖设备等分散式采暖方式为主。


第二、日本区域性供热系统发展迅速,以东京为中心的东京都都市圈泛关东地区占据了全国热消耗量的一半以上。


第三、日本的采暖设备与供热系统要兼顾节能环保和抵抗自然灾害的要求,这是资源稀缺、地震灾害频发的国情所决定的。


第四,日本区域性供热系统发展迅速,供给模式逐渐多元化。


多元化供热是日本近年来供热行业发生的一个新特点。21世纪下,环保压力和气候变化等原因加快了日本热供给事业的产业结构升级与优化,绿色清洁的多元化供热形式在日本逐步大量推广,它可以在有效保障居民热需求的同时提升能源使用效率,实现低碳环保无公害的城市建设目标,提升城市功能性与绿色美观度。


日本的多元化供热机制主要可分为以下几种形式:


第一、推广蓄热泵系统的使用,蓄热泵系统能错峰使用低电价储存大量的热量,白天满负荷为居民部门供热,满足居民热需求的同时又实现节能减排的目的。


第二、回收热电联产的余热进行居民热供给,热电厂在使用煤炭或天然气发电的同时会产生大量的余热,这些余热可充分利用为区域性冷暖房系统提供热源,实现经济绿色的动态平衡。


第三、城市余热的回收利用,日本境内工厂、变电站和地铁产生的热气与热水现也已参与到热供给事业中去循环利用,将废弃热量变废为宝,为区域供热系统提供调峰热源。


第四、充分利用温差的热能供热,地源热泵和污水源热泵的兴起可以让不同城市依据自身的资源禀赋和气候特点,因地制宜将自然资源进行优化利用。


第五、可再生能源供热兴起,太阳能、地热能等区域性供热系统近年来也在日本不断发展,所占比例不断上升。


第六、城市废弃物再利用进行热能转化,城市固体垃圾、生物质燃烧发电的余热可再利用为区域能源系统供热,这对节能环保和城市垃圾的管理两方面都有着莫大的好处。


作者:江小鹏 魏楚,供职于中国人民大学国家发展与战略研究院应用经济学院。

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