0 前言
Fig. 1 Total amount of urban central heating and its proportion in total energy consumption图1 城市集中供热总量及其在能源消费总量中占比 |
Fig. 2 Supply and demand of natural gas in China图2 我国天然气供需情况 |
1 SMR研究进展
Table 1 Research progress of SMR表1 部分SMR研究进展 |
SMR名称 | 国家 | 进展情况 |
---|---|---|
CAREM(Central ARgentina de Elementos Modulares) | 阿根廷 | 在建(原型机) |
HTR-PM(high-temperature gas-cooled reactor pebble-bed module) | 中国 | 在建工程 |
ACP100(玲珑一号) | 中国 | 基本设计完成 |
UK-SMR | 英国 | 概念成熟 |
KLT-40S | 俄罗斯 | 测试中 |
RUTA-70 | 俄罗斯 | 概念设计 |
NuScale | 美国 | 监管审查中 |
SMART(The system-integrated modular advanced reactor) | 韩国 | 许可/认证(标准设计批准) |
2 我国集中供热现状
Fig. 3 Central heating area of heating areas in China from 2010 to 2017图3 2010-2017年全国各供热地区集中供热面积 |
3 模型建立与情景假设
3.1 模型建立
3.2 情景假设
Fig. 4 Growth rate of central heating area of heating areas in China from 2010 to 2017图4 2010-2017年全国各供热地区集中供热面积增长率 |
Table 2 Benchmark scenario and low carbon scenario setting表2 基准情景与低碳情景设定 |
参数 | 年份 | 基准情景 | 低碳情景 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
基准零替代 | 基准低替代 | 基准高替代 | 低碳零替代 | 低碳低替代 | 低碳高替代 | |||
SMR替代燃煤供热量 | 2017 | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | |
2020 | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | ||
2025 | 0% | 2% | 3% | 0% | 2% | 3% | ||
2030 | 0% | 8% | 15% | 0% | 8% | 15% | ||
供热热指标 | 2017 | 严寒、寒冷、普通地区分别为63.6 W/m2、 57.9 W/m2、60 W/m2 | 严寒、寒冷、普通地区分别为63.6 W/m2、57.9 W/m2、60 W/m2 | |||||
2020 | 严寒、寒冷、普通地区分别为62.1 W/m2、 56.1 W/m2、60 W/m2 | 严寒、寒冷、普通地区分别为61.2 W/m2、55.6 W/m2、57 W/m2 | ||||||
2025 | 严寒、寒冷、普通地区分别为60.6 W/m2、 54.4 W/m2、60 W/m2 | 严寒、寒冷、普通地区分别为55.2 W/m2、48.8 W/m2、55 W/m2 | ||||||
2030 | 严寒、寒冷、普通地区分别为59.9 W/m2、 53.6 W/m2、60 W/m2 | 严寒、寒冷、普通地区分别为54.4 W/m2、47.9 W/m2、50 W/m2 | ||||||
燃气供热量占比 | 2017 | 10.5% | 10.5% | |||||
2020 | 14.5% | 14.5% | ||||||
2025 | 19.0% | 19.0% | ||||||
2030 | 23.5% | 23.5% | ||||||
燃煤供热量占比 | 2017 | 89.5% | 89.5% | |||||
2020 | 85.5% | 84.5% | ||||||
2025 | 81.0% | 78.0% | ||||||
2030 | 76.5% | 71.5% | ||||||
燃煤锅炉平均热效率 | 2017 | 70.0% | 70.0% | |||||
2020 | 75.0% | 76.0% | ||||||
2025 | 83.0% | 85.0% | ||||||
2030 | 92.0% | 95.0% | ||||||
燃气锅炉平均热效率 | 2017 | 90.0% | 90.0% | |||||
2020 | 91.0% | 91.5% | ||||||
2025 | 93.0% | 95.0% | ||||||
2030 | 95.0% | 97.0% | ||||||
集中供热管网输送效率 | 2017 | 65.0% | 65.0% | |||||
2020 | 75.5% | 76.0% | ||||||
2025 | 82.0% | 84.0% | ||||||
2030 | 85.5% | 90.0% |
Fig. 5 Proportion of various energy sources of central heating under six scenarios图5 六种情景下集中供热的各能源占比 |
4 结果与讨论
Table 3 Coal, gas and CO2 emissions under six scenarios表3 六种情景下的燃煤、燃气量以及CO2排放量 |
参数 | 年份 | 基准情景 | 低碳情景 | |||||
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基准零替代 | 基准低替代 | 基准高替代 | 低碳零替代 | 低碳低替代 | 低碳高替代 | |||
燃煤量 / 万t | 2017 | 58 587 | 58 587 | 58 587 | 58 587 | 58 587 | 58 587 | |
2020 | 58 985 | 58 985 | 58 985 | 56 482 | 56 482 | 56 482 | ||
2025 | 66 555 | 64 911 | 64 090 | 55 188 | 53 773 | 53 066 | ||
2030 | 66 998 | 59 992 | 53 862 | 51 852 | 46 050 | 40 974 | ||
燃气量 / 亿m3 | 2017 | 435 | 435 | 435 | 435 | 435 | 435 | |
2020 | 671 | 671 | 671 | 655 | 655 | 655 | ||
2025 | 1 134 | 1 134 | 1 134 | 979 | 979 | 979 | ||
2030 | 1 622 | 1 622 | 1 622 | 1 358 | 1 358 | 1 358 | ||
CO2排放量 / 万t | 2017 | 121 984 | 121 984 | 121 984 | 121 984 | 121 984 | 121 984 | |
2020 | 127 880 | 127 880 | 127 880 | 122 731 | 122 731 | 122 731 | ||
2025 | 152 493 | 149 337 | 147 759 | 127 291 | 124 573 | 123 214 | ||
2030 | 163 968 | 150 512 | 138 738 | 129 139 | 117 997 | 108 248 |
Fig. 6 CO2 emissions of three alternative SMR scenarios in baseline scenario (a) and low carbon scenario (b)图6 基准情景(a)和低碳情景(b)中三种SMR替代情景的CO2排放量 |
5 经济性分析
Table 4 Analysis of emission reduction cost and payback period of SMR for central heating in 2030表4 2030年SMR用于集中供热减排成本及投资回收期分析 |
参数 | 基准低替代情景 | 基准高替代情景 | 低碳低替代情景 | 低碳高替代情景 |
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ACP100电功率 / (MW/台) | 100 | |||
ACP100热功率 / (MW/台) | 375 | |||
需建ACP100数量 / 台 | 277 | 519 | 250 | 467 |
年减排量 / 万t | 19 000 | 36 000 | 16 000 | 30 000 |
年替代供热量 / 亿GJ | 16.15 | 30.28 | 14.53 | 27.25 |
年替代总燃煤量 / 万t | 9 880 | 18 520 | 8 395 | 15 722 |
SMR寿命 / 年 | 60 | |||
SMR建设成本 / (万元/MW) | 6 225 | |||
SMR运营成本 / [万元/(MW·年)] | 184 | |||
SMR燃料成本 / [万元/(MW·年)] | 58 | |||
年折现率 / % | 5 | |||
贷款年利率 / % | 6.55 | |||
SMR建设基础费用 / 亿元 | 53 121 | 99 531 | 47 943 | 89 558 |
SMR日常(运营与燃料)费用 / [万元/(MW·年)] | 395 | 395 | 395 | 395 |
年收益 / (万元/MW) | 709 | 709 | 708 | 709 |
年净收益 / (万元/MW) | 403 | 403 | 401 | 403 |
替代燃煤成本 / 亿元 | 776 ~ 979 | 1 455 ~ 1 835 | 660 ~ 823 | 1 235 ~ 1 558 |
减排成本 / (元/t CO2) | 53 ~ 63 | 53 ~ 63 | 59 ~ 69 | 59 ~ 70 |
投资回收期 / 年 | 48 | 48 | 48 | 48 |