拉薩市冬季供暖現狀與發展方式淺析

北京市熱力集團發展部 郭 偉

【摘 要】地處“世界屋脊”青藏高原之上的文化歷史名城拉薩市，冬季氣候寒冷干燥，目前多數建筑未設置供暖設施，很多住宅靠燃燒柴薪、牛糞取暖，不但效果不佳，而且對環境造成了較大的污染。解決拉薩市的供暖問題，可以提高人民的生活質量，改善城市環境，保護高原生態，促進經濟社會發展，意義非常重大。選擇一種與當地自然、經濟、能源條件相適應的供暖方式并加以推廣，是下一步拉薩市供熱事業發展的關鍵。本文作者根據拉薩市的自然條件、能源狀況、人口特點、建筑特點，通過成本對比，建議以電為主要能源，采用分戶采暖的方式解決居民住宅的供暖問題；建議以天然氣為主要能源，來解決公共建筑的供暖問題；大力推廣被動式太陽能采暖建筑，有條件的情況下積極利用主動式太陽能供暖。
【關鍵詞】拉薩市 供暖 能源 方式
1、 拉薩市目前冬季供暖現狀
1.1 拉薩市自然條件介紹
拉薩市是一座具有1300年歷史的古城，是國務院首批公布的24座歷史文化名城之一，著名的藏傳佛教圣地。拉薩市位于雅魯藏布江支流拉薩河北岸，地理坐標為東經91°06′，北緯29°36′，海拔3650米，轄七縣一區，總面積約3萬平方公里，市區面積295平方公里。2010年市區人口預計為35萬，其中戶籍人口21萬，外來人口14萬［1］。拉薩市地處喜馬拉雅山脈北側，全年多晴朗天氣，降雨稀少，日照強烈，有“日光城”的美譽。年最低氣溫為－16℃，平均氣溫7.4℃，全年日平均溫度低于5℃的天數為149天。自然氣候特點決定了拉薩市的建筑物在冬季有必要進行供暖。
1.2 拉薩市冬季供暖現狀
目前，拉薩市多數建筑物沒有設置供暖設施，很多居民住宅仍在靠燃燒柴薪和牛糞取暖，不但效果不佳，而且對環境產生了較大的污染。由于拉薩市日照強烈，在冬季晴朗的天氣里，白天的室內溫度尚可接受，但在陰天和日落之后，房間內非常寒冷，舒適度很差。
近年來隨著拉薩市經濟與社會的發展，當地居民的生活水平不斷提高，人們越來越希望在冬天也能擁有舒適的工作和生活環境。解決拉薩市的冬季供暖問題，可以提高人民的生活質量，改善城市環境，保護高原生態，促進經濟社會發展，意義非常重大。目前拉薩市已經建設了一批供暖試點項目，如西郊水廠、北郊水廠、市委食堂等太陽能結合電鍋爐供暖項目，市政府辦公樓水源熱泵供暖項目。選擇一種與拉薩市自然、經濟、能源條件相適應的供暖方式并加以推廣，是下一步拉薩市供暖事業發展的關鍵。
2、拉薩市供暖負荷
根據《拉薩市總體規劃（2009-2020）》，拉薩市現狀住宅面積為705.9萬平方米，采暖熱指標為60W/m2，現狀公共建筑面積為345.8萬平方米，采暖熱指標為70W/m2，遠期至2020年將新建住宅461.2平方米，采暖熱指標為42W/m2，新建公共建筑457.8萬平方米，采暖熱指標為60W/m2［1］。經統計，拉薩市現狀建筑采暖熱負荷為665.7MW，全年采暖耗熱量為608.1×104GJ；遠期建筑熱負荷為1134.2MW，全年采暖耗熱量為1036×104GJ。拉薩市現狀、遠期熱負荷統計及供熱量見下表2-1。
根據《拉薩市總體規劃（2009-2020）》，2010年拉薩市區人口預計為35萬，其中戶籍人口21萬，流動人口14萬，外來工作人員占總人口的比例呈逐年上升的趨勢。拉薩市人口具有明顯的季節流動性，冬季進藏旅游的游客大幅減少，建設項目也基本停工，很多賓館飯店、商鋪處于停業狀態，大量外來工作人員在冬季選擇返鄉或回內地休假。據統計，5月至11月為拉薩市人口旺季，12月至次年4月為人口淡季，旺季人口最多時約為淡季人口的兩倍［2］。因為人口流動的原因，拉薩市冬季有相當一部分建筑物無人居住或辦公，這些建筑不需要進行供暖或僅維持值班溫度即可。因此，保守估計，拉薩市建筑實際采暖負荷可以按前面計算負荷的80%考慮，即現狀建筑采暖負荷53.2萬千瓦，遠期建筑采暖負荷90.7萬千瓦。
3、拉薩市采暖可用能源分析
西藏自治區是中國乃至亞洲重要的生態屏障和水源涵養地，也是中國生態系統最脆弱的地區之一。根據政策，西藏地區應積極推廣使用無污染能源，逐步淘汰柴草、牛糞、燃煤、燃油等居民生活燃料［3］。因此，解決拉薩市供暖問題應主要考慮天然氣、電、太陽能、地熱等清潔能源。
3.1 天然氣
目前拉薩市尚無管道天然氣供應，居民用氣以瓶裝液化石油氣為主。中石油向拉薩供應液化天然氣（LNG）項目已經開工建設，工程將建設液化天然氣接收站一座以及城市中壓輸氣管網，計劃2011年10月竣工，每立方米氣價在4元左右［4］。遠期國家將修建格爾木至拉薩天然氣管道，向拉薩輸送天然氣。按天然氣低位發熱量Q＝35.13MJ/m3，供熱效率90%計算，采取24小時連續供暖，在最冷天氣，拉薩市現狀建筑采暖每天需要天然氣145萬立方米，遠期建筑采暖每天需天然氣246萬立方米。中石油LNG項目擬設置運輸槽車240輛，每輛槽車一次可運輸3萬立方米天然氣。格爾木距離拉薩市約1100公里，車輛往返需要48小時。如果將槽車分為四組，每隔24小時出發一組，每天最多可以向拉薩市供應天然氣180萬立方米。另外LNG接收站將具備拉薩市3周用氣量的儲氣能力，以保證冬季大雪封路時拉薩市的燃氣供應。根據《拉薩市燃氣規劃》，遠期格爾木至拉薩天然氣管道向拉薩市的輸氣能力可以達到每天424萬立方米。拉薩市近期民用和商用天然氣量之和預計為12.5萬立方米/天，遠期預計為21.4萬立方米/天［5］。除去居民和商業用氣，剩余的天然氣供應能力可以滿足拉薩市近遠期冬季采暖需求，因此天然氣可以作為解決拉薩市供暖問題的備選能源之一。
3.2 電能
截止2006年底，拉薩市電網裝機容量為16.5萬千瓦，城區供電負荷14.5萬千瓦。冬季為拉薩市用電高峰期，最高限電負荷達到了3萬千瓦。目前冬季用于采暖的電負荷約9萬千瓦。
2010年7月29日，青藏電網聯網工程開始開工建設。該工程東起青海西寧市，西至拉薩市，全長1774公里，規劃輸電能力120萬千瓦。工程分兩期建設，預計2012年底完成一期工程建設，實現60萬千瓦的輸電能力，屆時拉薩市電力供應能力將可以滿足市區建筑53.2萬千瓦的采暖需求。另外，總裝機51萬千瓦的藏木水電站、12萬千瓦的旁多水電站等一批大中型水電項目也正在建設之中。根據西藏自治區政府公布的信息，到2015年，西藏電力裝機容量、發電量將分別由2009年的81萬千瓦、22億千瓦時提高至287萬千瓦、100億千瓦時，到2020年，西藏電力裝機容量將達600萬千瓦。因此，拉薩市電力供應能力可以滿足近遠期建筑采暖需求，電能可以作為解決拉薩市供暖問題的備選能源之一。
3.3 太陽能
太陽能供暖可分為被動式采暖和主動式供暖兩種。被動式太陽能采暖是通過建筑物朝向和周圍環境的合理布局，建筑材料和結構的恰當選擇，使建筑物在冬季能收集、蓄存和分配太陽能。主動式太陽能供暖是利用集熱器收集太陽能，通過輸熱管路將熱水儲存于貯熱裝置中，用于夜間供暖。西藏是世界上太陽能資源最豐富的地區之一，年平均日照在3000小時以上，年均太陽輻射量為6000—8000MJ/m2，拉薩市一月份水平面平均太陽輻射輻照量為16.556MJ/（m2·d），在傾角等于當地緯度傾斜面上的平均太陽輻射輻照量為24.871MJ/（m2·d）。太陽能集熱器效率取0.4時，在室外氣溫最低的1月份，1平方米集熱器大約可以為2平方米建筑面積供暖。
此前拉薩市建設了西郊水廠、北郊水廠、市委食堂三個太陽能供暖試點項目，總供暖面積為3440平方米，總投資約600萬元。這些試點項目供暖效果良好，但每平方米建設費用達到了1744元，初始投資較高，另外太陽能集熱器占地面積較大，很多建筑物無法提供安裝集熱器的位置，現階段大規模利用主動式太陽能供暖尚存在一定困難。太陽能采暖具有清潔環保的優勢，拉薩市太陽能資源豐富，現階段應當大力推廣被動式太陽能采暖建筑，有條件的情況下積極利用主動式太陽能供暖。
3.4 地熱
拉薩市位于河谷地帶，有豐富穩定的地下水資源。根據調查，拉薩市地下水溫度為8℃，出水深度約-2米左右，單井出水量200-300m3/h，總出水量約在9000m3/h左右。但拉薩市地層比較單一，含沙量少，透水性強，水位高，回灌比較困難。水源熱泵技術對水文地質勘察要求較高，在利用該技術時，需進行抽水、回灌、水溫、水流方向等水文地質試驗。因此，在水源熱泵技術利用方面，可以先進行項目試點，證實可行后再加以推廣。
3.5 小結
通過以上分析可以看出天然氣、電力資源能夠滿足拉薩市近遠期采暖需求，可以作為解決拉薩市供暖問題的備選能源。太陽能作為一種清潔安全無污染的能源，在有條件的情況下應盡量加以利用。
4、拉薩市宜采用的供暖方式分析
4.1 城市集中供暖與分散供暖比較
城市集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，由一個或多個熱源通過熱網向城市、鎮或其中某些區域熱用戶供應熱能的方式。分散供暖包括小區集中供暖和分戶供暖兩種形式。小區集中供暖一般以熱水作為熱媒，以鍋爐房作為熱源，通過庭院管線對某片小區或單位進行供暖。分戶供暖即以戶為單位，通過戶內熱源和散熱設備進行供暖的方式。
城市集中供熱適用于以煤為主要能源且建筑密度較高的城市。在這樣的地區，較高的建筑密度可以分攤集中供熱熱源、管網的初始投資。以熱電聯產的方式進行集中供熱，熱效率可以達到80%以上，而分散供熱的小型燃煤鍋爐熱效率只有60%左右，因此城市集中供熱可以取得較好的經濟效益。另外，集中供熱的熱源一般擁有較完善的脫硫、除塵設備，可將排放集中處理，有效降低城市污染。集中供熱的不足之處主要有：熱源、熱網初投資大；運行調節難度大；熱網存在熱損失；使用靈活性差，難以根據用戶個性化需求開始或停止供暖；收費難的問題普遍存在。
分戶供暖適用于以天然氣或電為供熱能源、建筑密度低的地區。分戶供暖的優勢在于可根據用戶自己的需要靈活調節供熱溫度，避免了集中供熱調節困難、易造成水利失調的問題；沒有室外管網熱損失，節約能源；用戶按燃氣或電的使用量自主繳費，不存在收費難的問題；供暖時間自主控制，易于滿足個性化用熱需求。小區集中供暖的特點介于城市集中供暖和分戶自采暖之間。
拉薩市建筑密度較低，傳統藏式住宅多為二至三層獨立建筑，公共建筑的高度一般也在五層以下。根據規劃，拉薩市中心城區新建建筑地面以上高度不得超過15米，傳統街巷紅線兩側各30米范圍內新建建筑地面以上高度不得超過12米。如果采用城市集中供熱，分攤在單位面積上的熱源、熱網投資過高。根據前面的分析，拉薩市解決供暖問題的主要能源為天然氣或電，而采用天然氣或電采暖時，大型鍋爐設備與小型鍋爐、分戶采暖設備的熱效率差別不大，集中供熱因城市管網存在熱損失，反而不如分散供熱節能。另外拉薩市人口存在流動性強的特點，分散供暖相比集中供暖具有方便靈活、易于調節的優勢，更容易滿足個性化的用熱需求。因此，拉薩市更適宜采取分散供暖的方式解決供暖問題。對于住宅建筑，宜采用分戶供暖的方式；對于賓館飯店、機關單位等公共建筑，可采取小區集中供暖的方式解決供暖問題。
4.2 天然氣供暖與電供暖費用比較
4.2.1 分戶天然氣、電供暖費用比較
根據前面拉薩市采暖負荷數據可計算出新建建筑每平方米每個采暖季的耗熱量為0.384GJ。在實際使用中，一般只對有人活動的房間進行供暖，比如在夜間休息時，只需要對臥室供暖，而客廳、廚房等房間可停止供暖，另外供暖時間一般不超過12小時，因此，實際采暖負荷按理論計算值的一半以考慮，即每采暖季0.192GJ/m2。
目前燃氣分戶采暖一般以壁掛爐為熱源，以暖氣片為散熱器進行供熱。以新建建筑面積為100平方米的住宅為例：壁掛爐的投資為10000元，使用年限為10年，年折舊費為10元/m2；年維護費為2元/m2；拉薩市目前尚未制定暖氣片造價標準，暖氣片造價按北京市相應概算定額的1.6倍考慮，投資為12160元，使用年限為25年，折舊費4.9元/m2；壁掛爐電功率110瓦，拉薩市民用電價為0.49元/度，每平方米每采暖季電費為1元；天然氣的發熱量按35.13MJ/m3計算，燃氣壁掛爐的效率按90%考慮，則每平方米建筑每個采暖季耗氣6.1立方米，天然氣價格按4元/m3考慮，燃氣成本為24.4元。考慮設備折舊后，每采暖季供熱成本為42.3元/m2。
分戶電供暖考慮采用低溫輻射電熱膜的供熱方式，同樣以新建建筑面積為100平方米的住宅為例，電熱膜初投資每平方米200元，使用年限30年，年折舊費6.7元/m2；正常情況下不需要維護保養；加熱效率按100%考慮，計算得每平方米建筑每個采暖季耗電53.3度，電價0.49元/度，電費26.1元。考慮設備折舊后，每采暖季供熱成本為32.8元/m2。分戶天然氣、電供暖費用對比見表4-1。
通過對比可以看出，在拉薩市使用分戶電供暖比使用分戶燃氣壁掛爐供暖更具有成本優勢。燃氣壁掛爐每年需進行維護保養，如果維護、使用不當會產生安全隱患，因此電供暖的安全性也要高于燃氣壁掛爐供暖。考慮到拉薩市的采暖季長達149天，而拉薩市的人均收入在全國城市中位居前列，居民對于分戶電供暖每年32.8元/m2的費用是可以接受的。根據以上分析，建議采取分戶電采暖的方式解決拉薩市居民住宅供暖問題。
4.2.1 公共建筑采用天然氣鍋爐、電鍋爐供暖的費用比較
對于單體面積較大的公共建筑，宜采用小區集中供熱的方式解決供暖問題。拉薩市新建公共建筑的熱指標取60W/m2，在24小時連續供暖的情況下，根據前面的負荷分析可以計算出每平方米建筑每個采暖季的耗熱量為0.548GJ。實際使用中，辦公建筑夜間只需要維持值班溫度，而白天由于太陽光輻射很強，所需補充的熱量較少，因此，實際采暖負荷按理論計算值的一半考慮，即0.274GJ/m2。
根據相關資料，天然氣鍋爐與電鍋爐進行小區集中供暖的初投資和使用年限基本相同［6］，采取哪一種供暖方式主要取決于運行費用的高低。
以天然氣鍋爐為熱源時，天然氣的發熱量按35.13MJ/m3計算，供熱效率按90%考慮，則每平方米公共建筑每個采暖季耗氣8.7立方米，按氣價4元/m3計算，燃氣費用為34.8元。
以電鍋爐為熱源時，供熱效率按95%考慮，則每平方米公共建筑每個采暖季耗電80.2度。拉薩市目前機關單位用電執行非工業電價0.59元/度，賓館、商場、寫字樓等商業建筑執行商業電價0.81元/度。機關單位和商業建筑采用電鍋爐供暖每平方米每采暖季的電費分別為47.3元和64.9元。冬季為拉薩市用電高峰季節，60%的用電量用于采暖，夜間是拉薩市冬季用電的高峰夜時段，因此拉薩市在冬季實行夜間低谷電價的可能性不大，難以通過低谷電蓄熱的方式降低運行成本。
通過比較可以看出，拉薩市公共建筑采用電鍋爐供暖的成本高于燃氣鍋爐的供暖成本，宜采用天然氣鍋爐供熱的方式來解決拉薩市公共建筑供暖問題。
5、結 論
解決拉薩市的冬季供暖問題，可以提高人民的生活質量，改善城市環境，保護高原生態，促進經濟社會發展，意義非常重大。根據拉薩市的自然條件、能源狀況、人口特點、建筑特點，通過供暖成本對比，建議住宅建筑以電為主要能源，采用分戶供暖的方式解決冬季采暖問題；建議公共建筑以天然氣鍋爐房供熱的方式解決冬季采暖問題。拉薩市應充分利用豐富的太陽能資源，大力推廣被動式太陽能采暖建筑，有條件的情況下積極利用主動式太陽能供暖。拉薩市相關部門在進行電力、燃氣方面的基礎設施建設時，應充分考慮城市供暖需求，避免重復投資。政府應盡快研究制訂相關政策，對電、天然氣、太陽能采暖分別給予一定的政策優惠。新建建筑要嚴格執行建筑節能標準，在竣工時供熱設施要一步到位，對現有建筑進行節能改造并安裝供暖設施。通過這些措施推動拉薩市供熱事業快速有序地向前發展。

參考資料
［1］拉薩市人民政府.拉薩市總體規劃（2009-2020）.2009
［2］鮑棟.青藏鐵路開通后拉薩流動人口分析.西藏研究.2007年第四期
［3］國務院新聞辦公室.西藏的生態建設與環境保護.2003
［4］董昌俊.中石油青海油田公司投資近3億在拉薩建液化天然氣工程.中國西藏新聞網.2010.8.18
［5］江蘇省規劃院.拉薩市燃氣規劃.2008
［6］付林，江億，張寅平.采暖供熱系統的應用淺析.熱能動力工程.2000年第5期