“精确供能”应对北京能源困局
关键词：精确供能 灵活用能 科学用能
北京在与全国共同经历了煤电油运紧缺之后，又经历了一次天然气的紧缺，北京市政府不得不由王岐山市长亲自带领有关部门四处工作，“限气限热”来保障居民采暖。对于未曾经历“拉闸限电”之苦的北京人，却不得不忍受“定时限气”和“关阀限热”的另一种能源匮乏之苦。也许天然气供应问题随着“陕京二线”工程的完成在今年解决，但是，首都的能源问题，特别是能源安全问题已经是每一个北京人，乃至人应该认真思考的问题。
2004年6月，在河北廊坊中国石油勘探设计研究院，由北京石油学会组织开了一次关于《北京天然气供气安全问题》的研讨会，44位专家前往讨论，与会专家发出了2004年采暖期北京将可能出现严重的供气短缺的预警，并提出了一系列解决问题的方法，但不幸的是专家意见未能引起有关管理机构的足够重视，最终导致了首都天然气供应出现了本不应该发生的问题。
专家们认为北京天然气供应存在的核心问题是使用天然气的“不科学、不合理”，由此引发了用气结构问题，春夏秋三季没人用气，冬季又出现严重的供气不足，峰谷差高达8倍之多。使得采气、输气、供气的每一个环节都非常不，造成上游企业没有供气的积极性，居民用气负担巨大。但是，专家们微辞最为激烈的还是北京将天然气这种宝贵资源当煤一样放在锅炉里一把火烧掉，天然气集中供热造成资源的严重浪费，也造成老百姓能源费用据高不下。
魔鬼就在麻木中
在北京天然气供应出现问题之后，王岐山市长说:“魔鬼就在细节中”。2004年6月份研讨会以后，北京石油学会曾很快将会议纪要和专家建议递交北京市政府有关部门，专家建议：“北京应该按照市场交易原则，寻求对天然气资源的控制，确保北京供气安”。“有些专家持比较谨慎的态度，这是由于鄂尔多斯盆地资源的特点，气层薄、丰度底、渗透性差、气藏较深。因此，天然气单井产量低，减产快，最终表现为井口价不低，也就是说天然气成本比较高。另外，鄂尔多斯盆地供气用户，除北京以外，还包括天津、河北，以及山东部分重要城市。并同时可经西气东输管道输送长三角。因此，北京不能过分依赖国家发改委的资源配置，而是应该按照市场交易原则，寻求对天然气资源的控制，投资上游资源和集输气工程，并尽早与中油公司签订天然气照付不议合同，这是供气安全的重要保障。”
造成这次天然气供应问题的直接原因是2004年度未与中国石油天然气集团签署“照付不议”合同，对用气需求预测存在问题，没有及时修建应急调峰设施。不签协议，中石油就不能去投资开钻新气井和相应的采集处理设施，没有足够的气源就供不上气；对于燃气需求预测，国际上早有一整套成熟的方法和软件，掌握起来并不困难，关键是有没有考虑到这一工作的必要性；而建设城市圈内的燃气应急调峰系统对于保障天然气安全供应本来就是必须的，许多国家采取大量储存液态丙烷，在需要时将丙烷气化，并加入空气将热值调节到天然气的比例继续供气，即便不是为了调峰，要保障城市居民供气安全，也需要采用这一技术。此外，在城市供气系统中必须保持一定比例的“可中断供气用户”作为燃气调峰和优化用气结构的配套系统，例如可以使用双燃料的区域燃气热电厂，首都蓝天工程1999年就正式向市政府有关机构提出这一技术的必要性和紧迫性，时至2005年，这样的热电厂还是一个也没有建成。
导致问题更深层的原因是北京天然气使用的极度不合理，只有冬季采暖烧锅炉用气，其他时间几乎不用，冬夏峰谷差达到8倍以上（见图1）。为了解决这个问题必须建设大容积的地下储气库，每建设1立方米地下储气容积需要投资1.5元，而运行储气库系统需要花费0.6元/立方米，极为不经济。目前，正在建设的陕京二线工程，要应对北京的不合理用气方式，需要配套一个30亿立方米的地下储气库，投资45亿人民币，与输气管道工程投资相差无几，这笔投资至今无法落实。所以，中石油缺乏向北京供气的积极性，北京如果再不及时签协议，自然他们也不会自己积极主动为北京市政府和老百姓来“分忧解难”。这就是王岐山市长在北京供气如此紧张的情况下，更加强调发展分布式能源的主要原因。2005年2月1日，王市长邀请并亲自陪同国务院副总理曾培炎同志前往北京的第一个分布式能源热电冷联产示范项目--北京燃气集团大楼分布式能源系统项目视察，表明了市领导和国务院领导解决这一问题的决心与方向。
其实上述问题都是由来已久的老问题，但是始终没有引起一些政府主管部门和某些国有企业领导重视，王市长所言的魔鬼就在细节中，表面上看是一些数字被忽略的，关键的问题就是执行层对于这些细节的麻木不仁。北京到底缺不缺天然气？其实只要能够合理科学地使用，在目前已经形成的供气区域内是不会缺气的，供气面积甚至可以大幅度扩大。但是如果不能科学合理用气，将来的北京再建一条60亿立方米/年的陕京二线和一条30亿立方米/年俄罗斯支线，以及一个相当30亿立方米/年的LNG码头，最终还是保障不了城市的供气安全，而且会把北京老百姓的腰包掏光用尽。
先进国家的启示
以色列是世界上最缺水的国家之一，人均水资源匮乏的程度远远超过中国，但是小小的以色列竟然是世界上少有的“农产品出口大国”，它出口的农产品不是粮食作物，而是附加值很高的精品蔬菜瓜果。以色列之所以取得成功，关键在于它先进的灌溉技术和水资源管理理念。最近，国内专家指出，中国如果能够效仿以色列，现有水资源可以养活20亿人口。以色列的奥秘是什么？将传统的漫灌，变为“量需而出”的精确灌溉--滴灌和大棚微喷灌，将水资源的利用达到最优化。我们在能源利用上能不能也应用这一理念和方式？其实日本已经为我们做出了出色的榜样。
日本是世界上能源资源最匮乏的化国家之一，但是日本的能源综合利用效率也是世界最高的国家之一。作为一个四面汪洋之中的岛国，资源不足使日本举国充满危机的忧患意识，能源问题是全社会，上至政府，中间到每一个企业，下至每一个家庭，从天皇、首相到全国每一个普通国民都非常关注。正是因为能源使他们发动了第二次世界大战，也正是因为能源使他们最终投降，因此能源成为日本人最敏感，也是最关注的问题。日本解决能源问题的一个经验就是“举国节能”，鼓励每一个企业和家庭积极参与到能源优化和提高能效为核心的节能的行动之中。在日本能源是一种甚昂贵的商品，无论供应者和使用者，都在强调灵活和精确的能源供应。在日本许多住宅在销售时只提供完善的保温节能性，而不提供采暖制冷设备，家庭可以根据自己的使用特点选择各种适合的供能方案，在一些家庭至今甚至延续使用微型小型煤油炉采暖，尽管煤油价格昂贵，但是它可以非常灵活机动地使用，在需要的时间，需要的位置，按照需要的温度供暖，而不需要时就可以关闭，搬来搬去很方便，最终也可以达到节能和节省能源费用的目的。
在能源商品化之后，必须强调能源使用用户的自主性，每一个能源用户都应该可以根据自己的需要而灵活使用，需要的地方用能，不需要的地方不用能；在需要的时间用能，在不需要的时间不用能。对于能源供应企业而言，在需求的位置和时间，按照需要的能源及量的温度及时实施“精确供能”。只有如此才能有效节约能源，这是我们在能源供应上实行市场经济的必须选择。
如果我们能够很好的很好地运用“市场机制”，我们就能够较好的解决我们的能源困境。在前苏联计划经济体制下，为显示“社会主义”物质极大丰富的“优越性”，大量采用“漫灌”式的无偿供能，在莫斯科周边修建了10座天然气热电厂，每年消耗360亿立方米天然气对这座城市的热力管网系统免费供能。就是这样一种观念，最终将我们的社会主义“老大哥”拖累到解体覆没的境地。而另一些居于高纬度和高寒地带的社会主义市场经济国家--例如：丹麦和芬兰，在采用集中供热的同时，尤其强调分户计量和科学合理利用能源，在不断提高能源利用效率的同时，加强能源供应的精确性，以及不断民众提高资源和环境的忧患意识，最终以极低的资源和环境代价，保持着社会和经济的持续发展。
一个我们自身的例子
中国能源网的域名是www.China5e.com，其中5E是能源、环境、效率、效益和商务英文单词的第一个字母，节能环保是我们的企业理念。2004年我们搬入位于中雅大厦的新办公室，首先，在选择办公室时根据我们的建筑节能知识对建筑的保温、封闭性十分关注，同时也对采暖空调系统进行了必要的选择。最后我们选择了这套由三个独立单元组成的，建筑面积550平方米，并具有各自独立能源供应系统的建筑。此后，为进一步有效节约能源，我们对建筑进行了符合节能要求的装修，将办公室进行了内区外区的隔离（见图2、图3），使建筑的保温性能和自然调风性能都得到兼顾。2004年冬季，一方面为在员工中强调企业理念，一方面为响应市政府节约天然气的号召，我们对办公室的使用进行了必要调整，将非全职人员和会议室移到朝北边的A单元办公室，将其他人员集中在B、C两套朝南的办公室，尽力利用日照采暖。将咨询部年纪大一点的员工集中在上午日照更好的东南朝向的B单元，将计算机密集的部集中在C单元。
如果我们是采用天然气城市集中供热设施采暖，每平方米每采暖期需要支付30元采暖费用，550平方米需要交纳16,500元采暖费/年，按照每平方米40大卡平均值供暖（含损耗），如果供暖125天，天然气低热值按8,331大卡/立方米（国际标准），需要消耗7,922.22立方米/年，热力公司的燃气成本支出就达到14,260元/年。对热力公司可以说是毫无利润可言，如果没有政府补贴将很难维持。
然而，对于我们这一的，每天工作时间只有8小时，含午餐时间员工在办公室停留也不过9小时，125个采暖日中减去星期六、星期日和新年、春节4天法定假日，使用时间只有85天，需采暖时间765小时，只相当集中供热时间的25.5%（见表1）。
表1 实际需求采暖时间比较
采暖时间 | 集中供热时间 | 实际使用时间 |
天（日） | 125 | 85 |
实际需要供暖时间（时） | 24 | 9 |
年供暖小时 | 3000 | 765 |
由于我们使用了分单元的户式空调供热设备，所以我们可以根据实际使用情况和需求进行供热。部19名员工有17部台式电脑和3部手提电脑，其中每一台式电脑电源容量300～350w，显示器100～150w，实际运行容量250～300w，仅台式电脑可以散发4.24~5.1kW。网络部所在的C单元建筑面积190平方米，每平米22.37~26.84w。在加上打印机、扫描仪等电器设备和照明散热，以及太阳日照因素，几乎不需要使用燃气设备供暖就可以维持室内平均温度在18～20℃。如果将门窗关严，同时将外区的门也关严，经过15小时后，每天早上初入办公室时温度下降2℃左右；若经过周末，而且周末没有加班，室内温度可能下降到13～14℃，我们只需要开动天然气采暖设备1～2小时就可以恢复到18～20℃。由于我们使用的户式中央空调为冷热风型，可以迅速对室内空气加热，所以我们只在客人来访或者公司举行多人会议前10分钟才开动A单元燃气采暖设备。
尽管我们所使用的空调设备并非十分节能，每小时消耗天然气高达2.7立方米，但截止到2005年2月1日，虽然北京同时经历了迟到的冬季和20年来最冷的冬季，在已过去的82个规定采暖日后，我们整个公司也只消耗不到580立方米的天然气，花了1,100元多一点，其中还包括设备测试用气（见表2）。在接下来的43个规定采暖日中，如果考虑到2月份的春节长假，预计全年消耗天然气不到1,000立方米，采暖费用不到1,900元。为集中采暖消耗天然气的12.62％，节约采暖费用88.5%，降低能耗81.38%。同时减少了87.38%的温室气体排放，也为北京市节约了近7,000立方米天然气。依照上述数据计算推算，我们预计的实际采暖费仅为3.455元/平方米/季，每建筑平方米消耗1.82立方米天然气，每平方米采暖量仅为4.34w。到2月1日已近立春，一年最冷的日子都已经过去，近2/3的采暖日也过去了，全年消耗的天然气肯定应低于上述预测数据。达到这一效果的关键是我们采取了精确供能的管理与运行方式。
表2 2004年11月10日～2005年2月1日能源网天然气耗量和采暖费用
使用单元 | 天然气消耗量（m3) | 天然气费用 |
A | 119.3 | 226.67 |
B | 153.85 | 292.32 |
C | 306.46 | 582.27 |
合计 | 579.61 | 1101.26 |
如何解决北京的能源难题
我们自身的经历给予我们极大的启示，通过灵活机动的能源供应设备，根据需求实现“精确供能”，不仅可以节约大量宝贵的资源，还会为用户节约大量能源费用，同时减少了对环境的排放，也大大减轻了政府在城市基础设施方面的巨大资金压力和补贴，同时减轻了来自市民的舆论压力。
在第一次能源危机之后，美国有一个专家小组研究发现如果将投资使用在用户节能上，比在能源项目开发上更加有效，由此产生了著名的DSM--“能源需求侧管理”的新兴能源管理经营方式。所谓“需求侧管理”就是将用户的节能作为一种经营平台，利用更加先进的方法和理念，通过节约能源而获利的一种新型经营模式。其实，它说明经营节能比投资能源开发将更加赚钱，对于社会和环境将更加有效，而对于能源用户将更省钱。
设想一下，如果北京市政府将每年用于对热力公司使用天然气供暖补贴的资金用于投资“分户计量”和“分室调节”，使现有供热系统能够“精确”一点，让那些集中供热设施不要再对着那些空无一人的房子供暖，这样至少可以节约大量的能源，不仅使供热面积成倍增加，也使天然气消耗大幅度下降，还能减少环境污染。即便采暖热值单价可以比传统持续供热高价格一点，也可以为老百姓节约大量的能源支出。现在热力企业总是说：“热是商品”，既然是“商品”就不能强买强卖，就应该给予用户“量需而购”的自由，给予灵活使用的权利。当然，大多数居民是生活在共同的楼宇中，建筑内部的保温性问题以前也没有考虑，但是可以实现基础热量和商品热量分开计算，分开付费的方式来解决问题。建设部早就在研究、实验和推广供热分户计量，而且有一整套方法和经验，可惜的是节能往往在中国的阻力总是莫名其妙的大于动力，也许是节能无法增加GDP缘故吧。
其实开展节能环保工作与GDP未必存在矛盾，搞节能环保未必会降低GDP的增长，因为节能和环保也可以成为一个巨大的产业，北京--我们自己居住的环境本身就可以为我们提供一个巨大的新市场机遇，培养出一个未来极具赢利潜力的新行业。很多专家在很多年前就向北京市政府建议将北京的建筑节能标准率先提高一倍，就可以节约一倍能源，减少一倍污染。然而，提高建筑节能标准也是需要增加投资的，对于老百姓而言，今天多花一点钱卖一套节能建筑，在今后50年，甚至100年大量减少日益昂贵的能源费用，哪一种更合适，不言自明。
节能的目的是保持人类的生存环境
2002年以来，随着经济的加速和一些错误政策的引导（例如：取消电力增容费），中国的能源出现了空前的紧缺，煤电油运水都出现了严重的供不应求，不仅引起了国人的高度关注，也引起了全世界范围的恐慌，中国的粗放型经济“大跃进”，对于全球的资源和环境已经构成了挑战。革命至今200余年，西方工业化国家6亿人口通过消费了全球已消耗能源的60％的份额实现了化，其代价是使全球温度上升0.7℃。而未来中国13亿人以及印度的10亿人将在短短50年内要迎头赶上，如果我们在继续按部就班跟着西方国家曾经经历的道路，地球将需要再承担温度上升2.8℃。但是，2005年1月各国环境学家相继发布的研究报告显示，地球发生气候聚变的临界点将在自工业革命为基点平均温升2℃，也就是说，没有等到我们实现“中等发达国家”目标之前，地球的环境就已经不再适合于人类的生存繁衍。
地球上的能源，无论是煤炭、石油，还是天然气，都是几十亿年来太阳能通过生物现象将环境中的二氧化碳和甲烷气体转换和储存于地壳之中的。这种碳固化的过程，使地球的环境温度适合高等生命的产生，使大气中有足够的氧气来支持人类的生存与繁衍。而人类如果在短短的几百年间，将这些碳以温室气体形式重新释放回大气层中，无疑等于自取灭亡。今天的节能已经上升到维护人类生存的新境界，中国与世界面临的问题不仅仅是有没有足够的煤、油、气资源来供应我们现代化进程，更主要的是我们能不能肆意的继续采用传统方式去使用这些资源，来破坏我们自己的赖以生存的环境。这不是与谁讨个公平的问题，西方发达国家已经排放了200多年，我们才刚刚排放了几十年，似乎是不公平，但关键是我们如果为继续追求公平而无所节制地排放，将意味着人类的同归于尽，因而，作为一个“负责任的大国”，我们必须优先考虑有所节制的能源战略。
北京承诺2008年将举行一次绿色的、科技的和人文化的奥运会，如果我们继续采取这种肆无忌惮的消耗能源、浪费资源的方式来发展，我们能够心安理得面对全世界吗。
建议
1、实施“分户计量”和“分室调节”：迅速在北京实施建筑采暖制冷的“分户计量”和“分室调节”，并作为地方性强制性标准执行，将“精确供能”作为今后城市能源供应的直到方针，使居民能够“灵活用能”。
2、政府投资改造现有集中供热系统：政府将每年用于热力公司补贴的资金进行直接投入到现有采取集中供热建筑的“分户计量”改造上，对于改造工程实施招标，并对改造成果进行严格验收与追踪。
3、提高建筑节能标准：在北京实施更加严格的建筑节能标准，率先执行建设部第二阶段建筑节能目标，在实施分户计量的同时，特别注意提高建筑的保温和通风性能，对于建筑材料进行节能准入认证，凡是不能达标的建筑材料不得在北京使用。
4、以分布式能源网络代替天然气集中采暖：北京不应再继续发展大型的天然气区域集中采暖系统，取而代之的是积极发展分布式能源网络系统，并结合发展分布式能源系统。分布式能源网络系统是国际上的新的发展方向，它将若干座建筑或一个小区的集中供热和集中制冷系统与建筑在楼宇小区的分布式能源系统连接，结合信息化的供能管理系统和蓄热蓄冷设施在局部实施灵活精确的供能，利用发电后的废热制冷供暖，将更低品位的废热供应社会热水，实现能源的“梯级利用”，尽量提高能源的综合利用效率，实现科学用能。
5、鼓励发展中央空调系统：集中制冷效率大大高于单体或户式空调，且集中制冷可以利用分布式能源系统的废热资源或地源、水源热泵，以及太阳能等可再生能源技术，可以有效节能并降低用户能源费用。此外，发展中央空调有利于美化城市环境，降低城市热岛效应，提高综合资源利用效率。
6、实施建筑节能评估验收机制：效法北京市对新建项目进行评价的办法，对所有新建项目实施节能评价及验收，不通过节能评价的建筑不得开工，不通过验收的项目不发“商品房销售许可证”或产权证书，银行不得对未经节能评价项目贷款。
7、发展能源服务公司：能源服务公司（ESCo）是目前国际上最为推崇和发展最快的新型节能运营管理机制，通过专业公司以商业经营方式帮助用户实施节能改造，并管理用户的能源系统，分享节能效益。据日本专家介绍，在日本新上市的一家名为“省电舍”的能源服务公司，两个月市值翻了50倍。以专业机制解决能源终端的浪费，通过新技术实现精确供能，将节能作为盈利的新市场，实施能源“需求侧管理”。北京应积极发展这一节能服务产业，利用北京的能源技术专家知识优势，快速形成一个新的以节能为盈利平台的知识性服务产业，在下一阶段发展“循环经济”的主题下，占据全国这一节能市场的制高点。
截止到3月17日北京结束采暖，中国能源网总共消耗842立方米天然气，折合1600元采暖费，公司节约了90.3%的采暖费用，为北京节约了7080立方米天然气。
