2.可持续供热与废热利用——德国的战略、技术、政策以及经验.pdf
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Sustainable Heating and Waste Heat Utilization – Strategies, Technologies, Policies and Experiences in Germany 可持续供热与废热利用——德国的战略、技术、政策以及经验 Dr. Martin Pehnt, ifeu // 11.12.2018 Maritin Pehnt博士，海德堡能源与环境研究所//2018年12月11日 SINO-GERMAN EXPERTS SALON ON ENERGY EFFICIENCY IN BUILDINGS AND SUSTAINABLE HEATING 海德堡能源环境研究所的主页 2 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 The housing sector offers large potentials for GHG and energy savings. 建筑领域提供了温室气体减排和节能的巨大潜力。 德国法律 低能耗房屋 能源需求 生活用电 建筑服务 热水 采暖 3 Source: ifeu 2011 on energytransition.org Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 The national targets in the building sector are ambitious… 德国在建筑领域设定了雄伟的目标 Germany’s GHG reduction target 2030 for buildings 德国建筑2030年的温室气体减排目标 Germany’s primary energy reduction target 2050 for buildings 德国建筑一次能源在2050年的削 减目标 -80% Necessary GHG reduction 2050 in view of Paris Climate Agreement 根据巴黎气候协定在2050年必须 达到的温室气体减排量 4 Climate Action Plan 2050. Principles and goals of the German government's climate policy Federal Government’s Energy Concept Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 … but there is a gap between targets and reality. ……但是目标和现实之间存在差距。 Expected contribution of policy measures to 2030 greenhouse gas savings 政策措施对2030年温室气体减排的预期贡献 KfW funding 德国复兴信贷银行资金 Gap 差距 Regulation/Building code 管理/建筑条例 5 Prognos 2018 MAP: 使用可再生能源的市场激励项目 EEG: 德国可再生能源法案 Energieberatung KMU: 德国中小企业能源咨询 ● From 25 evaluated building measures, 90 % of the expected GHG savings until 2030 stem from five measures. 从25项已评估的建筑措施中可知， 到2030年将会有90%的预期温室 气体减排来自于其中5项措施。 ● A large gap remains. The annual GHG savings must be increased by 50 %. 仍旧存在巨大差距，每年的温室 气体减排量必须增加50%。 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Status quo of heating market and policy instruments 供热市场现状与政策工具 Reality check: How Germans heat their buildings 审视现实：德国如何给建筑供暖 District heat mainly in Eastern Germany and Cities 区域集中供热主要在 德国东部和城市 Fossil fuels are still dominating 化石燃料仍处于主导地位 Gas 48 % Fuel oil 26 % District heat 集中供热 Single boiler 单独供热 燃气 燃油 District heat 14 % 集中供热 Electricity 4 % 电力供热 Wood 3 % 木材供热 Others 其他 7 Specific heat demand per m2 decreases, absolute fuel consumption stagnates 单位平方米供热需求下降， 绝对燃料消费水平停滞 Residential buildings Middle: Destatis 2018 für 2016. Right: BMWi 2018 Final energy demand for buildings [TWh] 建筑最终能源需求 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Reasons for GHG gap 温室气体减排目标与现实存在差距的原因 Insulation Restrictions 隔热层的限制 8 Effect of the Last Centimeter 最后一厘米的 影响 Acceptance and Implementation Rate of Efficiency Measures 能效措施的接受度 和施行度 Low energy prices 较低的能源价格 Living Space Growth 居住空间的增长 Rebound through Greater Comfort 追求更高的生活 舒适度 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 The Federal Efficiency strategy of the Federal government calls for… 联邦政府的能效政策要求是： … simultaneous implementation of renewables AND efficiency, because… 同时实现可再生能源的利用并且提升能效，因为： …. energy efficiency is the door opener for many renewable heating systems and increases their yields and performance. 提高能效使得大量可再生能源供热系统成为可能，而且能提 升其产量和性能 9 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Main instruments 2018 2018年主要的政策工具 § € i Energy Efficiency 提升能效 Renewable Energy 可再生能源 Energy Savings Ordinance 节能条例 Renewable Energy Act 可再生能源法 Renewable Heating Act 可再生能源供热法 Cogeneration Act 热电联产法 Energy Tax 能源税 Market Incentive Programme 市场激励计划 KfW Refurbishment and other support schemes 德国复兴信贷银行的翻新计划以及其他支持计划 Renovation roadmaps, energy audits, energy performance certificates 更新路线图、能源审计、能源绩效证书 Heating labels, campaigns, etc. 供热品牌化、竞争等 Strategies Climate protection plan 2050, Efficiency strategy for buildings, National Energy Efficiency Action 政策： Plan, Energiekonzept, Roadmap Heat Transition, Long Term Renovation Strategy 10 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 《2050年气候保护计划》、《建筑能效战略》、《国家能效行动计划》、《能源合作计 划》、《热转型路线图》、《长期改造战略》 Main instruments 2018 2018年主要的政策工具 § € i Maximum primary energy Renewable Energy 可再生能源 Energy Efficiency 提升能效 demand and U values for Minimum Renewable Energy Act new andSavings existingOrdinance buildings Energy renewable energy 可再生能源法 (after major renovation) 节能条例 Renewable Heating share in new Act 新建及现存建筑的最大一 可再生能源供热法 buildings Cogeneration Act 次能源需求及U值(大规模 新建筑中可再生 热电联产法 翻新后) 能源最低占比 Other renovation Energy Tax 能源税 requirements Market Incentive Programme 其他翻新要求 市场激励计划 KfW Refurbishment and other support schemes 德国复兴信贷银行计划的翻新以及其他援助计划 Renovation roadmaps, energy audits, energy performance certificates 更新路线图、能源审计、能源绩效证书 Heating labels, campaigns, etc. 供热品牌化、竞争等 Strategies Climate protection plan 2050, Efficiency strategy for buildings, National Energy Efficiency Action 政策： Plan, Energiekonzept, Roadmap Heat Transition, Long Term Renovation Strategy 11 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 《2050年气候保护计划》、《建筑能效战略》、《国家能效行动计划》、《能源合作计 划》、《热转型路线图》、《长期改造战略》 KfW Programme for efficient buildings 德国复兴信贷银行的节能建筑项目 Example: refurbishment 例如：翻新 With increasing level of efficiency and renewables…. 提升能效和可再生能源利用的水平 …. increasing support rates. 提升支持比例 Current legal standard for new buildings: Efficiency house 75 目前针对新建筑的法 律标准：能效房屋 75 Single measures 单一措施 Example: The KfW Efficiency house 55 has a primary energy demand which is 20 % points below the requirements for new buildings. Refurbishment to this level yields a support of 30 % of the eligible costs.例子: KfW能效屋55要求一次能源的需求比新建筑低20%。翻新到这个水平将给予30% （符合条件的）翻新成本的支持。 12 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Market Incentive Programme MAP and KfW Waste heat Programme 使用可再生能源的市场激励项目（MAP）以及德国复兴信贷银行（KfW）的废热项目 National subsidy schemes 国家补贴政策 Renewable heating (MAP) 可再生能源供热 Waste heat 废热 ● Investment grants and low interest loans (subsidy rate ● Investment grants and low interest between 10 and ca. 40 %) loans (subsidy rate 30 - 40 % of 投资补贴及低息贷款(补贴率介于10-40%) additional efficiency related ● 2017: 253 Mio. € budget for renewable heating, e.g. investment costs) 2017年2.53亿欧元可再生能源供热预算，例如： 资助补贴及低息贷款（补贴率是与 节能相关的额外投资成本的30-40%） - 18.000 small solar collectors 小型太阳能集热器 - 24.000 small biomass boilers 小型生物质锅炉 ● Condition: Waste heat concept by energy expert - 18.000 heat pumps 热泵 条件：能源专家提出的废热方案 - 1.200 district heating systems 区域集中供暖系统 - Etc. 等等 ● Large impact on quality and efficiency of sold products due to technical requirements 技术要求对出售产品的质量和效率影响较大 13 ● 2017: 20 Mio. € budget 2017年：2千万欧元的预算 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Future trends // Technologies 未来趋势 // 技术 Technology trends I: Heat pumps 技术趋势之一：热泵 Air HP 空气源热泵 Brine HP 海水热泵 Record year for heat pumps 热泵数量创纪录的一年 Trend towards own PV production 自有光伏产能趋势提升 Hybrid systems for lower-efficient buildings and for flexible, grid-oriented operation 混合系统针对低效率建筑和灵活的、以电 网为导向的运行 Measuring and smart-grid Readiness of heat pumps. 热泵的测量和电网的准备就绪 Smart tariffs for electricity?? 智能电价？ 15 Sales: BWP 2018. Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Technology trends II: Waste heat 技术趋势之二：废热 Industrial/commercial waste heat 工业、商业废热 Waste water heat use with heat pumps 用热泵利用废水余热 ifeu waste heat map and heat Atlas 来自ifeu的废热 和供热地图 Example例子: Karlsruhe 卡尔斯鲁厄 : • Refinery providing 90 MW heat 炼油厂提供90兆瓦废热 • More than 50 % of the district heat of city of Karlsruhe 城市集中供热超过50% Technical potential* • 技术潜力： Source信息来源: 16 Around 20-30 TWh ** 大约为20-30太瓦时 https://www.ifeu.de/en/project/nenia/ * In Germany. ** 20 TWh/a corresponds to around 3 % of heat demand for buildings. Stuttgart 斯图加特 : • around 9 GWh heat for residential buildings with canal heat exchanger 约9吉瓦时用于居民楼的管道热交换器 • Using heat pump plus CHP unit 1300 l/s 热泵及热电联产单元利用达到1300升每秒 • Around 20 TWh ** 大约为20太瓦时 https://www.ifeu.de/kommunaleabwaesser-als-potenzial-fuer-diewaermewende/ Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Technology trends III: District heat 4th Generation 技术趋势之三：第四代区域集中供热 2G In Situ 1G Steam Temperature 温度 3G Prefabricated < 200 °C 100 °C Efficiency 能效 Large solar collectors 大型太阳能收集器 Bis 1930 1930-1980 储能 Storage 17 4G LowEx Ifeu, based on Uni Allborg 1980-2020 Large heat pumps 大型热泵 2020-2050 废热 热泵 可再生能源 热电联产 Solar- Geothermal Waste thermal heat Heat pump (Biogene) Bidirec- Wind/PV 风能/光伏 电制热 PtH Tional CHP 双向 光热 地热 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Future trends // Policy Approaches 未来趋势 // 政策方针 Discussion on new policy instruments 关于新政策工具的讨论 Energy audits and information, improve quality, professional training for craftsmen 能源审计和信息化，提升质量，工作人员的专业培训 Electric heat generation: Decarbonisation via phase-out of coal-fired power plants Sufficiency : reduce trends CO2 tax on fuels 电力产热：通过逐步淘汰燃煤 of growing living space 燃料的二氧化碳排放税 发电厂实现脱碳 充足性：减少生活面积 的增长趋势 Minimum efficiency standards 能效标准细化 for buildings in line with long term goals 针对符合长期目标的建筑 Social equity and acceptability: adjust tenancy law, social law 社会公平度和可接受性： 调整租赁法、社会法 19 Enhance and simplify government funding 加强并简化政府资金支持 renovation and renewable energies in buildings 建筑改造并使用可再生能源 Individual building renovation roadmaps and heat roadmaps for districts 私人建筑物翻新线路图 以及区域供热线路图 Develop and decarbonise heating infrastructure and supply in districts and communities 在地区与社区中，发展脱碳供热和 供热基础设施 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 ● ● ● Discussion I: „Support scheme strategy“ 讨论一：“支持方案策略” Simplification 简化 - Various support schemes will be amalgamated to void a „support scheme dschungle (e. g. the various industrial energy efficiency schemes; and the KfW/MAP programmes). 以多种支持方案的合并来避免“支持方案丛林”（例如多种工业提升能效方案以及Kfw/MAP项目） - One-stop shop: Easy internet portal for support scheme access (in preparation) 一站式服务：简易的互联网端口来支持方案的接入（筹备中） - Renovation networks and regional energy agencies as support locations 更新网络和区域能源机构作为支持单位 Trend towards tendering/auctions 趋向于利用招标/拍卖 - Electrical efficiency tender STEP up! will be extended to heat market 开展提高电能效益的招标工作，将会扩展至供暖市场 - Tendering innovative cogeneration 为创新型热电联产招标 Support schemes for innovative transformation approaches, e. g. district heat 4th generation 对创新转型方法提供支持方案，例如第4代区域集中供暖 - Programme with up to 50 % support rate for district heat with low temperatures and high shares of RES and waste heat 对低温采暖和高度利用可再生能源及废热的区域给予高达50%支持比例的项目 20 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Discussion II: New building code und European EPBD 讨论二：新建筑条例与欧洲建筑能效指令 ● The European Energy Performance of Buildings Directive demands several things, such as definition of a nearly zero energy standard (NZEB), metering the performance of boilers, including measures for social housing, trigger points, cost-effective deep-renovation, consumption based energy tarriffs 欧洲建筑能指令有几点要求，例如定义近零能耗建筑（NZEB）、测试锅炉性能，包括社会 住房措施、触发点，高性价比的深度改造，基于梯度能源价格的消费。 ● The new building code („Gebäudeenergiegesetz“ GEG) falls short of the expectations of many stakeholders 新建筑条例（GEG）并未达到众多利益相关方的期望 - - 21 Definition of a nearly zero energy standard on the level of todays energy performance requirements (even though tightening would be cost optimal) 近零能耗建筑标准的定义应基于现今能源绩效要求的水平（尽管紧缩政策是成本最优的 选择） No further provisions for existing buildings 没有为现有建筑作出进一步的规定 No switch from primary energy requirements to greenhouse gas requirements 并未从一次能源需求向温室气体减排需求转换 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Discussion III: Renovation roadmap 讨论三：更新路线图 • Audit tool for onsite-energy audits for private residential buildings, with a focus on stepwise renovations 用于私人住宅的现场能源审计工具， 聚焦于逐步改造 • Carried out by certified energy auditors 审计由被认证的能源审计师执行 • Funded by BAFA (60 %, max. 800 Euro for one-family house) 由德国联邦经济与出口管制局资助 （60%，每户最多800欧元） • Products: One roadmap document 产品：一个路线图文件 22 Plus one detailed implementation guide 以及一个详细的实施方针 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Discussion IV: Carbon tax 讨论四：碳排放税 CO2 tax in 2024: + 86 €/t CO2 Return to households and companies 到2024年，每吨二氧化碳增加86欧排放税 返还家庭用户和公司用户 Natural gas + 1,7 Ct/kWh 天然气增加1.7欧分每千瓦时 Gasoline + 20 Ct/l 汽油增加20欧分每升 Diesel + 41 Ct/l 柴油增加41欧分每升 23 Source: Agora Energiewende 2018 300 亿 欧 元 30 billion € Heating oil + 23 Ct/l 供热用燃油增加23欧分每升 Reducing electricity tax or EEG fee 减少电力税或可再生能源附加费 or Bonus to households and companies 或者奖励家庭和公司用户 and Finance programmes for heat and transport sector, with focus on social 用于供热和运输领域的资助项目，重点在于社会 See protest in France Discussion ongoing 讨论仍在继续 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 ifeu and the Heat Transition // www.ifeu.de 关于ifeu和供热转型 // 详见官网 Topics and Focii 话题和焦点 Heat Map 供热地图 Building Model 建筑模型 Energy Model 能源模型 Strategies 策略 Political Instruments 政策工具 Energy Consulting 能源咨询 Renovation Plan 更新计划 Heat Network 供热管网 Waste Heat 废热 CHP System 热电联产系统 Renewable Energies 可再生能源 Insulation 隔热层 Local Climate Protection 当地气候保护 Craftsmen 专业人员 Building Contractors 建筑承包商 Sufficiency 充足性 International Cooperation 国际合作 Pilot Projects 试点项目 Information 信息 Materials 资料 Media 媒体 24 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Appendix 附录 Potenziale der Wärmenetze 供热网络的潜力 Analyse mit Wärmeatlas 2.0 (ifeu, GEF, geomer) 根据供热图册2.0分析 26 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Potenzial von Wärmenetzen 供热网络的潜力 Bis zu 30 % der Nutzwärmebedarfs, wenn wir heute beginnen. 如果我们今天开始，可满足多达30%的热量需求。 GIS-Analyse des Wärmebedarfs und der Wirtschaftlichkeit mit ifeu-Wärmeatlas und GEMOD 热需求的GIS分析和基于ifeu热图谱和GEMOD的经济性 用热需求 额外的热网潜力 “致力于气候保护” 现有的远程供热 “致力于气候保护” 额外的热网潜力 “适度的改造” 现有的远程供热 “适度的改造” 供热管网的投资边界 用热需求 “致力于气候保护” （WGB+NWG） 用热需求 “适度的改造” （WGB+NWG） 27 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018 Renewable Heating Market 可再生能源供热市场 Share 占比: 13 % 生物质固态燃料 生物质液态燃料 28 生物质气态燃料 Federal Ministry for Economic Affairs and Energy 光热 地热 Dr. Martin Pehnt 11.12.2018