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薛涛:碳减排三角下,地方水务集团的应对策略思考

时间:2022-11-14 10:17

来源:中国水网

作者:毛茂乔整理

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  我们再来看,在供水全流程中可选的一些具体降碳措施,不同颜色对应前面讲的路径选择,混色代表采用复合路径,不难发现,大部分都跟节能降耗密切相关。

  在水源环节,注重环境修复、源头治理,加强水源地保护,可以在很大程度上降低饮用水处理的难度并减少药耗能耗;同时,引入再生水、雨水、海水等非常规水源,从系统的角度满足用水需求。对于引调水工程,通过合理的规划尽可能减少不必要的建设和投入,以降低碳足迹。在水厂环节,可以有针对性的选择高效低碳节能的工艺进行改造,杜绝以能耗药耗换水质的粗放模式。

  管网输配水和二次加压环节,能耗在全流程中占比更大,是供水系统降碳的重中之重。漏损、爆管等事故频发,对资源和能源产生巨大的浪费。因此,业内也在积极探索加强城市管网的贮水和调蓄功能,使其既满足高峰时期的用水量,也能起到稳定水压、缓冲水质变化的作用,并同步实现减少电耗的要求。同时,控漏节水技术的研究以及智慧化管理的加强、管网结构的优化,都对寻找能耗最优的解决方案提供了诸多思路,其中也不乏优秀的管道企业和水表企业。在用户端,特别是一些分散式和小型化供水的场景,绿色高性能无机的使用可以在最大程度上降低药耗,安全、高效、经济地达成水质保障的目标。(相关阅读:陶瓷膜技术是如何在多领域、多场所实现“做好水”目标的?)

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  从优化能源结构的路径来讲,太阳能光伏发电因为其安全、清洁、低碳、可再生的优势,近年来受到越来越多水厂的青睐。分布式光伏发电装置可以安装在水厂闲置空间、建筑物屋顶,大大提高了水厂的空间利用率;还可以安装在水池上方,相当于给水池“加盖”,阻挡阳光,防止藻类生成。同时,光伏发电能直接降低水厂用电成本,甚至在未来有可能开发成CCER项目,通过卖碳指标获取一定的收益。

  尽管光伏发电的优势显著,但在自来水厂的实际应用中还存在一些值得注意的问题。一是水厂的湿度大,产品容易氧化,需要做好防锈防腐措施;二是水厂的水泵和电机多,电网环境较差,瞬时电流是额定电流的3-5倍,需选择功率更大的逆变器以提升防电流冲击能力。

  其实,近10年来,光伏发电项目单位千瓦平均造价已经下降了75%左右,现阶段,光伏发电的价格已经可以与煤电等化石燃料发电方式竞争,甚至低于煤电价格,为什么光伏发电仍未得到大规模应用?主要有并网成本、发电规模、自然条件、储能成本等原因,还需交给时间来解决。

  04地方水务集团减碳策略思考

  对于地方水务集团而言,供水只是其业务范畴的一部分,不少企业也通过产业链的延伸将业务拓宽至污水处理、垃圾焚烧、环卫等领域。接下来我们就看看在这些领域的降碳措施,以及E20研究院对碳减排推进优先级的一些辩证思考,希望给到大家视野的延展和启发。

  首先是污水处理领域,厂内的碳减排主要包括运行过程的节能降耗、建设过程中的碳减排、温室气体(GHG)的逸散控制以及针对减少逸散控制的新工艺的开发和应用;而厂外的碳减排重点在管网的提质增效、出水管控、污泥处理以及能源外供等方面。由于篇幅所限,在此不过多展开,只简单分享下水源热泵。

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  污水源热泵作为低温余热利用的技术之一,十多年前在我国北方地区的污水厂中就得到了推广和应用。水源热泵的热交换温度全年较为稳定,设备传热性好,而且具有不俗的能耗表现。数据表明,水源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能,比燃料锅炉节省1/2以上的电能,符合低碳的发展方向。那么,水源热泵在供水领域可行吗?按道理来说,供水的水质优于污水,热泵运行会更加稳定,为什么目前在自来水厂没太见过水源热泵呢?原因还是归结为前面提到的安全问题。供水对安全非常敏感、要求极高,温度波动对于水质带来的影响,比如溶解氧、pH、有机质的变化,管壁生物膜的变化,沉积物的溶解和析出等等,都有不确定性,因此,业内对于水源热泵在供水领域的应用显得十分谨慎。

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  企业通常有很多业务方向,为了预判哪些细分领域会优先推进碳减排,哪些领域会滞后,E20研究院制作了如上图所示的二维矩阵进行分析。横轴表示政策确定性的强弱,纵轴表示碳排放量的大小。我们认为,右上方的填埋场发电是会被优先推进的;而像左上方的污水处理和供水领域,虽然目前的政策强度不足,但随着优先级更高的问题被逐步解决,它们也会得到更多的驱动和推进。

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  中长期来看,我国能源结构将发生巨大的变化,可再生能源将从低碳转型的生力军成长为碳达峰碳中和的主力军。据E20供水研究中心测算,到2035年,可再生能源占比将达到30%以上,到2060年,该比例将超过73%。有研究表明,在四种实现碳中和的路径中,对核能、风能和生物能的需求,都已接近全国总资源的上限,只有太阳能资源充裕。这充分说明,太阳能将在实现碳中和的过程中发挥着至关重要的作用,这也是为什么我们在前面重点提及光伏发电的原因。

编辑:赵凡

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