究其原因，我國“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦導致國內能源消費結構失衡，成為我國大氣污染的根源。經初步核算，2019年我國全年能源消費總量48.6億噸標準煤，其中煤炭消費量占能源消費總量的57.7%，比2018年下降了1.5%，而天然氣、水電、核電、風電等清潔能源消費量占總量的23.4%，上升了1.3%。雖然清潔能源消費比重略有上升，但化石能源仍然是我國能源消費結構的主體。
京津冀地區冬季的氮氧化物（NOx）排放量絕大部分來自供暖燃料的燃燒。受經濟成本、取暖模式等諸多因素影響，短期內燃燒化石能源仍為北方地區冬季取暖的主要形式。截至2016年底，北方地區燃煤取暖面積約占北方地區總取暖面積的83%，天然氣、電、地熱能、生物質能、太陽能、工業余熱等合計約占17%。因此，我國北方地區迫切需要推進清潔取暖。
我國北方清潔取暖工作的可持續發展，回顧了區域供熱技術發展的大致歷程和近10年來國家相關的供熱政策，闡述了我國北方現有各項清潔供暖技術的優劣，包括清潔燃煤供暖、天然氣供暖、電制熱供暖、地熱供暖、生物質能清潔供暖、太陽能供暖、工業余熱供暖、核能供暖等，對清潔取暖領域存在的問題進行深入剖析，并給出相應的解決路徑。
一、我國清潔取暖的相關政策
清潔取暖是指利用天然氣、電、地熱、生物質、太陽能、工業余熱、清潔化燃煤（超低排放）、核能等清潔化能源，通過高效用能系統實現低排放、低能耗的取暖方式。清潔取暖包含以降低污染物排放和能源消耗為目標的取暖全過程，涉及清潔熱源、高效輸配管網（熱網）、節能建筑（熱用戶）等環節。清潔取暖的主要方式包括清潔燃煤供暖、天然氣供暖、電制熱供暖、可再生能源供暖和工業余熱供暖等。
近年來，我國政府相繼出臺了一系列有關供暖的相關政策文件。2006年，國務院出臺了《國務院關于加強節能工作的決定》，指出供暖要商品化，按用熱量計量收費。同年，財政部印發《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，明確提出支持利用可再生能源進行采暖制冷，包括利用熱泵技術等。國家能源局于2007年發布的《能源發展“十一五”規劃》指出從分布式鍋爐轉變為集中供暖，以及新建熱電聯產節能標準；2013年發布的《能源發展“十二五”規劃》要求發展天然氣熱電聯產、熱力網建設等；2017年發布的《能源發展“十三五”規劃》提出推廣熱電冷三聯供和生物質熱電聯產、地熱能供暖、低品位余熱供暖等。
推進北方地區清潔取暖工作已成為中央提出的一項重要決策部署。尤其進入“十三五”后，《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017—2021年）》《關于推進北方采暖地區城鎮清潔供暖的指導意見》《清潔能源消納行動計劃（2018—2020年）》《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》《綠色產業指導目錄（2019年版）》等相關政策文件的密集推出，也彰顯了國家大力發展清潔取暖工作的決心與信心。
二、我國清潔供暖技術現狀
我國供暖技術主要有：
1 清潔燃煤供暖
清潔燃煤集中供暖指實施超低排放技術改造后，將實現超低排放標準的燃煤熱電聯產和大型燃煤鍋爐通過熱網系統向用戶供暖的方式。
2 電制熱供暖
電制熱供暖指利用電能，使用普通電鍋爐、蓄熱電鍋爐、電鍋爐+水蓄熱、電鍋爐+相變蓄熱等集中供暖方式，以及發熱電纜、電熱膜、碳晶、熱軌、碳纖維、直熱式電暖器、蓄熱式電暖器等分散供暖方式，還包括各類電驅動熱泵等方式進行供暖。
3 地熱供暖
地熱供暖指利用地熱資源，使用換熱系統提取地熱資源中的熱量向用戶供暖，可作為集中式或分散式供暖熱源。
4 生物質能清潔供暖
生物質能清潔供暖指利用生物質原料及其轉化燃料在專用設備中清潔燃燒供暖的方式，包括：排放達標的生物質熱電聯產和大型生物質鍋爐等集中供暖，以及中小型生物質鍋爐等分散供暖。
5 太陽能供暖
太陽能供暖指利用太陽光熱能，借助太陽能集熱裝置，配合其他穩定性好的清潔供暖方式向用戶供暖。太陽能供暖可分為主動式和被動式。根據熱媒不同，主動式太陽能供暖可分為太陽能空氣供暖和太陽能熱水供暖2種類型。太陽能空氣供暖主要針對單層、閑置農房，其系統啟動快、耐凍，但效率低。太陽能熱水供暖是從太陽能生活熱水基礎上發展而來，其系統效率高、易安裝，但控制不當易發生凍害、過熱等問題。被動太陽房是被動式太陽能供暖的典型代表，20世紀80年代初就已在北方地區廣泛應用。
6 工業余熱供暖
工業余熱供暖指回收工業生產過程中伴生的余熱，經換熱裝置提質后進行供暖的方式。與其他供暖技術相比，工業余熱供暖在技術及經濟上均具有較好的可行性。但工業余熱種類繁多，其數量和形態在時間或空間上也常具有不確定性，由于傳統余熱回收技術水平，難以被高效利用。而儲熱技術的優勢，恰恰能夠緩解能量供需雙方在時空、強度與地域上不匹配的矛盾。將儲熱技術與工業余熱清潔供暖技術有機結合，可進一步提升余熱轉換效率?？梢苿邮焦I煙氣余熱儲熱供暖（圖1）是該技術的典型代表之一。
圖1 可移動式煙氣余熱儲熱供暖裝置結構簡圖
截至2016年底，我國北方地區工業余熱供暖面積約1億平方米；預計到2021年，我國工業余熱（不含電廠余熱）供暖面積將達2億平方米。
7 核能供暖
核能供暖指以核裂變產生的能量為熱源的集中供暖或分散供暖。目前，核能供暖主要有2種方式：低溫核供暖和核熱電聯產。低溫核供暖已形成池式供熱堆和殼式供熱堆2種主流技術，單個模塊供熱能力在200兆瓦左右，可滿足400萬平方米用熱需求；核熱電聯產的綜合能源利用率可達80%，單臺1 100兆瓦電力機組供熱能力超過2 000兆瓦，供熱面積達5 000萬平方米。NHR200-Ⅱ型低溫堆熱電聯產系統（圖2）是該技術的典型。
圖2 NHR200-Ⅱ型低溫堆熱電聯產系統簡圖
核能供熱前景廣闊，近年來核能供暖產業已在我國北方地區積極推進。中國核工業集團、中國廣核集團、國家電力投資集團及清華大學等單位已經在黑龍江、吉林、遼寧、河北等多個省份開展了相關廠址普選與產業推廣工作。
8 天然氣供暖
天然氣供暖指以天然氣為燃料，利用脫氮改造后的燃氣鍋爐、燃氣熱電聯產等進行集中供暖，以及燃氣熱泵、壁掛爐等進行分散供暖。與燃煤供暖相比，天然氣供暖熱效率更高，煙塵及SO2的排放量更低；與電制熱供暖相比，天然氣供暖經濟性更好。藍焰高科（天津）燃氣技術有限公司研發生產的空氣源燃氣機熱泵（圖3 GEHP技術原理圖）為該技術的典型代表之一，是一種以天然氣為燃料，通過燃氣發動機驅動蒸氣壓縮式壓縮機，通過燃氣熱泵的循環，進行制冷/制熱的空調系統。此系統充分利用了天然氣，對環境形成了有利的保護。
截至2018年底，我國北方地區天然氣供暖面 積約為28億平方米，占總取暖面積15.3%。隨著“煤改氣”清潔供暖的穩步推進，天然氣需求量大增，2019年我國天然氣進口量約1 373億立方米。
