丹麦供热的发展状况

早在六十年代初 ，丹麦在集中供热领域的运行经验已经超过50年。今天，丹麦的集中供热发展得到了进一步加强，因为，一些丹麦集中供热服务商推出的新理念是使城市发展基于低温集中供热系统（系统温度最高达约90 ℃ ） ，这样会降低集中供热的热力站和分配管网的投资。另外，在运行方面，也会使终端用户的热负荷不完全被动地受到热源厂生产状况的限制，从而节约能源。

世界上第一个供热管网的管道是由铁和保温的泡沫混凝土制成的，但这种做法会造成输配管线的腐蚀，特别是当管网铺设在排水不良的土壤中时。为了解决这个问题，后来管道被悬挂在混凝土管道内，并由矿物质棉保温，使其远离湿气的腐蚀。然而，这样的解决方案的成本太高，它只对耗热量较大的大型热用户适用，如医院和工业用户等。因此，在一段时期内，该方案禁止在新开发的住宅区域供热系统中应用。

为住宅区域提供供热服务的突破性进展来自于一些丹麦公司开发出的预保温供热管道技术。这种技术将工厂生产的铁管首先覆盖一层聚氨酯保温层，然后再包裹一层质密的抗腐蚀的防水塑料外壳。这个解决方案的关键是如何获得一个完全严密封装的管道。而依靠特殊的技术，即一种焊接或拧接的套筒技术，将管道、保温层和保护层紧密封装在一起，事实证明这样的处理是成功的。此外，管道的保温层内还内置了渗漏检测电极，使人们可以及时发现渗水和泄漏，使维修工作变得简单。

最初的塑料外壳不耐高温，即管道内流体温度不能超过90°C。很快材料得到了改进，耐受温度被提高到了120°C。最初丹麦的供热热源大部分来自于热水锅炉，较低的管网运行温度使工业余热的利用成为可能，而工业余热不仅仅是来自于垃圾焚烧厂。保温管道和垃圾焚烧厂技术的结合，促进了丹麦集中供热管网和垃圾焚烧厂的繁荣和发展。因此，战后第一批垃圾焚烧厂的建成开始于六十年代。

能源危机促进了丹麦集中供热的发展
值得注意的是，在七十年代袭击西方世界的能源危机发生之前，丹麦集中供热的发展模式与其他国家是一样的。 那时，每个居民的能源消耗量极高。 能源危机的结果是，节省能源成为丹麦的必然选择，其中就包括供热系统的节能。供热节能的一个原因是热价突然成倍增长，而且丹麦当时热源厂100%依靠进口的化石燃料来生产热能。

因此，丹麦政府被迫想尽办法降低燃料消耗，以维护社会利益，并降低消费者的热费。一些节能倡议纷纷被提出，其中包括：
所有区域的供热方案采用系统化的设计和规划方案
在这些基础规划中尽最大可能采用热电联产技术 
建筑外墙设置保温
开发高效的集中供热系统， 装配高保温性和低安装成本的预保温直埋管道
降低集中供热系统的运行温度，使管道内流体变流量运行，以确保整个供热生产和传输系统在最经济的工况下运行，同时尽可能采用带保温层的直埋管道。

依靠严格的能源政策法案，以及中央和地方政府、供热公司和一些私营公司的协作努力，在能源危机后的一段时期内，丹麦供热产业取得了一些节能成果。这意味着在21世纪初的今天，丹麦的人均供热能源消耗量仅为1973年时的50%多一点。

在燃料方面，也提出了一些节能倡议。在大城市，以前的小区域的分散式供热系统已经被大区域的集中供热系统取代，来自热电联产机组、垃圾焚烧厂和工业余热的热量通过集中供热管网覆盖广大的区域。一些老的单供热锅炉房仅作为调峰或备用负荷热源，仅在冬季最冷的时期向外供热。
 


Vestforbrænding,丹麦最大的垃圾焚烧热电联产电站，每年处理垃圾量超过70万吨

在仅有250-500名居民的小范围的乡村区域，兴建了一些分散的小型热电厂。这些电厂的发电装机容量由热负荷需求量决定，并与国家电网相连。原则上这些热电厂仅在热负荷存在时才投入运行，但通过在热电厂内兴建储热罐，电能和热能的整体生产可以得到调节和优化。这些热电厂一般以天然气、秸秆、木屑、沼气和其他当地燃料作为燃料，CO2排放量十分有限。
 

Assens的木屑燃料热电联产电站向5400名社区居民供热

集中供热和供气的区域发展模式
1979年，一个新的供热行动计划得以实施，即在市政系统内开展一个新的供热规划，该规划将建设一个全新的以天然气作为燃料的覆盖15%丹麦供热市场的供热基础设施系统，从而到2000年，将集中供热占供热市场的比例提高到60%。

中央政府发布行业准则、批准规划、监督规划实施，而各市政当局与能源公用事业公司及咨询公司合作实施这些规划。

供热规划的主要成果是最低供热成本的区域划分方案，即用区域化的天然气管网和集中供热管网相结合替代分散的燃油锅炉。另一个成果是利用新的集成化的供热管网将大型热电联产机组和垃圾焚烧机组的热量输送至终端用户。


最低成本区域划分案例，区域包括从供气管网到独户住宅（绿色区域）和集中供热管网到大型建筑（红色区域）

集中供热管网比天然气管网的资本投入要高很多，具有足够的热负荷需求的区域可能会通过集中供热垄断该区域的供热服务，而天然气管网供气主要用于居民烹饪。

对区域化的典型反对意见是说区域化会降低市场竞争。然而，这种说法并不真实。与之相反，区域化的现代集中供热系统可根据一个灵活的国家级的最低成本规划方案来调整，从而更多地利用市场机制。区域化发展模式一般可总结为：
城市内区域性的天然气管网将一个垄断供气商与该区域联系在一起，即一个天然气供应商负责根据热负荷曲线向该区域供气。即使是一个开放性的天然气市场，人们也可质疑其市场的竞争性，因为市场上毕竟只存在有限的几个大型供应商，这些供应商一般为多元所有化或其他方法组成的联合体。事实上，这样的市场也会缺乏竞争。
城市内区域性的集中供热管网会给不同燃料热源和余热热源在不同季节、时间（白天和晚上）带来真实的竞争。典型的例子就是带大型储热罐的集中供热系统会有效地将电力市场、供热市场和天热气市场（丹麦很大比例的热源厂燃料为天然气）进行优化组合，但这种情况仅在上述市场均存在稳定、公平的市场竞争时才会出现。

在市政供热规划中，区域化可以看做是集中供热公司和天然气公司合作竞争的一个结果。那些可以提供符合国家能源战略目标要求的能源服务公司将在竞争中获胜，而丹麦的能源战略目标包括最低的长期能源成本、较高的能源供应可靠性、较低的环境影响、更多的利用本地资源等等。战略目标将至少在投资经济周期内为取得某区域的供热市场垄断局面打下基础，此经济周期对集中供热来说是25年，对天然气来说是10年。非区域化的其他替代方案将带来无序竞争、投资加倍、资产流失甚至破产等负面影响。

今天，供热规划的目标已经实现。丹麦现在是石油和天然气的净输出国，而且居民用户可轻易地支付供热采暖的费用。

哥本哈根案例

哥本哈根作为丹麦的首都，在十九世纪八十年代初新的供热规划启动后，已经进入了全新的发展思维模式。哥本哈根市的五个市政当局尽管面积大小和行政观点各不相同，却都同意根据政府的要求在供热系统方面进行合作。虽然此前各行政区域的供热发展状况也很不平衡，甚至其中两个行政区在合作前还没有任何集中供热管网。

最初，在大哥本哈根的中心区域已经兴建了一些集中供热管网系统，它主要由几个小型和中型热源厂及其外送管网系统组成。同时，在Amager岛建有三个大型的热电联产机组，但由于特殊的地理位置限制，不可能充分发挥这些机组的供热能力，即将供热范围扩大到Amager岛以外的区域。当时缺乏一个将Amager电厂与其他集中供热管网连接在一起的外送管线，以充分利用Amager大型热电联产机组的供热能力。后来这样的外送管线得以兴建，被称作区域供热输送管线。
 

哥本哈根中心城区供热传输管线安装现场

从根本上说，外送管线（一次网）可以看做是连接当地集中供热管网和热源厂的大型管道。供热传输系统的概念设计实际上包含了热量生产、热量传输及热量分配三个不同的供热营运环节。外送管线（一次网）所有公司从热源厂购热，将热量输送给区域热网，也就是销售给合作的地区市政当局，后者再负责将热量传输给众多的独立终端用户。

这样的概念设计的一个突出的优点是，外送管线运营公司可以根据系统管网结构，自由选择性购买不同地点的热源厂的热量。这样的选择可保证系统是不是在一定的时间内采用了最便宜的热源供热，是不是采用了最符合政府的环保要求的热源，或者是不是在供热高峰期可选择尖峰负荷热源或备用热源投入运行。

哥本哈根地区的供热经验是集中供热系统具有高度的可调节性，不但供热热源可以选择，而且热源厂大多为多重燃料机组，其燃料类型也可以选择。

在这样的管网系统中，可以一举多得。特别是在世界上大部分的大型城市中，尽管人们想控制日益增加的生活垃圾，但垃圾的持续增加一般情况下仍不可逆转。最近，哥本哈根市区的两个大型垃圾焚烧机组得到扩建。扩建部分主要以垃圾焚烧热电联产机组为主，垃圾焚烧机组中产生的热量被输送到集中供热管网中。从2003年的统计数据可以看出，在哥本哈根市，垃圾焚烧热电联产机组提供的热负荷已经超过了市区整个热负荷的25%。

今天，哥本哈根地区的集中供热系统为世界最大的供热管网系统之一，供热面积达到五千万平方米。管网连接4个热电厂、4个垃圾焚烧电厂和超过50座的尖峰锅炉房，区域供热输配公司达到20家，整个管网采用多热源联网运行方式，整个管网供热量达30,000 TJ。
 

大哥本哈根区供热输送管网

供热技术发展
伴随着丹麦集中供热系统的发展，供热部门的组件和系统的设备提供商在产品的研发方面投入很大。他们的目标是使供热系统中的每一个组件可以更高效地运行，并为实现整个系统的节能做出贡献。事实上，从很早的时候，丹麦的供热设备行业就对产品是否符合节能高效的目标十分关注，产品如果不节能，产品的供应商就无法在此行业生存，因为集中供热运营公司会评估管网设备价格、运行费用和运行效率。

在过去的25年里，丹麦的供热行业取得的成果已经使丹麦的集中供热系统成为世界上广受推崇的供热系统。下面，仅从众多的案例中选择有限的几个，简单说明一下丹麦供热产业取得的重大成果。

预保温供热管道
带防水外壳及保温层的预保温供热钢管的技术最早由丹麦在1960年发明。这一技术现在不仅在丹麦，而且在全世界的现代高效集中供热系统中得到大范围的成熟应用。

丹麦经过长时间在供热产业研发方面的大量投入，已经实现了更高效、更经济的供热系统。今天，保温供热管在土壤中采用直埋铺设方法，在海水中采用支撑安装方式，而且也不需要补偿器及其他应力释放方法的使用。管道的计算使用寿命最少30年，但可以看到很多管道超过寿命期很多年后还运行良好。而且，目前有趣的是，很多六七十年代铺设的保温管道现在仍运行良好。
 

正在铺设的直埋保温管道

换热器
丹麦板式换热器应用很广泛，用以间隔不同的管网（一次、二次网）。这种换热器在保证降低压力损失的同时，尽量保证最大的换热系数，实际上它是投资成本和运行成本折中的一个典型案例。

板式换热器的另外一个优点是可降低占地面积，并且可以模块化组装。板式换热器的换热容量可通过添加换热片的数量来增加，这种操作可根据管网扩容量的需要而增加换热片数量。这样，换热器的投资可根据不同阶段热负荷需求的增加而增加。

变流量系统和调速泵
一天24小时给热用户提供充足的热量是一个简单的任务，但在给定时间内给所有用户提供适合他们热负荷需求的热量则需要现代化的设备和管网运行技术。然而，这种现代化的模式就是现在丹麦集中供热系统所采用的运行模式。

采用变流量和调速泵的首要原因就是可以节省大量的水泵耗电，一般水泵年耗电可降低到原来的三分之一，而增加的水泵投资的回收期小于两年。另一个原因是通过降低非尖峰负荷时的管网运行温度，可大幅降低管网的热损失，进而降低水泵系统的磨损和泄露，最终延长水泵的使用寿命。


哥本哈根Avedøre热电联产电厂内的泵站

即使装设在小型独户住宅或公寓楼内，调速循环泵也可在保证供热舒适度前提下节约能源。在这种情况下，回收期也很短，原因就是小型调速循环泵生产量大、价格便宜，而且泵的电控系统较为先进。

热表
在丹麦，根据使用量征收水费、电费、热费及其他使用费，是一个强制性的政策。因此，所有的集中供热系统中均装配有热表及热分配器。

装配热表本身并不能节能；但热表会使热用户关注自己的热耗，从而促使热用户考虑供热节能。一般热用户可通过关小散热片进口阀或避免过量使用生活热水而降低热量的消耗，而不是打开窗户增加热耗。但重要的是，正是热用户对自己热耗量的关注而促进了供热系统的节能。
 

在多户公寓住宅楼内进行热耗测量的一个办法就是，在楼宇的供热管道进口安装一个热表，然后在每套公寓的散热片处安装热分配仪。

现代的热表都带远距离传输模块。这使得集中供热公司广泛采用优化的系统运行方式，而且可以在泄露等原因造成系统运行参数超过系统设定值时发出报警信号。远传模块也可使热用户通过互联网查看自己家的热耗情况。