北方清洁供暖之路怎么走？还存在哪些梗阻？******

　　北方清洁供暖之路怎么走

　　清洁供暖，一头连着百姓温暖，一头事关蓝天白云，是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。如何在提高供暖质量的同时，让“绿色暖冬”成为生活常态？推进清洁供暖还存在哪些梗阻？位于我国最北端的黑龙江省为此进行了深入探索。

　　眼下正是数九寒冬，供暖是群众普遍关心的热点问题。在全球减碳背景下，既要屋暖也要天蓝的呼声越来越高。如何实现室内温暖如春、室外蓝天白云，清洁供暖无疑担负着重任。2017年以来，《北方地区冬季清洁取暖规划(2017—2021年)》落地实施，北方地区冬季清洁取暖试点工作已在88个城市先后展开。

　　推进北方地区冬季清洁取暖是一项重大民生工程，有助于改善大气环境质量，提升百姓幸福感。这项工作如何更好更快推进？还面临哪些困难？该如何解决？近日，记者在黑龙江省展开了调查。

　　清洁供暖不是“去煤化”

　　推进清洁供暖并不是要“去煤化”。实际上，煤炭依然是我国冬季供暖的主力热源。在我国“富煤、贫油、少气”的能源结构背景下，推进清洁供暖不可能完全“去煤化”，而是要在煤炭清洁高效利用和超低排放上做文章。

　　黑龙江省齐齐哈尔市是老工业基地。以前每逢冬季，大大小小的燃煤锅炉烟囱都冒着黑烟。随着加快淘汰分散燃煤小锅炉的政策落地，小烟囱大污染问题得到解决。不过，在冬季供暖改由大型锅炉供暖后，主城区烟气排放问题依然存在。

　　2022年，一条长达40多公里的供暖管线犹如长龙横跨嫩江，由华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂(以下简称富发电厂)向齐齐哈尔市南部和西部地区提供热能。这个采暖季供热面积约1950万平方米，项目完全达产后，供热面积将达到2400万平方米，占齐齐哈尔市中心城区总供热面积的40%，居民冬天“呛鼻子”现象将得到极大改善。

　　富拉尔基发电厂党委委员、副厂长苗晓冬介绍，长距离供热项目替代了31台中心城区分散小锅炉，项目全面达产后可为20多万户居民提供清洁环保、节能高效的供热热源，每年可减少二氧化碳排放约67万吨、二氧化硫排放约6200吨、氮氧化物排放约1700吨、烟尘排放约5100吨，大幅减少城区烟气排放量，大气环境将得到改善。

　　“以前我们单纯发电，煤耗较高。近年来煤炭价格上涨，企业亏损严重，转型迫在眉睫。本个采暖季前，我们对现有6台上世纪80年代投产运行的200MW凝汽式发电机组全部完成供热改造，新建富发电厂至齐齐哈尔市区各热力站热网管线总长度约46.8公里，促进电厂节本增效、转型发展，落实节能减排政策。”苗晓冬说。

　　煤炭价格高涨让传统燃煤电厂的日子并不好过。苗晓冬告诉记者，由于煤价和电价“倒挂”，企业被迫负重前行。通过技改转型，富发电厂如今成为热电联产企业。但长距离供热项目投资金额巨大，缺乏热源、热网设备设施更新改造专项补贴，加上热费价格长期未调整，企业生产经营依旧面临严峻挑战。

　　富发电厂遇到的问题具有普遍性。一方面，由于煤炭供应紧张、煤炭价格居高不下，冬煤夏储成为常态，但一到采暖季，煤炭供应形势依然紧张。另一方面，热费价格关乎群众切身利益，在价格调整方面也是困难重重，热源企业供热成本压力无法得到有效疏导。

　　业内人士建议，要进一步完善煤炭产供储销体系，提升供需调节能力，保障产能合理充裕，强化市场预期管理，引导煤炭价格在合理区间运行，确保安全稳定供应。同时，应强化煤炭企业成本价格监审，严厉打击囤积居奇行为，加大长协煤履约兑现监督力度，确保对供热企业的煤炭保供。

　　补齐农村清洁供暖短板

　　城市取暖以集中供暖为主，在污染物排放方面能够实现达标排放或超低排放，且便于监管。但在广大农村地区，由于缺少供热管网、天然气管网等基础设施，群众烧散煤、烧秸秆取暖的现象依然存在。农村地区清洁供暖该如何推进？

　　在绥化市海伦市海北镇海北村，土灶、土炕曾是家家户户的“标配”，百姓靠烧秸秆、烧散煤取暖做饭，村庄上空常常飘着一层黄黑色煤烟。这种景象在北方农村地区并不鲜见。很多村庄尚未通燃气，用电取暖又不能兼顾做饭，村民更愿意烧不花钱的秸秆，搭配着烧散煤，只不过大多数家庭的土灶、土炕如今变成了直排式小锅炉。推进清洁供暖，农村地区更像个久攻不下的“堡垒”。

　　两年前，海北村淘汰了一台老式10蒸吨燃煤锅炉，安装了一台14MW(20蒸吨)秸秆直燃锅炉，为当地1428户居民和全镇公共设施提供集中清洁供暖，惠及全村83%的人口。半年供热期消耗秸秆1.48万吨，替代燃煤8225吨，节约燃料费用支出约300万元，减排二氧化碳2.1万吨，还被纳入农业农村部农村人居环境整治技术服务与提升项目。

　　海北镇党委副书记赵刚告诉记者，集中供暖大多针对楼房，平房区域没有供暖管道，仍然以各家各户分散取暖为主。广大农村地区和城市棚户区、城乡接合部都面临供暖基础设施短缺问题，而供暖管网铺设需要大量资金投入，短期难以实现全覆盖。

　　从现实情况看，清洁供暖不仅要在热源端使用清洁化能源供热，完善热力管网等供热基础设施更为迫切。让更多区域享受到集中供热，减轻因烧散煤等分散式取暖导致的环境污染。对于老旧管网要加快改造升级，解决“跑冒滴漏”问题，提高供热输配系统效率。在需求端，则要加大建筑物节能改造力度，提升保温效果。

　　“我家2016年就用上了电暖器，干净卫生，费用也不高。用电取暖加上全屋家电，一个冬天花费2000多元。”齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区哈拉新村村民何振祥说，晚上使用电暖器执行峰谷电价，每千瓦时电只需2角8分钱。2017年，他还给自家平房外墙做了保温改造，一个采暖季电费降了一半，比烧煤更省钱。

　　如今，哈拉新村家家户户都用上了电取暖，当地供电部门为此专门增设一路电线满足居民用电需求。记者调查发现，对于大多数农村地区而言，推广电取暖可行性强，但需要加强农村地区电网改造升级，推行峰谷电价。同时，有条件的地区应加快推进“煤改气”和农房节能保温改造，并给予相应配套补贴，从而实现“电取暖、气做饭、房保温”，保证农村地区清洁过冬、温暖过冬。

　　探索清洁能源应用新路

　　推进清洁供暖，除了对传统供热方式进行节能改造，对清洁能源创新利用也十分关键。其中，风光电能、地热能、生物质、核能等清洁能源供暖是重要发展方向。

　　黑龙江是农业大省，每年产生秸秆量约9000万吨。近年来，黑龙江生物质热电联产项目如雨后春笋般涌现，在清洁供暖中发挥了重要作用。相比煤炭，秸秆是低碳燃料，并且有明显的价格优势。

　　在位于哈尔滨新区的黑龙江宏通热力有限公司生物质热电联产项目厂区，广阔的堆场上堆满了玉米秸秆、稻壳等燃料。该项目配备了2台140t/h生物质高温高压循环流化床锅炉、2台30MW抽凝汽式汽轮发电机组，不仅能发电、供暖，还能为附近工厂供应蒸汽。

　　“我们的锅炉主要使用秸秆、林木枝丫等生物质燃料，其中秸秆占比90%左右。每台锅炉每天要‘吃掉’800吨秸秆燃料，一年下来，2台锅炉约消耗60万吨秸秆，年产电4.5亿千瓦时，年减少二氧化碳排放量约36万吨。”该项目负责人李建伟告诉记者，目前项目已经运行两年，周边200万平方米的居民社区实现了稳定供暖，每小时还能提供工业蒸汽150吨，服务于周边企业生产。

　　在齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区，国家电投齐齐哈尔九洲环境能源有限公司生物质热电联产项目承担100多万平方米的供热。该公司副总经理王勇介绍，从目前来看，生物质热电联产项目技术稳定成熟，比较适宜为大面积集中供暖提供热源。

　　不过，秸秆的来源与天气条件、综合利用政策等有很大关联。“2021年初冬，齐齐哈尔下了一场大雪，玉米秸秆都压在地里，导致秸秆供应短缺、价格上涨，企业发电不足导致亏损。2022年秋季天气条件较好，秸秆水分低，公司收储了近60万吨秸秆满足生产所需。”王勇说。

　　除了生物质能，如今越来越多清洁能源加入了冬季供暖的“菜单”。近年来，山东海阳、浙江海盐、辽宁大连等地率先进入了核能供暖行列。王勇曾长期从事核能供暖项目的前期准备工作。在他看来，加强清洁能源利用是解决能源短缺问题的有效途径，在实现“双碳”目标的道路上，核能将扮演越来越重要的角色。

　　不过，核能利用仍面临着公众认可度和接受度不高的难题。“公众疑虑会随着对核能认识的深化而逐渐消除，因此加强公众沟通十分关键。”王勇说，他曾经到秦山核电站考察学习，其公众沟通经验值得借鉴。当地群众在实地了解核电站运行情况后，“恐核”心理消除，逐渐转为支持核能项目。在业内人士看来，积极做好核能公众沟通工作，是推进核能利用最为重要的前提条件之一。

　　推进智慧供暖建设

　　热力行业作为高耗能行业，推进节能降耗势在必行。此外，煤炭成本高企也倒逼热力行业转型升级。一方面，要加大清洁新能源应用力度，另一方面，也要对现有供热系统进行优化升级，推进智慧供暖，实现降本增效。

　　在现实中，室温过高会导致供热资源浪费，室温过低则影响居民温暖过冬。如何解决冬季居民家中过热、偏冷现象，保证室温处于舒适区间？

　　在齐齐哈尔市东市场42号楼的现鞠图抑校？诜抛乓惶ㄊ椅虏杉？鳎？庑┠甓？竟┡？蝗盟？腹？睢！肮┡？玫煤埽？夷谖露纫恢北冉鲜室恕Ｎ壹业氖椅虏杉？髁？幼湃攘？究刂葡低常？馨咽椅率？凳凳贝？凸？ァ！毙现鞠退怠�

　　邢志贤口中的热力公司是齐齐哈尔阳光热力集团万达热力有限责任公司。万达热力公司生产副总经理胡强强告诉记者，他们按照“远、中、近”“高、中、低”设置原则为服务范围内的689栋居民楼投放了1300个室温采集器，每栋居民楼都有采集点覆盖。室温采集器可通过无线网络与控制中心的上位监控系统通讯，定时上传温度值。

　　从2019年开始，万达热力公司就启动了智慧供暖系统建设。在该公司的智慧供暖平台控制室内，一块LED大屏正在进行功能展示。通过1台电脑控制，就能实现换热站无人值守系统、室温采集系统、负荷预测系统、二网平衡系统之间的自由切换。每个系统下设有诸多参数指标，为技术人员提供参考，实现供暖精准化管理。

　　供热二次管网是冬季供暖的关键环节，其控制效果的优劣直接影响供暖质量。如何实现二次管网系统平衡，一直是困扰供热企业的难题。“流量的调整、小区热用户的用热平衡，以往都是通过人工进行初调节。简单来说，就是将远端偏冷区域的管道阀门开大些，让热水多走些；将近端偏热区域的管道阀门开小些，让热水走慢些。但这些都是基于经验的操作，做不到精准控温，调节效率、效果不尽如人意。”胡强强说。

　　“通过室温采集系统，我们能准确掌握室温数据，辅助用于二次管网平衡的控制。各楼宇单元处都设置了智能二网平衡阀，利用平衡控制算法调控各个控制阀的开度，以平衡前端用户和末端用户的循环流量，使二者的实际流量接近于满足供热需求的理想流量，从而达到热量均匀分配的目的，让室温始终维持在24摄氏度左右，持续为居民送去温暖。”胡强强表示，建设智慧化供热系统能够最大程度满足不同区域、不同类型用户的用热需求，提升供热质量。

　　从黑龙江省的实践来看，智慧供暖正在积极推进。近日出台的《黑龙江省城乡建设领域碳达峰实施方案》提出，推进城镇智慧供暖，通过智慧供暖示范项目建设，促进供热系统优化配置，降低热能损耗。到2025年底，黑龙江省城镇智慧供热一级网示范应用覆盖面积达到3亿平方米。同时，继续推进供热老旧管网改造，推进换热站、管网智能化改造。“十四五”期间，累计完成供热老旧管网改造4000公里以上，到2030年城市供热管网热损失比2020年下降5个百分点。

　　不仅仅是黑龙江，清洁供暖走进千家万户已是大势所趋。可以预见，北方地区冬季供暖将更清洁、更低碳、更智慧，热力行业的低碳转型之路也将越走越宽广。 (本报记者 吴 浩 经济日报)

诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******

　　相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。

　　你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。

　　2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。

　　一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖

　　2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。

　　今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。

　　1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。

　　过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。

　　虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。

　　虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。

　　有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。

　　任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。

　　不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。

　　为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。

　　点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。

　　点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。

　　夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。

　　大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。

　　大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。

　　大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。

　　一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。

　　　夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？

　　大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。

　　在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。

　　其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。

　　诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：

　　夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。

　　他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。

　　「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：

　　反应必须是模块化，应用范围广泛

　　具有非常高的产量

　　仅生成无害的副产品

　　反应有很强的立体选择性

　　反应条件简单(理想情况下，应该对氧气和水不敏感)

　　原料和试剂易于获得

　　不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水)，且容易移除

　　可简单分离，或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法，且产物在生理条件下稳定

　　反应需高热力学驱动力（>84kJ/mol）

　　符合原子经济

　　夏尔普莱斯总结归纳了大量碳-杂原子，并在2002年的一篇论文[7]中指出，叠氮化物和炔烃之间的铜催化反应是能在水中进行的可靠反应，化学家可以利用这个反应，轻松地连接不同的分子。

　　他认为这个反应的潜力是巨大的，可在医药领域发挥巨大作用。

　　二、梅尔达尔：筛选可用药物

　　夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，在他发表这篇论文的这一年，另外一位化学家在这方面有了关键性的发现。

　　他就是莫滕·梅尔达尔。

　　梅尔达尔在叠氮化物和炔烃反应的研究发现之前，其实与“点击化学”并没有直接的联系。他反而是一个在“传统”药物研发上，走得很深的一位科学家。

　　为了寻找潜在药物及相关方法，他构建了巨大的分子库，囊括了数十万种不同的化合物。

　　他日积月累地不断筛选，意图筛选出可用的药物。

　　在一次利用铜离子催化炔与酰基卤化物反应时，发生了意外，炔与酰基卤化物分子的错误端（叠氮）发生了反应，成了一个环状结构——三唑。

　　三唑是各类药品、染料，以及农业化学品关键成分的化学构件。过去的研发，生产三唑的过程中，总是会产生大量的副产品。而这个意外过程，在铜离子的控制下，竟然没有副产品产生。

　　2002年，梅尔达尔发表了相关论文。

　　夏尔普莱斯和梅尔达尔也正式在“点击化学”领域交汇，并促使铜催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应（Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition），成为了医药生物领域应用最为广泛的点击化学反应。

　　三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内

　　不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。

　　虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，在“点击化学”构图中，她也在C位。

　　诺贝尔化学奖颁奖时，也提到，她把点击化学带到了一个新的维度。

　　她解决了一个十分关键的问题，把“点击化学”运用到人体之内，这个运用也完全超出创始人夏尔普莱斯意料之外的。

　　这便是所谓的生物正交反应，即活细胞化学修饰，在生物体内不干扰自身生化反应而进行的化学反应。

　　卡罗琳·贝尔托西打开生物正交反应这扇大门，其实最开始也和“点击化学”无关。

　　20世纪90年代，随着分子生物学的爆发式发展，基因和蛋白质地图的绘制正在全球范围内如火如荼地进行。

　　然而位于蛋白质和细胞表面，发挥着重要作用的聚糖，在当时却没有工具用来分析。

　　当时，卡罗琳·贝尔托西意图绘制一种能将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖图谱，但仅仅为了掌握多聚糖的功能就用了整整四年的时间。

　　后来，受到一位德国科学家的启发，她打算在聚糖上面添加可识别的化学手柄来识别它们的结构。

　　由于要在人体中反应且不影响人体，所以这种手柄必须对所有的东西都不敏感，不与细胞内的任何其他物质发生反应。

　　经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西最终找到了最佳的化学手柄。

　　巧合是，这个最佳化学手柄，正是一种叠氮化物，点击化学的灵魂。通过叠氮化物把荧光物质与细胞聚糖结合起来，便可以很好地分析聚糖的结构。

　　虽然贝尔托西的研究成果已经是划时代的，但她依旧不满意，因为叠氮化物的反应速度很不够理想。

　　就在这时，她注意到了巴里·夏普莱斯和莫滕·梅尔达尔的点击化学反应。

　　她发现铜离子可以加快荧光物质的结合速度，但铜离子对生物体却有很大毒性，她必须想到一个没有铜离子参与，还能加快反应速度的方式。

　　大量翻阅文献后，贝尔托西惊讶地发现，早在1961年，就有研究发现当炔被强迫形成一个环状化学结构后，与叠氮化物便会以爆炸式地进行反应。

　　2004年，她正式确立无铜点击化学反应（又被称为应变促进叠氮-炔化物环加成），由此成为点击化学的重大里程碑事件。

　　贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。

　　在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。

　　目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。

　　不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。

「　　点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）

　　参考

　　https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/

　　Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.

　　Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.

　　Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

　　Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.