2022年中央1号文件强调保障“菜篮子”产品供给，提出要加大力度落实“菜篮子”市长负责制；稳定大中城市常年菜地保有量，大力推进北方设施蔬菜、南菜北运基地建设，提高蔬菜应急保供能力。北京市委、市政府明确提出到2025年全市“蔬菜自给率达到20%以上”的目标要求，这是一个约束性指标。是必须实现、必须完成的指标。

北京市的蔬菜供应面临着一系列问题和挑战，蔬菜稳产保供能力亟待巩固和提升，蔬菜产量连续17年下降，自给率不到10%。对此，北京市“十四五”时期乡村振兴战略实施规划提出，开展5000亩高效设施农业用地试点工作。到2025年自给率提升至20%以上。高效设施农业主要是现代化的连栋温室，能够实现工厂化高产稳产，是提高蔬菜自给率的重要手段，特别是在冬季，由于有供热设备，可以保证蔬菜不分季节均衡生产。但是能耗高、热能成本高的问题也很突出，特别是北京燃气锅炉供热成本较高，在一定程度上制约了连栋温室的推广和发展速度。

1、北京提高蔬菜自给率10个百分点需要增加天然气消耗量

现北京市委、市政府提出的全市蔬菜自给率提高10个百分点的目标，主要靠设施农业，需要增加5000亩连栋温室（330万平米），北京农业技术推广站经过对不同加热方式进行研究比较，考虑到设备的初投资和运行费用，推荐天然气锅炉、地源热泵和空气源热泵供热方式。如果全部采用燃气锅炉供热，供热指标按照100瓦/平米计算，需要增加供热能力330MW(471吨锅炉的制热量)。每小时消耗燃气量33000立米，采暖季需要增加的燃气消耗量6710万立米，相应的增加了二氧化碳排放量。

2、现状连栋温室供热成本分析

近年来，北京的设施蔬菜生产取得了长足的发展，现有设施蔬菜生产面积2.3万公顷，成为都市型现代农业的引领者。北京极星公司和宏福公司是较早引进荷兰连栋温室技术的现代农业公司，由于从荷兰引进的全套的设备和技术，硬件成本投入和运行成本较高，在计算温室折旧的情况下不能实现盈利。主要是燃气成本和人工成本较高，燃气成本极星公司为49%，宏福公司为40%。因此，如何降低连栋温室的供热成本是这项技术能否大面积推广时实现盈利的关键因素。

表1：（1）北京极星公司连栋温室生产成本分析（资料来源：李新旭的ppt）

  图1：北京极星公司各项成本占比

表2：（2）北京宏福公司生产成本分析（资料来源：李新旭的ppt)

图2：北京宏福公司各项成本的占比

小结：在不考虑设备折旧的情况下，运行成本中主要是燃气成本和人工成本较高，燃气成本占总成本的40%以上。

3、北京园区连栋温室生产成本分析（资料来源：《中国蔬菜》2018-7）

根据李新旭的《北京市大型连栋温室蔬菜工厂生产情况》的分析，在考虑连栋温室的建造成本折旧为100元/平米的情况下，运行成本为316.5元，如果按照20%的毛利计算，总成本为379.8元。按照大型果番茄6元/公斤计算，每平米单产40公斤，每平米的产值240元。每平米亏损76.5元/平米，需要增产12.75公斤才能实现盈亏平衡。按照目前的产量情况，依靠提升单产实现盈亏平衡或盈利的难度是非常大的。增加毛利后，需要增产23.3公斤才能实现盈利，在现有条件是完全不可能的。据此，要实现连栋温室的盈利需要在保证正常生产的基础上降低人工、热能、折旧三方面的投入。

人工费用的降低可通过机械化、自动化实现，但是要增加设备投入，近期难以实施，且人工费还有上升的趋势。折旧费是按照国产化设备每平米2000元的设备投资计算，在保证功能的前提下降低的空间幅度不大，唯一能够降低的就是热能的费用。鉴此，建议通过余热回收的方式大幅度降低热能成本，解决连栋供温室推广过程中降本增效的问题。以下针对北京园区的成本构成和可降成本的分析提出建议。

表3：北京园区连栋温室生产成本分析（含设备折旧，资料来源：北京农技站）

图3：北京园区连栋温室各项成本的占比

为了实现盈亏平衡的目标，需要降低燃气、人工、设备折旧的成本开支，如果将热能成本降低60%，人工降10%，设备折旧降20%的条件下，总成本为239元。种植大型果番茄每平米产值240元/平米，即可实现目标。采用烟气源热泵回收烟气热能可以实现热能成本降低60%，依靠政府补贴可以降低人工和设备折旧成本。

 表4：北京园区连栋温室生产成本分析（降本增效）

图4：北京园区降本增效各项成本的占比

小结：通过大幅度降低热能成本和适当降低人工和折旧成本（政府补贴）可实现盈亏平衡。（热能成本降低60%，人工降10%，设备折旧降20%，总成本239元）

烟气源热泵供热节能技术是国家发明专利技术，可以将天然气燃烧排出的烟气余热全部回收利用，最终排烟温度达到15-20℃，实现天然气热能的全部利用，具有节能、减排、节水和大幅度降低成本的效益。

1、不同供热方式的成本分析

①天然气锅炉供热

燃气费3元/立米，热值10千瓦，锅炉热能利用率0.9

加热成本（千瓦）     3.0元/10千瓦/0.9=0.33元/千瓦

②烟气源热泵供热（燃气锅炉烟气）

电费0.5元/度，烟气源热泵COP=5.5，进烟80℃，排烟20℃。

热泵制热成本（千瓦）    0.5元/5.5=0.091元/千瓦

③烟气源热泵供热（垃圾焚烧烟气）

电费0.5元/度，烟气源热泵COP=7，进烟150℃，排烟20℃。

热泵制热成本（千瓦）    0.5元/7=0.071元/千瓦

表5：不同供热方式供热成本的比较

小结：采用烟气源热泵回收燃气锅炉余热给连栋温室供热比燃气锅炉成本降低73.5%。

采用烟气源热泵回收垃圾焚烧余热给连栋温室供热比燃气锅炉成本降低79.4%。

图5：不同供热方式供热成本的比较

1、燃气电厂

北京市的电厂已全部改为燃气电厂，目前排烟温度仍然较高且没有进行深度余热回收，理论上可回收的热能很多，但是，由于大多数电厂周边已成为城区，没有农田，只有高安屯电厂和上庄电厂周边有部分农田可供建设连栋温室。下面以海淀北部的区域热电联产电厂上庄电厂为例进行分析。

上庄电厂安装1套燃气-蒸汽联合循环发电机组，装机249MW，供热200MW，排烟温度89℃，可回收烟气余热38MW，循环水余热24MW，共可回收余热量62MW，可供连栋温室面积88万平米（供热指标为70瓦/平米，1300亩）。

根据卫星地图的显示，上庄电厂周边的农田面积约为88万平米，可以全部建设连栋温室1300亩，仅此一处就可以解决北京蔬菜自给率的2.6%。由于采用烟气源热泵供热节能技术，大幅度降低了温室的热能成本，在现有的温室技术条件和政策支持下可以盈利而实现可持续发展。

图6：海淀上庄电厂位置图

2、区域供热锅炉房

目前，北京市城镇供热面积中60%以上是区域锅炉房供热，具有装机容量大、供暖面积大的特点。所以从烟气中可回收的热能也多。特别是郊区、县的集中供热锅炉和大型企业的生产锅炉，周围靠近农田，具备给连栋温室供热的条件，能够发展连栋温室种植蔬菜。以下以延庆区城东供热中心为例进行分析。

延庆区城东供热中心2018年进行煤改气改造，安装4台70MW燃气锅炉和4套7.25MW吸收式烟气余热回收装置，总装机容量 309MW。现状供热面积380万平米，负荷为200MW左右。可回收热能16MW左右，可供连栋温室面积22万平米（供热指标为70瓦/平米，320亩）。北京郊区至少有10个类似的锅炉房，可建设连栋温室200万平米（3000亩）。

图7：延庆区城东供热中心位置图

3、垃圾焚烧厂

垃圾焚烧是城市垃圾无害化、减量化和资源化的首选处理方式，已在北京得到快速发展。垃圾焚烧炉排出高温、高湿的烟气，含有大量的热能，烟温高达150℃以上，采用烟气源热泵回收可获得更高的经济效益，同时还有一定减排污染物的环境效益。北京已建设垃圾焚烧厂13个，都位于远郊区，周边是农田，具备建造连动温室的条件。根据不完全统计，北京已建垃圾焚烧厂的日处理量已超过2万吨，可回收的热能可供大棚的面积超过360万平米，超过5000亩。仅此一项，即可将北京蔬菜自给率提高10个百分点。下面以南宫垃圾焚烧厂为例进行分析。

南宫生活垃圾焚烧厂位于北京南部大兴区青云店镇南大红门村，日处理生活垃圾1000吨。烟气温度：140-150℃，排烟量10-12万立米/小时，可安装10台烟气源热泵，总输出功率14MW，大棚供热指标为70瓦/平米。可供大棚面积为20万平米（300亩）。

图8：北京南宫垃圾焚烧厂位置图

表6：烟气源热泵供热节能技术回收余热供温室面积统计表

小结：采用烟气源热泵供热节能技术回收燃气电厂、区域锅炉房和垃圾焚烧厂的烟气余热可以给648万平米（9300亩）的连栋温室供热，可提高北京蔬菜自给率18.6个百分点。

1、利用烟气源热泵供热节能技术回收北京地区的燃气锅炉（电厂）和垃圾焚烧烟气余热资源，解决连栋温室的供热成本高的难题。通过优化配置农业资源要素，缓解北京农业高效设施技术储备不足，为实施《北京市“十四五”时期乡村振兴战略实施规划》，完成2025年前实现提高蔬菜自给率达到20%的约束性指标打下基础。

2、回收烟气余热资源可以获得廉价热能供给连栋温室，解决其供热成本高的难题，可在热源附近的农田建设连栋温室。根据上述测算，上庄电厂附近可建温室88万平米（1300亩），各区县的区域供暖锅炉房附近可建200万平米（3000亩），垃圾焚烧厂附近可建360万平米（5000亩），总共可建648万平米（9300亩）连栋温室。可提高北京蔬菜自给率18.6个百分点。该项技术的实施将有助于推动北京发展现代设施农业，增加冬季蔬菜供应量，提高菜篮子应急保障能力。将有助于北京市实现“双碳”目标。

3、利用烟气余热回收给温室供热在理论上是可靠的，技术上是成熟的，经济上是合理的，节水、环保效益是显著的。具有以下特点：

（1）热源可靠

燃气电厂，区域供热厂和垃圾焚烧厂是城市基础设施，是城市运转的基本保证，有专业机构和人员管理，因此从烟气中回收热能是稳定可靠的。

（2）技术成熟

近年来，烟气余热回收技术发展成熟，可以将烟气温度降到15℃，实现热能利用的最大化，大幅度的降低了热能的成本。

（3）环保效益

利用烟气源热泵供热节能技术回收烟气余热可以进一步降低烟气中污染物的排放，回收热能替代天然气供热可以减少天然气的消耗量同时减少了二氧化碳的排放。

（4）在烟气降温、热能回收过程可以从烟气中回收大量冷凝水，经过处理可以用于大棚的蔬菜生产，节约水资源。

4、利用烟气余热给栋温室供热是新事物，实施过程会有一定的困难和矛盾需要解决，特别是涉及到不同部门的职能的交叉，不同单位的利益诉求，不同领域的法律、法规规定等，需要政府出面，宏观管理部门牵头，相关部门参加组成联合办公机构研究政策、处理矛盾，推动发展。

利用烟气源热泵给蔬菜大棚供热在北方地区具有普遍意义

通过回收燃气锅炉（电厂）和垃圾焚烧厂的烟气余热给蔬菜大棚供热是降低运行成本的有效的措施，也是坚持城乡统筹、融合发展基本原则的体现，在北方地区特别是严寒地区具有普遍意义。对于一个市、县如果建有电厂、集中供热厂和垃圾焚烧厂，这个地区的蔬菜自给率就会有大幅度的提升，也有可能实现完全自给。 

烟气源热泵供热节能技术是国家发明专利技术，可以将天然气燃烧排出的烟气余热全部回收利用，最终排烟温度达到15-20℃，实现天然气热能的全部利用，具有节能、减排、节水和大幅度降低成本的效益。

烟气源热泵供热节能技术是教授级高级工程师李崇兴研究成功的发明专利技术（专利号2008101880376）。2011年3月，北京机械工程学会鉴定委员会鉴定认为，该技术实现了多种节能技术的综合运用，集成系统达到了国内领先水平；2012年3月，经北京节能技术检测中心检测，该供热系统输出功率与输入电功率比（EER值）为7.91。2012年4月获得了国家发明专利权，2012年6月和2014年6月，两次列入北京市2012年节能低碳技术产品推荐目录。2014年6月，列入北京市科委公布的北京地区大气污染防治技术和产品目录。2015年9月列入国管局公共机构节能节水技术产品目录，2015年11月列入国家发改委国家重点节能技术目录。2018年北京市发明协会评为创新发明银奖。

烟气源热泵供热节能技术采用三级降温两级换热的工艺流程， 将燃气锅炉烟气中的热能梯级回收利用，特别是利用烟气源热泵吸收低品位热能特点，将60℃以下的烟气中的潜热回收，回用到供暖或供应热水。烟气降温过程中凝结的冷凝水吸收烟气中的部分氮氧化物，实现了节能减排。