8月23日，由全國暖通空調(diào)學(xué)會兩委會供暖專委會主辦，丹佛斯自動控制管理（上海）有限公司協(xié)辦，瑞特格（中國）有限公司、安徽安澤電工有限公司

8月23日，由全國暖通空調(diào)學(xué)會兩委會供暖專委會主辦，丹佛斯自動控制管理（上海）有限公司協(xié)辦，瑞特格（中國）有限公司、安徽安澤電工有限公司支持的“清潔供暖技術(shù)先行”2017年全國供暖技術(shù)學(xué)術(shù)年會在天津隆重召開。“煤改電”、冬季清潔取暖是最近兩年暖通行業(yè)最熱的話題，有幾個問題筆者一直在思索，除了電動熱泵技術(shù)已經(jīng)相對完善這個基礎(chǔ)條件外，政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)究竟為什么要大力推進(jìn)“煤改電”？“煤改電”的意義僅僅是減少冬季霧霾嗎？在實際操作中又應(yīng)該如何更好地實現(xiàn)“煤改電”呢？

對此，中國工程院院士、清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主任江億在現(xiàn)場一語點(diǎn)出其中要義，熱電聯(lián)產(chǎn)是能源轉(zhuǎn)換效率最高的熱源方式，“煤改電”要解決的核心問題是幫助電力調(diào)峰，大力推廣電動熱泵是解決供給側(cè)與需求側(cè)熱電比不匹配的關(guān)鍵。

為何要“煤改電”？

據(jù)江億院士介紹，煤改電的重要意義在于以下四方面，分別是解決冬季霧霾、緩解冬季棄風(fēng)棄光現(xiàn)象、緩解北方冬季熱電比不匹配的問題以及改善農(nóng)民生活。

例如在解決冬季霧霾中，北方冬季燃煤燃燒量僅為當(dāng)?shù)厝济嚎偭康?0%，但是對霧霾的貢獻(xiàn)卻為燃煤對霧霾貢獻(xiàn)總量的60%，因此，需要重點(diǎn)改造小噸位鍋爐以及農(nóng)村土暖氣。北方地區(qū)出現(xiàn)棄風(fēng)棄光現(xiàn)象主要集中在供暖季，原因是熱電聯(lián)產(chǎn)以熱電定，不能再為電力調(diào)峰。再有就是緩解北方冬季熱電比不匹配的問題，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，用電量下降；冬季最冷季用熱量多、用電少，需求側(cè)熱電比大于熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比，電力供應(yīng)不出去，只好降低供熱量以減少發(fā)電量，導(dǎo)致熱源不足。

現(xiàn)有供熱類型例如大型電鍋爐、蓄熱箱的優(yōu)點(diǎn)是能夠緩解峰谷差、接納風(fēng)電；可增加電負(fù)荷、減少熱負(fù)荷，改善熱電比；缺點(diǎn)則是浪費(fèi)了寶貴的電力、高品位能源低品位利用；使用電鍋爐時燃煤電廠也在同一個網(wǎng)上運(yùn)行，相當(dāng)于30%的熱效率被浪費(fèi)，增加碳排放。江億院士表示，風(fēng)電非常寶貴應(yīng)該珍惜，而不應(yīng)該被“消納”。

蓄熱式電暖氣的缺點(diǎn)也很明顯，首先是難以控制室內(nèi)熱量散發(fā)的速率；第二是上午室內(nèi)過熱傍晚冷，需要高峰電；此外還包括削峰效果差，運(yùn)行費(fèi)用高。

江億院士對筆者表示，從能源利用率和降低碳排放來看，熱電聯(lián)產(chǎn)是能源轉(zhuǎn)換效率最高的熱源方式，其次是熱泵。

如何實現(xiàn)“煤改電”？

江億院士指出，要實現(xiàn)“煤改電”，需要做好利用城市供熱網(wǎng)和變“以熱變電”為“熱點(diǎn)協(xié)同”兩方面。

在利用好城市供熱管網(wǎng)方面，我國城市已建成完善的城市熱網(wǎng)系統(tǒng)，是發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)供熱的基礎(chǔ)條件。江億院士表示，熱網(wǎng)應(yīng)該用來輸送熱電聯(lián)產(chǎn)與工業(yè)產(chǎn)生的余熱，不應(yīng)用來輸送電熱鍋爐或燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的熱量。

在變“以熱變電”為“熱電協(xié)同”方面，如何在產(chǎn)熱的同時也為電力調(diào)峰，江億院士建議可采取以下四種方式：

1）目前燃煤電廠的調(diào)峰方式：改變鍋爐供氣量，可把發(fā)電量將至35%；

2）建大型蓄熱罐，實現(xiàn)熱點(diǎn)解耦：電力高峰期全負(fù)荷發(fā)電，低谷期降低主蒸汽量，加大抽氣量，發(fā)電量將至70%，谷期產(chǎn)熱量達(dá)最大；

3）建兩個大型蓄熱罐，分別蓄存供熱熱量和發(fā)電乏汽熱量。電力高峰期全負(fù)荷發(fā)電，并蓄存乏汽熱量；電力低谷期抽氣供熱，并利用電動熱泵提升乏汽低溫?zé)崃恐凉嵋鬁囟取５凸绕诎l(fā)電量可降至35%（發(fā)電70%，其中一半用于電動熱泵）。

4）必須使供給側(cè)和需求側(cè)的熱電比匹配

在供給側(cè)，燃煤熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)：熱電比為1.5~2；燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)：熱電比為0.7~1。

在需求側(cè)，由城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定，嚴(yán)寒期熱電比為1~5。

例如大同，對外輸出電力，全城均由熱電聯(lián)產(chǎn)供熱；北京熱電聯(lián)產(chǎn)僅提供20%的供熱面積，剩余由燃?xì)馊济哄仩t供應(yīng)。

江億院士表示，針對電力調(diào)峰和熱電比失調(diào)兩個問題，前者可以依靠熱電聯(lián)產(chǎn)電廠改造，后者可以通過發(fā)展電動熱泵，解決供給側(cè)與需求側(cè)熱電比不匹配的問題，對于燃?xì)鉄犭姀S聯(lián)產(chǎn)和電鍋爐需要謹(jǐn)慎使用。

究竟什么樣的電動熱泵系統(tǒng)最合適？

在闡述“煤改電”的意義、列舉“煤改電”的方式方法后，江億院士重點(diǎn)介紹了能夠提供20%~25%供熱熱源、在“煤改電”中扮演重要角色的電動熱泵，并分析了最合適的電動熱泵系統(tǒng)。

據(jù)悉，電動熱泵的特點(diǎn)是希望采用盡可能高的低溫?zé)嵩匆约跋Ｍa(chǎn)生盡可能低的供熱溫度，其中，低溫?zé)嵩窗ㄖ兴⒌卦春涂諝庠础?/p>

因此，從電動熱泵熱源特點(diǎn)出發(fā)的系統(tǒng)形式不能沿用集中供熱模式，而是系統(tǒng)應(yīng)盡量分散：例如分室、分戶、分棟，只有中水熱泵才需要大集中供熱；末端應(yīng)盡量低溫，例如地暖、加大散熱器面積；熱風(fēng)優(yōu)于熱水，空氣源熱泵采用分體機(jī)或多聯(lián)機(jī)方式，直接送熱風(fēng)。此外，簡化輸送環(huán)節(jié)、降低熱源溫度、減小系統(tǒng)規(guī)模是提高熱泵效率的關(guān)鍵。

對于農(nóng)村煤改電采用的空氣源熱泵，江億院士認(rèn)為，室內(nèi)采用熱風(fēng)方式好于熱水方式。據(jù)筆者了解，空氣源熱泵的熱水方式需增加水泵、定壓系統(tǒng)，安裝調(diào)試復(fù)雜出故障率高，且冷凝溫度要超過50℃；加之系統(tǒng)熱慣性大，不適合間歇供熱。與之相比，熱風(fēng)方式可改為下送風(fēng)，冬季熱舒適性高，同時具備安裝簡單、故障率低、冷凝溫度可低于40℃、快起快停適于間歇供熱的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)2016~2017年北京郊區(qū)大規(guī)模運(yùn)行結(jié)果測試，熱水型空氣源熱泵每平方米用電量為40~60kWh，熱風(fēng)型空氣源熱泵每平方米用電量為20~40kWh。

中低層地源熱泵適用條件及使用效果

經(jīng)過論證，江億院士提出，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)熱源應(yīng)為首選，但不應(yīng)發(fā)展燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)；變“以熱定電”為“熱點(diǎn)協(xié)同”的熱電聯(lián)產(chǎn)方式，同時接納風(fēng)電；消費(fèi)型城市應(yīng)有20%～25%的供熱面積由電動熱泵提供熱源，且電動熱泵熱源供熱應(yīng)采用與大型集中供熱完全不同的系統(tǒng)架構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)；在農(nóng)村應(yīng)推廣分室分戶的熱風(fēng)型空氣源熱泵；慎重發(fā)展電鍋爐和任何直接電熱方式的熱源。