太陽能+電模式未來有望成清潔取暖主流
——專訪清華大學(xué)社會科學(xué)學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展研究中心常務(wù)副主任何繼江
韓繼園
(中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院)
清潔供暖關(guān)系到廣大人民群眾的生產(chǎn)生活，是重大的民生工程、民心工程，是促進(jìn)減污降碳，改善大氣質(zhì)量環(huán)境，實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和任務(wù)的重要措施之一。在政策的大力推動下，我國北方清潔取暖工作取得了顯著成效，據(jù)統(tǒng)計，截至2021年底，我國北方地區(qū)清潔取暖面積約156億平方米，清潔取暖率達(dá)73.6%，替代散煤1.5億噸以上。目前，我國清潔供暖還存在哪些問題?出現(xiàn)了哪些新情況、新技術(shù)?未來我國清潔供暖的前景如何?帶著這些問題，筆者專訪了清華大學(xué)社會科學(xué)學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展研究中心常務(wù)副主任何繼江。
清潔供暖中太陽能+電的組合更有可持續(xù)性
《能源決策參考》：您如何看待清潔供暖?不同清潔供暖方式各有哪些利弊?
何繼江：清潔供暖的定義，范圍大的定義包括天然氣供暖，而更嚴(yán)格的定義則不包括天然氣，這之間有顯著的差別。天然氣供暖比煤炭有很多優(yōu)勢，煙塵少，排放二氧化硫更少，因為天然氣含硫量很低。但是我不主張把天然氣供暖放在清潔供暖之列，原因有三：第一，天然氣供暖仍有碳排放，它的碳排放大概是煤炭的58%，所以它并不低碳。第二，天然氣燃燒會產(chǎn)生氮氧化物，氮氧化物也是一種污染物，在PM2.5當(dāng)中，氮氧化物是其中的一個重要來源。第三，天然氣供暖存在安全問題，如果天然氣管道在鋪設(shè)的過程中質(zhì)量出現(xiàn)問題，泄露和爆炸的風(fēng)險始終存在。所以我不想把天然氣供熱放在清潔供暖里面，或者說它只是一個階段性的產(chǎn)品。從長期來看，天然氣供暖比重還要進(jìn)一步降低。我在歐洲考察時曾做過仔細(xì)比較，發(fā)現(xiàn)以荷蘭國境線為標(biāo)志，荷蘭的PM2.5顯著高于德國、法國，其中天然氣的利用是一個重要原因，天然氣在荷蘭能源系統(tǒng)中的比重幾乎占到60%。
從供暖的角度來看，太陽能在我國的應(yīng)用比例一直較低，因為冬天太陽能相對較差，洗澡的熱水還勉強(qiáng)，若給房間供熱要弱一些。但實際上這方面并不存在太多技術(shù)障礙，只是需要一個比較大的儲熱水箱。在歐洲的家庭我遇到很多容量500千克的儲熱水箱，甚至一噸重的水箱，這樣就有一個大的儲熱設(shè)施來調(diào)節(jié)太陽能的余缺。
地?zé)嵊匈Y源的局限性，比如河南和河北保定的雄縣等地，地?zé)豳Y源較好，地?zé)峁┡急群芨?，但不是每個地方都有地?zé)豳Y源，它的資源局限性很明顯。
生物質(zhì)碳排放較低，在農(nóng)村取用材料也比較方便，缺點是有顆粒物的排放，也正因如此，生物質(zhì)曾被生態(tài)環(huán)境部列為高污染燃料，現(xiàn)在雖然把它從高污染燃料清單中去掉了，但在很多地方生物質(zhì)燃料受到政策限制。目前，我們可以通過供熱鍋爐技術(shù)改造大幅度減少顆粒物排放。好的生物質(zhì)爐子，剛剛開始燃燒的時候，顆粒物會多一點，之后顆粒物就很低了。
在核能供暖方面，典型的有山東海陽核電站，用余熱供暖，效果很好，但其局限性更明顯，目前有核電站的地方很少。
綜合比較，我認(rèn)為更有可持續(xù)發(fā)展空間的是太陽能+電供熱的組合方式。
各地應(yīng)根據(jù)自身特點選擇適合的供暖路線
《能源決策參考》：不同地區(qū)的清潔供暖方式是否存在差異?城市和農(nóng)村的清潔供暖是否也存在較大不同?
何繼江：是的，一個是資源稟賦問題，有什么資源就利用什么資源。此外，對技術(shù)路線的選擇與地方政府的財政政策、財政能力也是相關(guān)的。比如，很多地方在淘汰燃煤爐子。有的地方是改成燒生物質(zhì)的爐子，政府送爐子或者補(bǔ)貼爐子;而北京是用空氣源熱泵替代煤爐，政府補(bǔ)貼費用會高很多。
我國城市主要是集中供暖系統(tǒng)，以燃煤電廠和燃煤鍋爐為主，同時還有工業(yè)余熱，如鋼鐵廠、水泥廠等的余熱，對于人口密集的城市，工業(yè)余熱的熱源非常合適。
我國農(nóng)村地區(qū)集中供暖有較大的困難，可以做一些清潔供暖的村級小熱網(wǎng)，另一種是各戶獨立供暖。獨立供暖中，生物質(zhì)取暖爐可以扮演重要的角色，另一個重要的角色是空氣源熱泵，有單戶的熱泵，也有中型或大型的熱泵，可為一個村莊或一個園區(qū)提供供熱系統(tǒng)。
電供暖將成為主流技術(shù)路線
《能源決策參考》：我國的清潔供暖出現(xiàn)了哪些新情況、新技術(shù)?未來前景如何?
何繼江：從新情況、新技術(shù)角度講，我認(rèn)為，對全社會而言，電供暖將成為主流技術(shù)路線，特別是在建筑節(jié)能技術(shù)普遍推廣的狀況下。
電供暖又分兩個方向，一個是熱泵方向，一個是電直熱方向。熱泵產(chǎn)熱效率比較高，用1份電可以產(chǎn)出3份甚至5份熱量，所以這個技術(shù)非常好。但是熱泵供暖也有一些局限性，如對超低溫、極寒天氣適應(yīng)性較差。比如在低于零下5攝氏度的時候，熱泵就可能開始結(jié)霜，不同廠家的設(shè)備差異就會顯現(xiàn)出來，有些廠家的設(shè)備適應(yīng)性較好，有些設(shè)備則不太理想，這樣就會出現(xiàn)一些麻煩，故障率上升。氣溫進(jìn)一步降低的話，熱泵的能效會越來越差。此外，熱泵的一次性投資比較大，對很多的農(nóng)村百姓來講，接受有困難。在北京這樣有大規(guī)模補(bǔ)貼的情況下能夠接受，在百姓經(jīng)濟(jì)收入較低、地方財政不寬裕的地方就很難接受。此外，熱泵噪音比較大，還要占用一定的空間，包括室內(nèi)和室外。
第二種技術(shù)就是電直熱技術(shù)，有優(yōu)點也有缺點。缺點如熱轉(zhuǎn)換效率沒有熱泵高，熱轉(zhuǎn)換效率最高接近百分之百，不像熱泵可以產(chǎn)生3到5倍的熱量。它也有自身的優(yōu)點，只要有電的地方就能供熱，布局靈活。在電直熱技術(shù)方面，依托清華大學(xué)優(yōu)勢學(xué)科，中熵科技研發(fā)出新型半導(dǎo)體制熱材料，可生產(chǎn)出低溫輻射電熱膜，裸模厚度大概只有0.07毫米，透明材質(zhì)，不占用空間，安裝布置簡單靈活，還可做成地暖。其熱轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到99.45%，發(fā)熱方式是類似太陽的光波輻射，體感更溫暖。還搭配了一套智能數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，可分區(qū)設(shè)置不同供熱標(biāo)準(zhǔn)。在間歇性供熱方面非常節(jié)能，可即開即熱。
目前我們還在嘗試在鄉(xiāng)村用光伏供電，并解決供暖問題。我們在一個鄉(xiāng)村兩層樓的民宿200平米宅基地建光伏發(fā)電，第一解決日常照明問題、電氣化的問題，第二解決電供暖問題，第三解決電炊事問題，第四解決電交通問題。通過光伏實現(xiàn)一個家庭的零碳排放。
清潔供暖政策鼓勵應(yīng)集成推進(jìn)
《能源決策參考》：在清潔供暖方面還面臨哪些問題和困難?您有何意見建議?
何繼江：我們現(xiàn)在的難點之一就是節(jié)能做得不好，浪費了大量的能源。對此，我們可以用溫控來解決這個問題，通過智能管理的方法來提高節(jié)能水平，也可以提高供暖的體驗。
在清潔供暖方面，政府的決心很大，老百姓也得到了實惠。很多村莊看不到煙了，環(huán)境更好。但目前看，針對清潔取暖，單項政策較多，建議政策鼓勵能集成推進(jìn)，如建筑保溫、供暖設(shè)施、光伏發(fā)電等協(xié)調(diào)推進(jìn)。另外單項措施里面往往有非常強(qiáng)的產(chǎn)品技術(shù)路線綁定，比如只推熱泵，到具體產(chǎn)品上，甚至指定品牌，這不利于市場競爭和技術(shù)進(jìn)步，也容易產(chǎn)生一些腐敗問題和質(zhì)量問題等。
建議把農(nóng)村的清潔供暖與建筑節(jié)能改造和光伏建設(shè)結(jié)合在一起，給予農(nóng)村光伏發(fā)電光伏供暖更多支持。農(nóng)村用光伏發(fā)電，白天的時候光伏發(fā)的電大部分自己消化掉，晚上用電網(wǎng)的電，電網(wǎng)給予一定的優(yōu)惠政策。白天多出的電又可以上網(wǎng)賣出，這樣電量基本平衡。同時大幅減輕了老百姓的負(fù)擔(dān)。建議對農(nóng)村光伏建設(shè)提供優(yōu)惠的金融政策。以前是送熱泵或者送爐子，現(xiàn)在可以把光伏建設(shè)、建筑保溫和電氣化供暖等打包在一起，給予貸款優(yōu)惠或者補(bǔ)貼，這樣就可以解決農(nóng)村可持續(xù)的清潔供暖問題。
《能源決策參考》：國外在清潔供暖方面有什么我們可以借鑒的經(jīng)驗嗎?
何繼江：在供暖方面，國外的節(jié)能意識很強(qiáng)。比如國外用的燃?xì)獗趻鞝t都是冷凝式的，而且必須要冷凝式的，歐洲現(xiàn)在禁止售賣非冷凝式的燃?xì)獗趻鞝t，冷凝與非冷凝之間大概差10%的能源消耗。
歐洲在供暖方面很強(qiáng)調(diào)多能互補(bǔ)，如熱泵+太陽能、生物質(zhì)+太陽能、生物質(zhì)+電等，多種能源組合。此外他們供暖的用戶體驗特別細(xì)致，不同功能的房間溫度都有區(qū)別，如衛(wèi)生間最熱，其次是臥室，再次是客廳，廚房溫度最低，實際上這也體現(xiàn)了節(jié)能。相比之下，我們的供暖用暖就比較粗放，供暖效果用戶體驗差距也很大。
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