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   供暖問題由來已久，傳統(tǒng)的供暖方式對霧霾的形成有直接影響。積極推進清潔取暖、加快散煤替代，可以有效降低供暖季大氣污染物排放強度，減少冬季重污染天氣發(fā)生頻次和程度。當下，各級政府對清潔供暖工作非常重視，煤改電工作在全國各地快速推進，為什么要煤改電？怎么才是有效的煤改電？煤改電推進過程中存在哪些問題？針對這些大家廣泛關(guān)注的問題，在2017年全國供暖技術(shù)學術(shù)年會上，全國暖通空調(diào)學會副理事長、清華大學建筑節(jié)能中心主任、中國工程院院士江億教授與大家進行了深入交流。

為什么要煤改電？

   據(jù)統(tǒng)計，京津冀地區(qū)冬天散煤燃燒的煤量只占當時燃煤總量的20%，但是其排出的污染物對PM2.5的貢獻超過60%，也加重了霧霾。霧霾是近年來民眾關(guān)注的熱點話題。為解決冬季霧霾，解決農(nóng)村取暖問題，改善民眾生活，實現(xiàn)農(nóng)村供暖方式的革命，緩解冬季“棄風棄光”現(xiàn)象，“煤改電”的政策被大力推廣和實施。

   江院士指出，我國“棄風棄光”現(xiàn)象嚴重，部分地區(qū)達到30%，目前北方電力棄風現(xiàn)象主要發(fā)生在冬季供暖季。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大城市工業(yè)高能耗工業(yè)比例逐漸減少，建筑耗電比例逐漸加大，熱電聯(lián)產(chǎn)以熱電定，不能再為電力調(diào)峰。同期，因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，用電量下滑，冬季用熱量少，用電量少，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，就形成了熱電比不匹配問題。比如東北，冬季電力過剩、熱量不足，只好停止紅沿河核電機組，把發(fā)電指標讓給熱電機組，以保障供熱。另外北京，煤改氣把原來的燃煤電廠全改成燃氣電廠了，以前燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組供應(yīng)1.8億平米建筑7200MW熱量僅需要發(fā)電5000MW，而燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)同樣熱量需發(fā)電10000MW電力，但北京夜間電力低谷期負荷為9000MW，需要對外供電才能滿足平衡，為此2016年12月停止高井電廠一臺機組，導(dǎo)致熱量不足，老百姓生活出現(xiàn)了問題�；�于這些現(xiàn)狀以及需要解決的問題，提出煤改電，實現(xiàn)清潔供熱，改善民生，改善電力系統(tǒng)一天內(nèi)電力峰谷差，接納更多風電，緩解電力過剩和熱量不足的矛盾，這也是煤改電的目的。

如何有效實現(xiàn)煤改電

  “煤改電”的方式多種多樣，那么怎樣才能實現(xiàn)有效的“煤改電”呢？江院士表示，這其中有利也有弊。

1.慎重發(fā)展任何直接電熱方式的熱源

  一些電力部門推廣大型電鍋爐、大型蓄熱箱，利用谷電產(chǎn)熱，通過蓄熱箱為集中供熱系統(tǒng)供熱，可以緩解峰谷差、接納風電。增加電負荷，減少熱負荷，改善熱電比。但是卻浪費了寶貴的電力，高品位能源低品位利用。在使用電鍋爐的同時，燃煤電廠還在同一個網(wǎng)上運行，電鍋爐不是燃煤發(fā)電產(chǎn)生的電力，相當于30%的熱效率，浪費能源，增加碳排放。而風電也是寶貴的資源，不應(yīng)該被“消納”，應(yīng)該珍惜并好好利用。北京某時期，推行蓄熱式電暖氣，其結(jié)果差強人意，老百姓用不習慣。房間內(nèi)蓄熱式電暖氣難以控制室內(nèi)熱量的散發(fā)速率，上午室內(nèi)過熱，傍晚冷，需要高峰電。削峰效果差，運行費用高，因此遭遇農(nóng)村老百姓的反對。以上就是現(xiàn)在兩種電鍋爐和末端供熱式電暖氣。還有電熱毯、電熱膜、電熱絲，這些以電加熱，都是一份電得到一份熱量，不可能比一份多。

2.熱電聯(lián)產(chǎn)是能源轉(zhuǎn)換效率高的熱源方式

  怎樣使電轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝У臒崃�？江院士指出，熱電�?lián)產(chǎn)是能源轉(zhuǎn)換效率高的熱源方式。以往的算法不考慮能源的匹配，這是不對的�？梢圆捎玫刃�COP考慮，等效COP=熱電聯(lián)產(chǎn)輸出的熱量(MW)/由于熱電聯(lián)產(chǎn)減少的發(fā)電量。如抽氣凝機，抽熱量少，發(fā)電就少。抽氣凝機COP=4.5~6，取決于抽汽參數(shù)，抽汽參數(shù)特別高，蒸汽就可以發(fā)很多電。抽汽參數(shù)低一點，效率高，COP能達到6。推背壓機COP=6-6.5，取決于背壓高低。吸收式熱泵回收冷凝器余熱，等效C0P=7或更高，取決于抽汽和回水溫度。根據(jù)《民用建筑能耗標準》GB/T51161-2016給出的火用分攤方法對我國一批熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的實際運行數(shù)據(jù)分析計算，能耗為25-29kgce/GJ，優(yōu)于燃煤鍋爐的40kgce/GJ。熱電聯(lián)產(chǎn)證明了，在節(jié)能減排的大形勢下，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)有特別好的能源轉(zhuǎn)換效率，是節(jié)能減排好的熱源。各類熱泵供熱的COP在2.5到5之間，電鍋爐的COP無法超過1，因此無論從能源利用率還是從碳排放看，熱電聯(lián)產(chǎn)，熱泵需加以支持，直接電熱，無論是大鍋爐還是小變熱膜，蓄熱式的，從能源轉(zhuǎn)換率上都不是合適的選擇。

3.用好城市供熱管網(wǎng)

   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。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)該用它來輸送電熱鍋爐或燃氣鍋爐產(chǎn)生的熱量。江院士建議，首先要用好城市供熱管網(wǎng)。變“熱電聯(lián)產(chǎn)”為“熱電協(xié)同”，在產(chǎn)熱的同時，為電力調(diào)峰。解決熱電之間的矛盾，這是主要的。如東北，從去年開始，電力系統(tǒng)出臺新政策，要求電廠根據(jù)負荷變化能在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，小發(fā)電量滿足負荷發(fā)電量的40%以下，電價差不多一塊錢一度電，否則就是三毛錢一度電，這差別太大。目前燃煤電廠的調(diào)峰方式是改變鍋爐供氣量，可把發(fā)電量降低到35%，建大型蓄熱罐，實現(xiàn)熱電解耦；電力高峰期全負荷發(fā)電，低谷期降低主蒸汽量，加大抽氣量，發(fā)電量降低到70%，谷期產(chǎn)熱量達大�；蚪▋蓚�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熱量至供熱要求溫度。低谷期發(fā)電量可降低到35% （發(fā)電70%, 其中一半用于電動熱泵）。

   實現(xiàn)“煤改電”，必須使供給側(cè)和需求側(cè)的熱電比匹配，供給側(cè)燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電比是1.5~2，燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電比0.7~1。需求側(cè)需求的熱電比是多少，是由城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定的，嚴寒期熱電比1~5。如大同市，對外輸出電力，全城都由熱電聯(lián)產(chǎn)供熱。北京市，熱電聯(lián)產(chǎn)僅提供20%的供熱面積，剩余由燃氣燃煤鍋爐供應(yīng)。

  但是燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)并不適用所有北方的地區(qū)，比如天津。燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)，其熱電比太小，導(dǎo)致電力過剩。燃氣僅用于熱網(wǎng)的調(diào)峰，承擔25%〜30%負荷，取消燃煤鍋爐。對于大型消費型城市，如果嚴寒期需求側(cè)熱電比為5，則燃氣鍋爐供應(yīng)20%負荷，熱電比降為4；電動熱泵提供總量25%熱量，若COP為3，則熱電廠還需要提供2.75份熱量，1.4份電力，需要熱電廠提供的熱電比為2，正好滿足燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)的要求。大力推廣電動熱泵是解決供給側(cè)和需求側(cè)熱電比不匹配的關(guān)鍵，對于北方非工業(yè)型城市，電動熱泵應(yīng)提供20~25%的供熱熱源，盡可能引入工業(yè)余熱作為供熱熱源，也可以有效緩解熱電比矛盾。

4.發(fā)展電動熱泵

  用電采暖，第一可以解決電力調(diào)峰，第二是解決熱電比匹配的問題，電力調(diào)峰靠熱電聯(lián)產(chǎn)、電廠改造，熱電比失調(diào)需要發(fā)展電動熱泵。電動熱泵和熱電廠的熱電協(xié)同改造是現(xiàn)在解決問題好的方法了。電動熱泵的特點是希望采用盡可能高的低溫熱源，中水、地熱或空氣源。希望產(chǎn)生盡可能低的供熱溫度，溫度降一點兒，效率就提高好多，盡可能的低溫供熱，這是一個非常重要的關(guān)鍵。從電動熱泵熱源特點出發(fā)的系統(tǒng)形式，不能沿用集中供熱模式，系統(tǒng)盡量分散、分室、分戶、分棟；只有中水熱泵才需要大集中。末端盡量低溫，地板供暖（40/35℃），加大散熱器面積；熱風優(yōu)于熱水，空氣源熱泵采用分體機或多聯(lián)機方式，直接送熱風，減少轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，降低冷凝溫度。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。

5.大力發(fā)展空氣源熱泵

  農(nóng)村“煤改電”需大力發(fā)展空氣源熱泵，增大熱電量，緩解城里熱電比的矛盾。那么分散空氣源熱泵，室內(nèi)是熱水方式還是熱風方式？熱水方式可以利用原來的散熱器，需增加水系統(tǒng)，調(diào)節(jié)運行復(fù)雜，按照北京的經(jīng)驗，幾乎百分之十幾的故障率。增加水泵、定壓系統(tǒng)、安裝調(diào)試復(fù)雜，故障率高，增加換熱環(huán)節(jié)，冷凝溫度要在50℃以上，系統(tǒng)熱慣性大，不適合間歇供熱。熱風方式改為下送風，有效改善冬季熱舒適，安裝簡單，故障率低，冷凝溫度可低于40溫度以下，快起快停，適合于間歇供熱。2016〜2017年北京郊區(qū)大規(guī)模運行結(jié)果：熱水型：用電40kWh〜60kWh/m2；熱風型：用電20kWh〜40kWh/m2。

6.使用中深層地源熱泵

  西北地區(qū)，如陜西西安，都在使用中深層地源熱泵，優(yōu)點是不耗水，受限制條件很少，水在管道中閉式循環(huán)，不會造成任何污染或其它環(huán)境問題。在地面處水溫20〜30°C/15〜22°C，單井流量25〜35噸/h，250〜350kW。投資150萬〜250萬（井及套管）。熱狀況依靠地下深處傳熱恢復(fù)，不可供冷，熱性能幾乎不受地域限制，地質(zhì)條件不同鉆井成本大不相同。發(fā)展方向：流量優(yōu)化，使得單井產(chǎn)熱量大，蒸發(fā)器側(cè)雙機串聯(lián)，提高主機COP。未來，可以利用低谷電供熱，為電力調(diào)峰。

積極推廣“煤改電”選擇有效合理的方法

   在“煤改電”的實施，通過削減燃煤用量，在一定程度上緩解大氣污染物的排放，對空氣質(zhì)量的改善起到積極有效的作用�，F(xiàn)今，我國“煤改電”的確是城市、農(nóng)村緩解污染改善環(huán)境的好路子，其重要意義在于減輕冬季霧霾，緩解冬季棄風棄光現(xiàn)象，緩解北方冬季熱電比不匹配的問題，改善民眾生活。

   江院士建議不發(fā)展電鍋爐和任何直接電熱方式的熱源，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)熱源應(yīng)為首選，但不應(yīng)發(fā)展燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)�！耙詿岫ㄗ儭睘椤盁犭妳f(xié)同”，熱電聯(lián)產(chǎn)方式，同時接納風電，消費型城市應(yīng)有20%-25%的供熱面積由電動熱泵提供熱源，從而解決熱電比的供需之間的匹配問題。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)和運行參數(shù)，在農(nóng)村應(yīng)推廣分室分戶的熱風型空氣源熱泵。

  江院士指出，我們應(yīng)積極推廣“煤改電”，選擇有效合理的方法，使清潔供暖朝著健康有序的方向發(fā)展！