碳中和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下的供熱系統(tǒng)重構(gòu)

　　——空氣源熱泵供熱發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

　　應(yīng)對氣候變化是當(dāng)前全球的焦點(diǎn)。中國承諾2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。為了實(shí)現(xiàn)中央提出的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，化石能源的消費(fèi)必將會(huì)大幅度的消減。

　　面對化石能源的大幅度消減，北京市供熱系統(tǒng)必然發(fā)生顛覆性的變化，對供熱系統(tǒng)需要重新構(gòu)建。而現(xiàn)在仍然以煤炭為主要供熱能源的地區(qū)，供熱系統(tǒng)的重構(gòu)更是不可避免。未來各種終端能源消費(fèi)將主要依靠電力，在逐漸提高綠色電力（供給側(cè)）的同時(shí)，還必須優(yōu)化電力消費(fèi)（需求側(cè)）的形式。

　　電力供熱主要有兩種方式：電力直接供熱和以電力驅(qū)動(dòng)的熱泵供熱。未來的供熱系統(tǒng)，將以大型“蓄能+”為中心熱源，以各類“熱泵+”和“太陽能+”為分布式和分戶式熱源。

　?。ㄒ唬┮浴靶钅?”替代部分市政集中熱源

　　電力直接供熱，包括普通電鍋爐和蓄能電鍋爐。普通電鍋爐顯然不可取，未來供熱的主要能源利用形式應(yīng)該是“蓄能+”，通過儲能將多余的、廢棄的能源充分地利用起來。

　　“+”后面的內(nèi)容應(yīng)該因地制宜，可以是電鍋爐，主要利用多余的、用不了的電，如風(fēng)電、光電、低谷電等，也可以是光熱和各種工業(yè)余熱以及各種熱泵，如電力、鋼鐵、有色、食品、紡織等各種工業(yè)余熱以及各種生活余熱、數(shù)據(jù)中心余熱等。大型的“蓄能+電鍋爐”和大型的“蓄能+工業(yè)余熱”可以部分替代現(xiàn)有的熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域燃煤（氣）鍋爐房等大型市政集中供熱熱源，成為城市基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。這種供熱方式不僅有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定與平衡，解決余熱不穩(wěn)定問題，還可以充分利用多余的、廢棄的能源和現(xiàn)有的市政集中供熱管網(wǎng)。

　?。ǘ┮浴盁岜?”供熱替代分布式熱源

　　毋庸置疑，城市供熱還需要大量的分布式熱源和分戶式熱源。

　　熱泵可以利用自然界一些免費(fèi)的低品位能源，以少量的電力作為驅(qū)動(dòng)，可以大大提高電力利用效率。由于熱泵的出水溫度與熱泵能效的反關(guān)聯(lián)不能太高，無法作為市政集中熱源，但它是分布式和分戶式熱源的理想選擇。

　　傳統(tǒng)的熱泵供熱技術(shù)，如地源熱泵、再生（污）水源熱泵以及余熱熱泵，能源利用效率高，運(yùn)行工況穩(wěn)定，但都要受到資源條件限制，無法大規(guī)模替代燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t。而空氣源熱泵，由于空氣是無處不在的，其應(yīng)用基本上不受自然條件限制，具備大規(guī)模替代燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t的潛質(zhì)。

　　未來供熱系統(tǒng)將形成以大型“蓄能+”和空氣源熱泵為主，各類其他熱泵和太陽能、地?zé)崮転檩o的多能互補(bǔ)新局面。大型“蓄能+”作為中心熱源，空氣源熱泵作為分布式熱源，將成為供熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)熱源和主導(dǎo)熱源。

　　一、空氣源熱泵供熱發(fā)展的機(jī)遇

　　在沒有任何更好的能源可供利用只能用電的情況下，空氣源熱泵是最節(jié)能、最穩(wěn)定的供熱方式。而未來大多數(shù)建筑都會(huì)面臨這種情況，所以空氣源熱泵將會(huì)成為解決供熱普遍性問題的首選方案。

　　2011年，北科建華譽(yù)能源開始研發(fā)用于替代燃煤鍋爐的大功率空氣源熱泵，經(jīng)過了十余年的實(shí)踐與發(fā)展，華譽(yù)能源空氣源熱泵已經(jīng)完全具備替代鍋爐的能力。2015年，石家莊綠朗時(shí)光采用華譽(yù)能源大功率空氣源熱泵進(jìn)行住宅小區(qū)集中供熱，這是國內(nèi)首次全部以空氣源熱泵作為大型小區(qū)集中供熱熱源。供熱效果良好，且運(yùn)行費(fèi)用也不高，每個(gè)采暖季每平方米供熱耗電25kWh左右。2017年，華譽(yù)能源將空氣源熱泵供熱發(fā)展到了吉林省吉林市，在零下35℃的極寒天氣下，仍然可以保證供熱效果。2020年，又將空氣源熱泵應(yīng)用到黑龍江省鶴崗市，在2020年寒潮期間最低氣溫零下38℃時(shí)，華譽(yù)能源空氣源熱泵仍然可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。截止2020年底，華譽(yù)能源陸續(xù)推廣空氣源熱泵供熱應(yīng)用達(dá)1000多萬平方米。

　　大量供熱實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)證明，空氣源熱泵供熱在技術(shù)方面具備可行性。在系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用方面，也基本可以達(dá)到社會(huì)資本投資平衡點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)上也具備可行性。通過優(yōu)化政府資源配置，利用市場推動(dòng)空氣源熱泵的發(fā)展和引用，前景是廣闊的。

　　二、空氣源熱泵供熱發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

　　采用空氣源熱泵大規(guī)模替代燃煤（氣）鍋爐，任重而道遠(yuǎn)。空氣源熱泵供熱系統(tǒng)的出水溫度不高、占地較大、噪音偏高、冷島效應(yīng)、容易結(jié)霜等痛點(diǎn)問題，一定程度上限制了空氣源熱泵的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

　　空氣源熱泵出水溫度不高，一般在40-60℃。出水溫度過高，設(shè)備效率比較低，沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。出水溫度不高，成為空氣源熱泵作為中心熱源的限制，但并不影響空氣源熱泵作為未來供熱系統(tǒng)的分布式熱源。

　　經(jīng)過多年摸索，華譽(yù)能源基本解決空氣源熱泵供熱應(yīng)用中的噪音偏高、冷島效應(yīng)、容易結(jié)霜等問題。目前限制空氣源熱泵大規(guī)模替代鍋爐最突出的問題是占地問題?？諝庠礋岜玫某崞瑩Q熱器必須放置在室外，與空氣充分接觸以增強(qiáng)換熱能力，設(shè)備外置占地是客觀需要的。華譽(yù)能源正全力解決空氣源熱泵的占地問題，力爭用一兩年的時(shí)間徹底解決，屆時(shí)，用空氣源熱泵替代任何鍋爐都不是問題。

　　三、需求是熱泵技術(shù)發(fā)展的根本動(dòng)力

　　熱泵技術(shù)的發(fā)展必須面向需求，這也是華譽(yù)能源一直堅(jiān)持的理念。

　　華譽(yù)能源始終堅(jiān)持從供熱需求的特點(diǎn)和替代鍋爐的痛點(diǎn)問題出發(fā)，對熱泵產(chǎn)品、熱泵技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的創(chuàng)新和提升，給用戶提供的熱泵產(chǎn)品與系統(tǒng)解決方案，基本解決了空氣源熱泵供熱系統(tǒng)的痛點(diǎn)問題。

　　華譽(yù)能源始終堅(jiān)持全運(yùn)行周期總體成本最優(yōu)化的設(shè)計(jì)理念，按照全運(yùn)行周期特點(diǎn)，從產(chǎn)品及系統(tǒng)的初始投資、運(yùn)行成本和使用壽命等方面綜合考量，不斷對產(chǎn)品性能、價(jià)格以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化與提升。

　　華譽(yù)能源始終堅(jiān)持全面建設(shè)數(shù)字化服務(wù)平臺，為用戶提供高質(zhì)量服務(wù)。

　　我們堅(jiān)信，經(jīng)過我們的努力，空氣源熱泵一定可以在碳中和驅(qū)動(dòng)的供熱系統(tǒng)重構(gòu)的重大機(jī)遇中扮演更為重要的角色，承擔(dān)更多的歷史責(zé)任，做出更大的減碳貢獻(xiàn)。（北科建華譽(yù)能源 胡永逵 張軍）?