將熱泵技術(shù)融入清潔供熱
——訪睿博能源智庫顧問王軒
——訪睿博能源智庫顧問王軒
熱泵是一種充分利用低品位熱能的高效節(jié)能裝置。在歐美，伴隨著電力行業(yè)的低碳化和建筑行業(yè)的電氣化，熱泵在節(jié)能降耗方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)還被用于提高電力系統(tǒng)的靈活性。2021年，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》網(wǎng)站發(fā)表題為《下一個(gè)是什么？2022年值得關(guān)注的22項(xiàng)新興技術(shù)》文章，熱泵技術(shù)位列其中。在中國，雙碳目標(biāo)賦予了熱泵更為廣闊的發(fā)展機(jī)遇。中國工程院院士江億在《雙碳目標(biāo)下的熱泵行業(yè)發(fā)展機(jī)遇》中提到，熱泵可為全社會提供15%的減碳量。近日，睿博能源智庫顧問王軒接受了記者的采訪，介紹了熱泵的優(yōu)勢以及在清潔供熱領(lǐng)域應(yīng)用的國際經(jīng)驗(yàn)。她表示，將供熱融入綜合能源規(guī)劃可以更好地發(fā)揮熱泵的作用。
近日，睿博能源智庫顧問王軒接受了記者的采訪，介紹了熱泵的優(yōu)勢以及在清潔供熱領(lǐng)域應(yīng)用的國際經(jīng)驗(yàn)。她表示，將供熱融入綜合能源規(guī)劃可以更好地發(fā)揮熱泵的作用。
近日，睿博能源智庫顧問王軒接受了記者的采訪，介紹了熱泵的優(yōu)勢以及在清潔供熱領(lǐng)域應(yīng)用的國際經(jīng)驗(yàn)。她表示，將供熱融入綜合能源規(guī)劃可以更好地發(fā)揮熱泵的作用。
熱泵的優(yōu)勢
中能傳媒：
熱泵對雙碳目標(biāo)有怎樣的意義？ 對電力系統(tǒng)的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在哪些方面？
熱泵對雙碳目標(biāo)有怎樣的意義？ 對電力系統(tǒng)的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在哪些方面？
王軒：
在中國總的碳排放中，建筑運(yùn)行產(chǎn)生的排放大概貢獻(xiàn)了約20%，其中75%來自與建筑相關(guān)的用電和供熱的化石燃料非直接燃燒。2020年，供暖和熱水占到中國建筑運(yùn)行總能源消耗的60%。最近幾年，由于中國城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)水平的提高，建筑領(lǐng)域的碳排放增長相比其他國家更快，并且這種趨勢可能在未來幾十年還會繼續(xù)。
根據(jù)國際能源署（IEA）的估計(jì)，為了滿足中國的雙碳目標(biāo)，高比例發(fā)展可再生能源，大力開發(fā)建筑節(jié)能潛力以及電氣化將是建筑領(lǐng)域脫碳的關(guān)鍵。電能在總的建筑能耗的比例需要從2020年的35%增長到2060年60%，而熱泵將會從目前僅滿足3%發(fā)展到滿足超過20%空間供暖需求。
在中國總的碳排放中，建筑運(yùn)行產(chǎn)生的排放大概貢獻(xiàn)了約20%，其中75%來自與建筑相關(guān)的用電和供熱的化石燃料非直接燃燒。2020年，供暖和熱水占到中國建筑運(yùn)行總能源消耗的60%。最近幾年，由于中國城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)水平的提高，建筑領(lǐng)域的碳排放增長相比其他國家更快，并且這種趨勢可能在未來幾十年還會繼續(xù)。
根據(jù)國際能源署（IEA）的估計(jì)，為了滿足中國的雙碳目標(biāo)，高比例發(fā)展可再生能源，大力開發(fā)建筑節(jié)能潛力以及電氣化將是建筑領(lǐng)域脫碳的關(guān)鍵。電能在總的建筑能耗的比例需要從2020年的35%增長到2060年60%，而熱泵將會從目前僅滿足3%發(fā)展到滿足超過20%空間供暖需求。
熱泵對于電力系統(tǒng)的貢獻(xiàn)可以體現(xiàn)在四個(gè)方面：熱泵是一種極為高效的電氣化供熱/制冷方式，從而減少能耗，降低排放；熱泵可以更多地利用清潔的可再生能源發(fā)電（風(fēng)電、光伏）；由于其靈活可控的特點(diǎn)，可以通過低谷用電減少用電峰值負(fù)荷，以及在系統(tǒng)需要時(shí)提供輔助服務(wù)以增加系統(tǒng)的可靠性；減少輸配電擴(kuò)容和升級需要，降低所需的可再生能源投資。我們希望進(jìn)一步討論如何更好地利用熱泵，并促進(jìn)熱泵在提供電力系統(tǒng)靈活性方面的作用。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要市場和政策的共同作用，并加強(qiáng)電力系統(tǒng)改革的多個(gè)方面。
清潔供熱的國際經(jīng)驗(yàn)
中能傳媒：
能否詳細(xì)談一談清潔供熱的國際經(jīng)驗(yàn)？
能否詳細(xì)談一談清潔供熱的國際經(jīng)驗(yàn)？
王軒：
在國際社會，人們更多關(guān)注如何使用清潔發(fā)電和電氣化產(chǎn)品來替代傳統(tǒng)化石能源在供熱系統(tǒng)中的使用，減少未來對新增燃煤、燃?xì)庹{(diào)峰電廠的需求。因此，也出現(xiàn)了一些跨行業(yè)的綜合能源規(guī)劃方法，例如，電力和供熱綜合能源規(guī)劃，從而更好地為電力和熱力系統(tǒng)提供靈活性，優(yōu)化電力和熱力的生產(chǎn)和使用。通常從以下四個(gè)方面著手：
在國際社會，人們更多關(guān)注如何使用清潔發(fā)電和電氣化產(chǎn)品來替代傳統(tǒng)化石能源在供熱系統(tǒng)中的使用，減少未來對新增燃煤、燃?xì)庹{(diào)峰電廠的需求。因此，也出現(xiàn)了一些跨行業(yè)的綜合能源規(guī)劃方法，例如，電力和供熱綜合能源規(guī)劃，從而更好地為電力和熱力系統(tǒng)提供靈活性，優(yōu)化電力和熱力的生產(chǎn)和使用。通常從以下四個(gè)方面著手：
在保障電力和供熱系統(tǒng)運(yùn)行可靠的前提下，利用綜合能源滿足電力和熱力需求，減少成本，降低二氧化碳和其他污染物排放。
在電力領(lǐng)域，需要充分考慮到電氣化和氣候變化對負(fù)荷增長和輸配電的影響，以及所產(chǎn)生的成本和排放的改變。
在熱力領(lǐng)域，需要充分考慮到低碳供暖技術(shù)的分布和組成以及供暖網(wǎng)絡(luò)和儲能在匹配熱力供應(yīng)和需求方面的作用。
在熱力領(lǐng)域，需要充分考慮到低碳供暖技術(shù)的分布和組成以及供暖網(wǎng)絡(luò)和儲能在匹配熱力供應(yīng)和需求方面的作用。
從經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境方面綜合評估，確定最優(yōu)綜合資源方案，允許清潔需求側(cè)資源替代傳統(tǒng)燃煤燃?xì)獍l(fā)電或供熱機(jī)組。
中能傳媒：
有哪些國家展開了跨行業(yè)綜合能源規(guī)劃？
有哪些國家展開了跨行業(yè)綜合能源規(guī)劃？
王軒：
美國許多州都開展了電力行業(yè)的綜合能源規(guī)劃，最近幾年一些比較先進(jìn)的州，如加利福尼亞州和華盛頓州才開始探索綜合建筑、交通和電力的資源規(guī)劃。類似的跨行業(yè)綜合能源規(guī)劃也被應(yīng)用于歐洲國家，例如，丹麥,英國和德國。在蘇格蘭，這種綜合能源規(guī)劃被稱為Energy Masterplanning。蘇格蘭政府于2009年出臺氣候變化法案，并于2013和2015年陸續(xù)發(fā)布了電力和熱力政策聲明，向低碳綜合能源方向轉(zhuǎn)型。
美國許多州都開展了電力行業(yè)的綜合能源規(guī)劃，最近幾年一些比較先進(jìn)的州，如加利福尼亞州和華盛頓州才開始探索綜合建筑、交通和電力的資源規(guī)劃。類似的跨行業(yè)綜合能源規(guī)劃也被應(yīng)用于歐洲國家，例如，丹麥,英國和德國。在蘇格蘭，這種綜合能源規(guī)劃被稱為Energy Masterplanning。蘇格蘭政府于2009年出臺氣候變化法案，并于2013和2015年陸續(xù)發(fā)布了電力和熱力政策聲明，向低碳綜合能源方向轉(zhuǎn)型。
在這些國家政策目標(biāo)下，區(qū)域和城市制定了綜合能源發(fā)展策略，根據(jù)區(qū)域和城市的資源情況在電力和熱力領(lǐng)域找到了一系列技術(shù)選擇，特別是發(fā)展分布式能源的機(jī)會。在此基礎(chǔ)上，針對單個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境評估和模擬分析來支持最優(yōu)決策，最后再通過可行性分析確定包括商業(yè)模式以及熱力電力傳輸?shù)染唧w實(shí)施細(xì)節(jié)。
挑戰(zhàn)與建議
中能傳媒：
將供熱融入綜合能源規(guī)劃時(shí)，需要注意什么問題？
王軒：
綜合能源規(guī)劃也面臨著一些挑戰(zhàn)，特別是需要完善對熱負(fù)荷和電負(fù)荷的預(yù)測方面，除了在電力系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)電、輸電和配電規(guī)劃，還要進(jìn)一步將研究領(lǐng)域擴(kuò)展到其他能源和基礎(chǔ)設(shè)施，例如，天然氣、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎凸峋W(wǎng)絡(luò)，并需要進(jìn)行時(shí)間、空間多維度的優(yōu)化，以及應(yīng)對不確定性和風(fēng)險(xiǎn)管理。最后，在整個(gè)電力和熱力綜合資源規(guī)劃的過程中，需要有負(fù)責(zé)熱力和電力的監(jiān)管者，能源服務(wù)公司以及終端用戶等各個(gè)相關(guān)方的參與才能更好地合作協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)綜合能源規(guī)劃所帶來的多重收益。
綜合能源規(guī)劃也面臨著一些挑戰(zhàn)，特別是需要完善對熱負(fù)荷和電負(fù)荷的預(yù)測方面，除了在電力系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)電、輸電和配電規(guī)劃，還要進(jìn)一步將研究領(lǐng)域擴(kuò)展到其他能源和基礎(chǔ)設(shè)施，例如，天然氣、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎凸峋W(wǎng)絡(luò)，并需要進(jìn)行時(shí)間、空間多維度的優(yōu)化，以及應(yīng)對不確定性和風(fēng)險(xiǎn)管理。最后，在整個(gè)電力和熱力綜合資源規(guī)劃的過程中，需要有負(fù)責(zé)熱力和電力的監(jiān)管者，能源服務(wù)公司以及終端用戶等各個(gè)相關(guān)方的參與才能更好地合作協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)綜合能源規(guī)劃所帶來的多重收益。
中能傳媒：
您對中國城市供熱政策有什么建議？
王軒：
中國建筑低碳化的一些關(guān)鍵技術(shù)（例如熱泵）的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，未來的政策應(yīng)該從提供經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼支持技術(shù)本身，逐步將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到頂層設(shè)計(jì)以及電力和熱力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變(減少化石能源的使用）。我們建議中央和地方政府創(chuàng)造協(xié)同機(jī)制，在電力和熱力行業(yè)繼續(xù)深化體制改革。
中國建筑低碳化的一些關(guān)鍵技術(shù)（例如熱泵）的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，未來的政策應(yīng)該從提供經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼支持技術(shù)本身，逐步將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到頂層設(shè)計(jì)以及電力和熱力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變(減少化石能源的使用）。我們建議中央和地方政府創(chuàng)造協(xié)同機(jī)制，在電力和熱力行業(yè)繼續(xù)深化體制改革。
中央政府可以出臺相關(guān)法律法規(guī)，要求區(qū)域和城市制定清晰的綜合能源發(fā)展政策目標(biāo)和路線圖，在具體項(xiàng)目層面通過綜合資源規(guī)劃進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定包括熱泵在內(nèi)的清潔技術(shù)在滿足供暖/制冷和熱水需求的規(guī)模，以充分發(fā)揮新技術(shù)在節(jié)能減排和降低成本的作用。通過改善電力市場的設(shè)計(jì)，使得靈活性資源（例如，儲能、需求響應(yīng)）能夠公平參與競爭，獲得合理回報(bào)。此外，還需要更好地實(shí)施分時(shí)電價(jià)，反映電力系統(tǒng)不同時(shí)間發(fā)輸配環(huán)節(jié)的成本，從而激勵(lì)電力用戶靈活使用建筑電氣化終端。
