双碳背景下热泵和蓄能在未来供热系统中的前景分析

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在6月22-23日于常州召开的2021年第三届中国储热大会上，中国建筑科学研究院热泵与蓄能研究中心副主任李骥就“双碳背景下热泵和蓄能在未来供热系统中的前景分析”作主题演讲。

李骥介绍称，未来我国北方城镇供热面积将达到200亿㎡，其中各类热泵（地源热泵、水源热泵、空气源热泵）供热方式预计将占总量的10％。

我国天然气高度依赖进口，天然气供应趋紧，价格波动大，目前，部分地方对于燃气、燃煤集中供热均出
李骥分析称，全国各地电网最大负荷、年最大峰谷差、年平均峰谷差率逐年上升，这就将导致电网负荷率呈总体下滑、发电机组利用小时数总体下滑、功率因数降低，同时在双碳背景下，未来可再生能源发电比例将提升，建筑发展趋于再电气化。

基于热力系统电力化和峰谷差杠杆问题这两个因素，可以考虑将峰谷分时电价与未来智慧能源供热方式结合，以热泵+蓄能作为供能方式，在减少峰谷负荷差、降低峰谷比的同时，减少备用容量，提高电力机组使用效率，提高功率因数。

李骥表示，用电供暖和利用峰谷电价蓄热蓄冷的供热供冷方式是我国未来能源形式的重要利用方式。

未来，依托智能电网技术，还将实现热泵蓄能供热供冷智能化变革。

热泵+蓄能供热的应用
热泵+蓄能供热技术为供暖系统供给侧灵活性提供了技术支持，结合项目的具体需求和资源条件情况，热泵技术的应用主要分为分散式和集中式两种方式。

其中，分散式热泵与北方清洁取暖政策相结合，在用户侧推广电驱动热泵，充分利用地热、污水、空气、
双碳背景下热泵和蓄能
在未来供热系统中的前景分析
热泵+蓄能的重要意义
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低品位工业余热等低温热源，并结合蓄热或按可中断负荷模式满足电网调节的灵活性。

目前，分散式电代煤主推空气源热泵，市场潜力巨大，全国35个清洁取暖试点城市热泵热风机需求量约为420万户，蓄热式电暖气需求量约为100万户。

当前，新的一批清洁取暖试点城市工作已经开展，预计设备需求将进一步提升。

李骥介绍称，分散式热泵技术可以配套相变蓄能技术，搭建相变蓄能综合供暖供冷系统。

利用空气能和峰谷电价政策，在谷价电或机组能效高的时段蓄能，其他时段释能不用电。

此外，可以通过空气源热泵技术高效利用光伏电能，转换为冷热能量储存在相变蓄能罐中，用于给用户供冷、供暖和供热水，解决光伏能源的就地消纳和高效使用问题。

集中式热泵技术应用形式主要包括，余热热泵利用能源站、浅层土壤源地源热泵应用能源站、水源热泵应用能源、中深层埋管地源热泵应用能源站等。

集中式热泵技术采用较大设备，设备效率高，运行稳定，热源方便管理，整体占地面积小，可利用不同建筑和区域的同时使用率，减小装机负荷和投资，可以利用能源峰谷价差采用蓄能技术降低运行费用。

在建筑蓄能+热泵领域，蓄能空调能够充分利用太阳能、空气能和峰谷电价政策。

供冷时，在夜间谷价电时蓄能，电费降低50%，同时因夜间温差小，制冷机组效率提升30%，综合电费降幅可达60%～70%。

供暖时，相变材料白天储存太阳能，谷价电时通过高效热泵将低品质空气能转化为高效热能用于供暖，综合节电50%以上，电费降幅可达70%以上。

李骥表示，建筑蓄能+热泵供热系统能够主动改变热泵工作点，达到高能效目标，一般情况下，2kw左右即可满足室内采暖负荷，不用增加装机容量，有利于降低电力峰值。

李骥总结道，热泵应用在建筑领域双碳中大有可为，代表了未来先进供暖发展方向，在发展中应坚持因地制宜、高效经济、保障安全、保护环境的发展原则，热泵+蓄能供热将可实现清洁供暖和缓解电力负荷峰谷差的
“双赢”。

相变蓄能综合利用供暖供冷系统原理图
运行费用对比
文/ 李骥。