新型能源在集中供暖中的应用

新型能源引领采暖新格局

第一篇能源格局变化对采暖热源的影响

随着中国国民经济的高速发展，中国的能源规模正以每年10%的规模发展，能源发展正有条不紊地走向新的格局，重点表现出以下几个趋势：

1、大型火力发电垄断式的扩张。

国家能源局近日发布最新数据显示，截至2015年11月底，我国6000千瓦及以上火电机组总容量达到9.6亿千瓦，比“十一五”末增加近2.5亿千瓦。火电装机占比从“十一五”末的73.2%降至68.4%，拉低了我国化石能源消费比重。火电机组仍保持较大在建规模，仅2015年上半年，火电在建工程1081.55万千瓦，占全部在建电源项目总规模的62.64%。

大型超高临界的运行温度可以达到650℃，这种温度下的煤炭燃烧是非常充分的，加上先进的除尘脱硫技术，达到超低排放是完全可能的，这样不仅能够提高煤炭的利用率，而且能够有效制止污染物的排放。

2、核电站在全国布局，发展规模达到了全球的一半。

进入新世纪，中国核电迈入批量化、规模化的快速发展阶段。截至2014年年底，我国大陆在运行核电机组共22台，总装机容量2010万千瓦，约占全国发电总量的2.2%；在建机组26台，规模2800万千瓦，约占世界在建规模的40%。中国已成为世界上在建核电机组规模最大的国家。

核电的特点是调峰能力较差，用电低估的阶段一样会有较大的电力输出，核电集团在发展电站的同时，也在进行着用电终端的布局，这些用电终端就是尽可能地消化用电低谷期的电能，完成核电的平稳输出。

3、太阳能光伏在国家政策引导下蓬勃发展。

（截至2015年9月，国内累计光伏发电装机已达37.95GW，其中，光伏电站31.7GW，分布式光伏6.25GW。从光伏应用市场情况看，现阶段国内新增光伏装机容量和累计装机容量主要集中在大型地面电站，而分布式电站占比较小，截止2015年9月，国内地面电站装机占83.5%，分布式光伏装机仅占16.5%，这与国外发达国家形成明显的反差。2016年国内光伏装机仍有望表现强劲，预计2016年国内光伏装机将突破19GW（1900万千瓦），将再度成为最大的太阳能光伏市场。

光伏发电虽然成本较高，但是丰富了我们的能源结构，突出的作用是起到了给电网削峰的作用，在用电高峰期发出的电能缓解了电网不平衡的效应。随着我国西北部地区地面电站的逐渐饱和，以及光伏平价上网的条件达成，未来国内分布式光伏将迎来发展高潮阶段，东部及南部地区将兴起分布式光伏电站的热潮。

4、以天然气为清洁能源的分布式热电联产发电将得到长足的发展。

天然气分布式能源，主要分布在用热用电比较集中的大型企业和城市CBD区域，通过局部区域的冷热电联供，使系统效率达到或接近锅炉的热效率，有可能把热利用率提高到80%以上，这种高效率抵消了天然气的高额成本，同时也减少了污染物排放量。据分布式能源专委会不完全统计，截止到2014年底，我国已建和在建天然气分布式能源项目（项目单机规模小于100兆瓦，且能源利用率高于70%）装机容量380万千瓦；2015年天然气分布式发电装机便达到了1000万千瓦。全国发电装机容量136019万千瓦，其中天然气占比为0.73%。

以天然气为热源的分布式能源相对于热电联产系统是有相似之处的，都是可以同时提供冷、热、电的联供，天然气系统可以更加小型化、服务的区域更加有针对性，因此也更加容易实现智能调峰控制，这包括发电量的控制和热、电比例的控制，基于这些特点在一些发达地区和专业化较强的工厂，更容易取代热电联产的燃煤锅炉。

大缓解发电过程中的高雾霾问题，使得用热、用电的发展走向了一个合理有序的轨道，作为集中供暖的热源，必须迎合并服从这种趋势，多能互补、综合利用才能走出雾霾影响，建立合理的采暖热源供应模式，具体的表现形式有以下两点：（1）未来电价会持续下调，目前大型火电的发电能耗已经从350g/kwh,降到了280g/kwh，同时发电用煤的价格也在低位徘徊，未来的上网电价有可能会低于0.4元/kwh，加上更多低谷电价、阶梯电价等灵活的用电政策，会极大地刺激各种以电取热的用能方式，如低谷电蓄能、各种热泵采暖等都会获得极大的发展。

（2）以天然气为主的分布式能源会抢占更多的热电联产区域，随着国家治理雾霾力度的加大，各种高污染的小型燃煤锅炉将逐渐取缔。取而代之的将是超低排放锅炉和天然气锅炉，由于大量天热气锅炉参与到采暖系统中来，使得行业的整体成本上升，反而有可能成为稳定或提高供暖价格的一个因素，而这种稳定提高的因素会刺激更多的新能源参与到集中供暖的行业中。

第二篇各种新型采暖热源的比较

根据上篇的叙述，一方面电价的持续下降和各种灵活的用电政策刺激了新型采暖热源的发展；另一方面是国家治理雾霾的决心，希望用5-10年的时间彻底清除各类高污染的燃煤锅炉，还国民一个蓝天白云的家园。各类新能源采暖热源应运而生，在近几年得到了长足的发展，已经形成了各自的产品特点和使用群体，下面对应用规模比较大的几种形式做一个简单的分析：

1、地源热泵系统

地源热泵是将PE材料的U型立管埋于地下100米以上的土壤中，从土壤中吸收低品位的热量，再通过螺杆式压缩机转化成高品位的热能，通过换热器输送出去，提供采暖和卫生热水；其反向工作时也可以进行制冷。

由于地埋管可以下到地下100米的深度，其换热温度可以达到14℃--18℃，这个温度能够保证热泵在4.0左右的能效比下工作。地埋管在吸收土壤热量过程是连续高强度的，而地温的恢复是比较缓慢的，在整个采暖季地温都是持续下降的过程，机组的运行能效也会在整个季节缓慢下降，直到采暖季结束，地温才会慢慢恢复。一般江苏、安徽和山东的地温恢复都能达到上一年的水平，而在河北、内蒙和东北等区域，地温往往会出现逐年下降的趋势，必须人工干预实施热能的回灌，否则会极大降低地源热泵系统的使用寿命。

地源热泵热量的回灌目前采用的方式有两种：一种是在夏季主动进行逆向换热，对末端实施制冷模式，如果末端采用的是风机盘管送风，这种方式是非常理想的；而如果末端使用的是暖气片或者地暖管，冷水进入换热器会产生凝露现象，必须同时对新风进行除湿。

另一种热量回灌的方式，是在不需要制冷或制冷负荷很小的项目上，通过太阳能进行热量回灌，由于太阳能在全年都可以进行热能回灌，其集热面积不需要做的过大，可以考虑与采暖面积30:1的比例进行实施。