新能源供热技术发展现状研究

新能源供热技术发展现状研究

摘要：我国北方地区供热涵盖了15个省（区、市），人口众多，长期以来冬季供热以燃煤为主，供暖季消耗大量的煤炭，污染物排放量大，已成为当前治理环境的难题。基于此，本文就新能源供热技术发展现状进行了相关研究。

关键词：新能源供热；地热能供热；太阳能供热；风能供热

一、当前供热技术现状

我国当前的供热方式多种多样，主要包括热电联产、区域锅炉、分散锅炉、热泵技术等，已经逐步形成了以热电联产为主、集中锅炉房为辅、其他新型及可再生能源为补充的供热局面。近年来，为了摆脱对煤炭的依赖，改善环境，我国在使用新能源供热方面进行了很多研究，有的技术已经开始投入使用。在某些地区开展了“煤改气”，“煤改电”，进行了清洁能源的初步尝试。

天然气一直被认为是清洁能源，国内天然气供热起步较晚但也取得了一定程度上的进展。天然气供热主要通过燃气锅炉集中供热，燃气热电联产集中供热，燃气壁挂炉配合散热器或地面辐射装置供热等多种方式实现。燃气供热技术产业支撑和市场化能力较强，用户接受程度高，在城市和农村煤改清洁能源工程中应用最为广泛，但其应用也有一定的局限性，受到供气管网和气源可靠性影响。

通常来讲电能直接供热受到电网承载能力以及经济性等限制并不应该作为常规供暖方式，仅可以在某些特定场景使用，如间歇使用的小型会议室等，或者作为辅助供热措施配合其他供热手段来应对一些突发或极端情况。就热效率，经济性，实用性而言这种直接利用电来取暖的方法远不如其他技术。空气源热泵供热系统是目前“煤改电”项目中应用最广的技术。与电直接转化为热相比，空气源热泵能效高，对电网增容要求相对要低很多，在既有建筑中更易于实施，对于目前中国所处阶段空气源热泵适用性很广泛。但是，空气源热泵也存在极端环境下性能下降明显的问题，在严寒地区应用的稳定性和经济性还有待进一步验证。

二、太阳能供热技术应用现状

太阳能供热分为被动式供热和主动式供热两种。太阳能被动式供热是通过建筑朝向和周围环境的合理布置，以及建筑材料和结构的恰当选择等，使得建筑物在冬季能够充分吸收和贮存太阳辐射能，从而实现建筑采暖。被动太阳房额外投资不高，效果明显，易于运行维护和管理，但是随太阳能辐射的变化，集热换热效率比较低，供暖区域内温度变化波动大，供暖质量较差。主动式太阳能供热系统集换热效率较高，系统热量变化波动小，保温效果好，能够保证供暖空间内的舒适度和环境质量，供暖效果可媲美传统供暖系统，但投资大，系统比较复杂，运行管理困难。目前主动式太阳能供热技术在我国仍处于示范阶段，推广应用范围极其有限，与发达国家相比还存在着巨大的差距。我国还需要在集热器技术、结构改进，与建筑一体化设计水平提升，优化系统控制策略，提高太阳能系统的稳定性，降低系统投资等方面进一步开展相关的研究工作，推进主动式太阳能供热系统在我国的应用。

三、风能供热技术应用现状

虽然风电已经成为我国继火电水电之后的第三大电力来源，但是在风电装机容量快速增长的同时，随着而来的风电消纳问题也日益严重。弃风限电已经成为制约我国风能产业健康快速发展的主要问题之一。风能热泵直接制热系统主要包括风力机、齿轮箱、压缩机、换热器等结构部件。集成系统内部工作过程可以概括如下：风能驱动风力机转动，将风的动能转化为风力机的转动能；升速传动机构连接风力机低速轴和风力机高速轴，将风力机的转动能转化成压缩机的轴功；压缩机压缩循环工质做功，将压缩机的轴功转化成工质内能，与此同时循环工质从低温热源提取热量，向髙温热源释放热量；蓄热装置将风速较大时溢出的热量储存起来，在风速较低时向热用户提供足够的热量。这种系统直接将风能转化为驱动压缩机的轴功，免去了风能向电能转化再输出轴功的过程，精简了系统结构的同时保证了系统安全可靠的运行，随着研究的不断推进这种风能热泵直接制热系统也会不断完善，最终成为一种经济可靠的供热方案。

四、地热能供热技术应用现状

地热能主要优点为能源储存量大、在我国的分布面积较大，在能源持续利用

的稳定性方面较好、并且能够循环利用，与太阳能和风能等可持续能源相比较，

季节、气候、昼夜变化等外界因素对其影响很小。地热能供热不需要转化为二次

能源再供热，这就使得地热能供热比其他同类的供热方式的能效利用率更高，经

济性上更可行。鉴于地热能供热的诸多优势，目前全球范围内很多大型办公楼、

学校等，都采用地热能供热。而随着地热能市场的进一步发展，地热能供热也逐

渐走入城市房地产领域，为居民住宅提供区域集中供热。

五、生物质供热技术应用现状

生物质直接燃烧取暖的方式已逐渐被淘汰，目前比较多的应用是生物质固体

成型燃料燃烧供热、沼气燃烧供热和生物质联产供热。生物质固体成型燃料燃烧

供热技术相对简单，易于在农村等废弃物较多的地区推广也易于市场化，但生物

质原材料储运相对困难，此外，虽然燃烧生物质固体燃料不像其他清洁供热技术

那样需要一定的初期投入，它可以继续使用已有的设备进行燃烧，但是生物质固

体燃料热值相对较低，价格相对较高，这对于供热系统的长期运营也是一个障碍。沼气技术在我国农村地区已推广多年但是沼气存在热值低，在低温下产气量下降，原材料储运较难，这就导致了用单纯用沼气供热使用范围的局限性，严重阻碍了

这项技术在供热方面的推广应用。

当前，国内比较领先的对于生物质的利用模式是生物质热解多联产。这种生

物质热解多联产在供热期的主要利用形式为，利用连续炭化获得的高温热解气经

过管道，壁挂炉，室内管道直接对个体用户进行供热，或者让高温热解气通过蒸

汽锅炉制备高温蒸汽对相应的区域进行区域供热。生物质联产从稳定性和经济性

来讲适用于北方农村清洁供暖，尤其是一些示范性的新型农村社区为单位的小型

集中或分散供暖。通过联产的形式该技术方案为北方地区农村清洁供暖提供了新

的思路，但是由于项目初期投入较大，需要的运行维护人员技术水平较高，这项

技术的推广应用还需要政府相关政策的支持。

六、结语