北京市供熱能源結構分析

“北京的霧日比北京嚴重。冬季節(jié)能鍋爐的加熱是一個重要因素之一，尤其是北京周邊農村地區(qū)的低效低碳鍋爐污染排放。熱泵采暖將有效降低由燃煤取暖造成的污染物排放。目前,北京市政府正積極地推廣‘煤改電’、‘太陽能采暖’、‘地熱能采暖’、‘空氣源熱泵采暖’等清潔采暖技術。”采訪伊始,同方人環(huán)有限公司技術總監(jiān)趙建康博士表達了對環(huán)境的憂慮,并欣慰地介紹了同方人環(huán)在熱泵采暖領域的市場情況:2013年,我們熱泵采暖與2012年相比總增長(包括吸收式熱泵、水/地、空氣源熱泵)超過30%,吸收式熱泵在利用工業(yè)余熱進行區(qū)域供暖領域優(yōu)勢顯現,水/地源熱泵仍保持平穩(wěn)增長,空氣源熱泵供暖迎來了快速增長期。次能源利用率“目前,采暖的主要方式為市政熱力(熱源來自于集中鍋爐房或熱電聯產)以及各類分布式的小區(qū)集中鍋爐供暖,熱泵采暖的市場占比低于30%?！壁w建康指出,為保護環(huán)境,“煤改電”及“壓減燃煤”的政策相繼實施,北京市政府相關部門引導采用了各種形式的清潔能源采暖方案:如電熱膜或電鍋爐采暖、太陽能輔助電加熱采暖、燃氣壁掛爐采暖、地熱采暖、小型水地源熱泵及空氣源熱泵采暖方案等等。從技術可靠性、運行經濟性、初裝成本和適應性等方面綜合比較,空氣源熱泵采暖方式更占優(yōu)勢。“由北京市住房與城鄉(xiāng)建設委員會等相關部門牽頭的北京密云司馬臺新村空氣源熱泵采暖示范項目,已經過了兩個冬季的考驗,整體運行效果令人滿意。”“站在一次能源利用率的角度來看,整個采暖市場理想的能源結構應是這樣的:首先,熱電廠熱電聯產生產出電和熱,一次能源利用率可超過80%,其中煤電效率33%,47%變成了各種余熱;然后,余熱進入市政熱力管網,進行城市區(qū)域供暖(如進行低真空改造的熱電廠可將大致47%的余熱全部用于供暖);最后,利用熱電廠的生產的電能驅動各種類型的熱泵用于熱網覆蓋不到的區(qū)域進行采暖。熱泵的平均能效比按3來計算,通過熱泵轉換來的熱量可達一次性能源的99%。加上熱電廠直供的47%的利用率,這種組合供暖方式一次性能源利用率可達到146%。在此供熱能源結構模型中,熱泵供熱理想狀況應占70%,市政熱力管網應占30%。如果未來的建筑供暖能達到模型所描繪的理想狀態(tài),熱泵采暖市場將非常廣闊,如果把水電,風電、核電等都算進來,則熱泵采暖的占比應更大,應該超過70%?！薄?012年,如火如荼的‘南方供暖’話題并沒有帶來熱泵產品需求的激增,所以我們的增長主要在北方地區(qū)?！睋w博士介紹,東北三省以及山西省存在大規(guī)模的工業(yè)余熱,吸收式熱泵可將其進行有效利用,“2011年時,我們吸收式熱泵在這些地區(qū)的產值約為5千萬元,2013年增長到了3億元;水/地源熱泵的市場發(fā)生了變化,從原來的一二線城市為主轉入縣級、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級市場為主,原因在于地下水開采受到一定限制,以及地下空間的開發(fā),沒有足夠的空間布置地埋管;而不受上述兩種因素限制的空氣源熱泵有了越來越廣闊的應用空間。同方人環(huán):節(jié)能為根據、低環(huán)溫下的高能效比,系統運行是關鍵。在這對比之后,學生趙建康表示,整體節(jié)能供暖方案包括3個關鍵環(huán)節(jié):首先,選用的設備是高效節(jié)能產品;其次,要為節(jié)能設備搭建一個節(jié)能的系統;最后,要有一套完整的節(jié)能運行策略。如果高效的熱泵機組與采暖末端設備搭配不當,則整個系統的能效比仍會較低。因此,高效的熱泵機組,一定要搭配最適合的末端采暖系統,才能搭建成我們希望的節(jié)能系統。一個搭建良好的節(jié)能采暖系統,其在特定環(huán)境溫度、特定供回水溫度的情況下,能保證良好的系統能效比,卻不一定保證給用戶帶來最低的運行費用,因此,好的運行策略是必不可少的。對于前兩點,業(yè)內人士已達成共識,但是第三點仍舊處于空白狀態(tài)。他認為只有這三點都做好才可以保證整個系統的節(jié)能性和運行的經濟性,讓用戶真正得到實惠。“同方在這3個環(huán)節(jié)都做了大量的工作?！壁w建康介紹,由于環(huán)境的不同對熱泵機組帶來很大差異性,針對南方地區(qū)濕度大,易結霜的特點,應重點保證用在這里的產品具備良好的除霜功能和防結冰功能;針對北方地區(qū)的氣候特點重點要保證熱泵在低環(huán)溫情況下的高效運行。同方人環(huán)針對南方推出的空氣源熱泵機組采用了“過冷易冰”等專利技術,重在除霜及防結冰功能,而在北方地區(qū)的空氣源熱泵機組則采用“補氣增焓+經濟器”等專利技術,保證其在低環(huán)溫下的高能效比;用戶可根據使用面積或功能的不同選擇大型螺桿機組、中號模塊機組或家用戶式機等不同裝機容量的空氣源熱泵機組。趙建康表示,對于空氣源熱泵本身來說,技術已趨于成熟,有些小問題還需優(yōu)化,例如對融霜水的處理、振動和噪聲的弱化等;系統搭建方面末端產品的類型和形式還需要進一步豐富和完善,并且能給出量化的指標;運行策略方面,同方正在做相關的試驗,把環(huán)境氣候特點、建筑保溫特點、供暖需求、供暖效果、電價政策等因素都考慮在內,對系統進行固化的聯動程序設置,保證機組按照最佳方案運行。空氣源熱泵采暖技術的前景與展望“空氣源熱泵在推廣及使用過程中面臨著許多產品技術之外因素的限制”,趙建康坦言,首先是電價問題。執(zhí)行階梯電價以來,由于采暖所需電量超過了一級電價限量,電價由每度0.5元升至0.8元,從而導致運行成本的增加,致使部分用戶對該種方式的采暖望而卻步;其次是電力增容問題,輸電線路及變壓器的承載力有限,空氣源熱泵采暖用戶的增加會引起用電量的增加,相應的輸電線路和變電設備都要升級改造。這兩點需要各級發(fā)改委和國家電網的大力支持與配合。趙建康還指出,由于在《可再生能源法》中空氣源熱泵沒有被列入可再生能源利用范圍,使得地方政府在出臺相關補貼政策以及設備廠家在推廣和宣傳過程中遇到了不小的尷尬,同時也把一些希望利用可再生能源技術采暖的用戶把空氣源熱泵拒之門外?！笆聦嵣?空氣源熱泵與水/地源熱泵性質是一樣的,都是用一小部分的電能來“搬運”采暖所需的熱能,區(qū)別只是在于這部分熱能是源于土壤還是空氣中。”雖然在北京市政府出臺了相關大力發(fā)展地熱能等可再生能源利用的相關鼓勵政策,但這當中依然沒有包含空氣源熱泵,也有一些區(qū)縣政府出臺的“壓煤減煤、清潔空氣”政策中已經將空氣源熱泵作為煤改電的一種形式。例如在2013年11月16日發(fā)布的《順義區(qū)農村地區(qū)減煤煥煤清潔空氣行動實施方案》中“購置費按市財政獎勵33%,區(qū)財政補貼57%,個人自籌10%,每戶最高獎勵2萬”的規(guī)定里包含了空氣源熱泵,北京其他地區(qū)對空氣源熱泵的獎勵還要拭目以待。此外,趙建康還表示,空氣源熱泵技術和產品本身已經相對完善,在與末端設備的搭配方面尚需進一步完善和多樣化,節(jié)能運行策略值得深入研究和討論。他呼吁一些致力于清潔、高效供暖技術的科研單位、設計單位、設備廠家都能加入到空氣源熱泵采暖系統與應用技術的研究中來,各協會組織牽頭起草空氣源熱泵采暖有關的供回水溫度指標、系統形式、運行策略等方面的指導準則,以引導產業(yè)健康有序發(fā)展。采訪接近尾聲時,趙建康表達了其對空氣源熱泵發(fā)展前景的信心,他表示,目前的大環(huán)境對熱泵采暖的發(fā)展非常有利,從中央政府到普通民眾都感受到了空氣污染帶來的切膚之痛,因此要下大力氣進行相關產業(yè)的技術升級和改造,發(fā)展清潔高效的熱泵采暖技術是其中一