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專訪江億院士:空氣源熱泵為您揭曉清潔取暖問題中的答案
作者: 發(fā)布于:2018-3-24 13:08:29

專訪江億院士:空氣源熱泵為您揭曉清潔取暖問題中的答案

3月下旬,北方地區(qū)將陸續(xù)結(jié)束供暖。因首次大規(guī)模集中推行清潔取暖工程,這個(gè)供暖季受到了輿論的更多關(guān)注與熱議。

一邊關(guān)系著百姓溫暖過冬,一邊是大氣污染治理的重點(diǎn)所在——在2017年完成氣電代煤578萬戶、削減上千萬噸煤炭的基礎(chǔ)上,改造仍在繼續(xù)。到2021年,北方地區(qū)清潔取暖率要達(dá)70%,替代散煤1.5億噸,并力爭用5年時(shí)間,基本實(shí)現(xiàn)霧霾嚴(yán)重城市化地區(qū)的散煤供暖清潔化。

目標(biāo)確定,如何按期完成?從已落實(shí)改造的地區(qū),可汲取哪些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)?什么才是真正可持續(xù)的清潔取暖路徑?帶著這些問題,本報(bào)記者專訪了中國工程院院士、國家能源專家咨詢委員會(huì)委員、國家氣候變化專家委員會(huì)成員江億。

文丨 朱妍

中國能源報(bào)

江億院士空氣源熱泵為您揭曉清潔取暖問題中的答案

宜電則電 空氣源熱泵大有可為

中國能源報(bào):為避免“高能低用”,北方地區(qū)如何依靠電力供暖?

江億:可采用電動(dòng)空氣源熱泵,由一個(gè)室內(nèi)機(jī)、一個(gè)室外機(jī)組成,利用電力作為驅(qū)動(dòng)力做功,從室外空氣中取熱,把熱量提至適合采暖的溫度,再釋放到室內(nèi)。由此,消耗1度電可產(chǎn)生3度甚至更多熱量,效率遠(yuǎn)高于直接電熱方式。

在技術(shù)層面,空氣源熱泵應(yīng)用難點(diǎn)主要有兩個(gè):一是室外機(jī)易結(jié)霜,化霜困難影響運(yùn)行;二是室外溫度降至零下十幾度后,影響有效產(chǎn)熱。

對(duì)此,我國現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)突破,即便在零下25攝氏度,也可保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)?梢哉f,我國的超低溫空氣源熱泵技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平,應(yīng)用上不存在障礙。

魯禹超低溫空氣源熱泵

中國能源報(bào):使用空氣源熱泵采暖效果如何?

江億:熱泵技術(shù)中,最適合農(nóng)村采暖的應(yīng)是空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī),其在保證舒適性的同時(shí),可實(shí)現(xiàn)“快啟快停”。

因居住相對(duì)分散、房屋密度低,且按照農(nóng)村居住習(xí)慣,不少家庭并非每間屋子都有人長期居住。使用空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī),可實(shí)現(xiàn)哪間房有人就開哪間,無人時(shí)則關(guān)閉,避免浪費(fèi)電力。以北京郊區(qū)部分農(nóng)宅的實(shí)際使用為例,每戶一冬用電2000-4000度,即使按農(nóng)用電標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,沒有優(yōu)惠電價(jià),電費(fèi)也只在1000-2000元,與此前使用燃煤供暖花費(fèi)相當(dāng),并未增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

同時(shí),空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)還可按照“需求側(cè)響應(yīng)”的方式,承擔(dān)起調(diào)峰任務(wù)。比如,電力部門通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)統(tǒng)一調(diào)度,當(dāng)電力負(fù)荷處于峰值期間,分片停止一部分熱風(fēng)機(jī)來減少用電負(fù)荷。由于建筑的熱慣性,連續(xù)停止3個(gè)小時(shí),屋內(nèi)最多下降2攝氏度,人體幾乎感覺不到,不會(huì)對(duì)供熱造成太大影響。當(dāng)電力負(fù)荷處于低谷時(shí),又可分片運(yùn)行一部分熱風(fēng)機(jī)來增加電力負(fù)載。同理,連續(xù)運(yùn)行3小時(shí),屋內(nèi)最多升高2攝氏度,也不會(huì)對(duì)舒適性影響太大。

這樣一來,空氣源熱泵就成了一個(gè)“虛擬電廠”,在實(shí)現(xiàn)農(nóng)村清潔供暖的同時(shí),為破解電力系統(tǒng)難題找到新途徑。如果在政策層面加以支持,農(nóng)民還能從電力削峰填谷中獲得電費(fèi)回報(bào),間接減輕清潔取暖可能帶來的經(jīng)濟(jì)成本。

煤改電超低溫空氣源熱泵采暖優(yōu)秀企業(yè)

方向正確 關(guān)鍵是控制排放總量

中國能源報(bào):2017-2018年采暖季,北方地區(qū)集中推行清潔取暖,為治理霧霾作出了貢獻(xiàn),但期間也出現(xiàn)了不少爭議。您怎么看這些現(xiàn)象?

江億:隨著我國城鎮(zhèn)化飛速發(fā)展,北方地區(qū)采暖需求也在變化,主要從20年前解決室溫低、投訴多、熱費(fèi)上繳率低等民生問題,轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足降低耗能、減少排放等生態(tài)文明發(fā)展的新要求。尤其在人口眾多的北方農(nóng)村,盡管戶均采暖耗煤量超過城市居民采暖能耗,但冬季室溫大多只在10-16攝氏度,難以滿足基本舒適性要求。大量散煤低效燃燒還導(dǎo)致冬季霧霾頻發(fā),成為主要污染源之一。

推行清潔取暖,能夠在全面滿足北方地區(qū)冬季供暖需求的同時(shí),大幅降低污染物排放,進(jìn)而有效減少因城鄉(xiāng)供暖導(dǎo)致的化石能源消耗和碳排放總量。無疑,北方地區(qū)推行清潔取暖的方向總體正確。

以北京為例,京郊200萬用戶每年用煤不到400萬噸,每噸散煤排放的可吸入顆粒物,卻相當(dāng)于四大燃煤電廠停運(yùn)前燃燒一噸煤所排放可吸入顆粒物的10倍。這也是為何四大電廠實(shí)行“煤改氣”后,減煤量遠(yuǎn)大于農(nóng)村散煤治理,治霾效果卻不如后者明顯,從側(cè)面印證了推行清潔取暖的必要性。

中國能源報(bào):方向既然正確,出現(xiàn)矛盾與爭議的原因何在?

江億:我認(rèn)為,問題主要出在技術(shù)路線上。減排不等于煤炭“一刀切”,關(guān)鍵是控制排放總量。而解決采暖的第一件事,應(yīng)是讓房屋保溫。

房屋穿上“棉襖”,再提供一點(diǎn)熱量,便可獲得溫暖的室內(nèi)環(huán)境。但若屋子保溫效果差,送入再多熱量也很難暖和。例如,即便在最冷天氣,北京城市建筑所需的熱量每平方米也只要約40瓦。但我們在河南農(nóng)村調(diào)研發(fā)現(xiàn),室外溫度雖高于北京,每平方米農(nóng)房所需的供熱能力卻在80瓦左右。這是因?yàn),北京前幾年已通過節(jié)能改造完成大部分建筑保溫,對(duì)推廣清潔取暖作用很大。而有些地區(qū)就事論事,眼睛只盯在采暖方式上,忽視了房屋保溫,投入大量費(fèi)用,效果卻不盡如人意。

其次是采暖方式。去年,不少地方大力推廣“煤改氣”。北方冬季采暖的城鄉(xiāng)建筑面積超過200億平方米,如按每平方米需10立方米燃?xì)庥?jì)算,總量為2000億立方米。我國去年自產(chǎn)加進(jìn)口的天然氣總量約2200億立方米,用于炊事、家用熱水及部分發(fā)電和工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域,且不易找到其他方式替代。因此,全面推廣天然氣采暖恐怕不現(xiàn)實(shí)。

因地制宜 謹(jǐn)防“高能低用”現(xiàn)象

中國能源報(bào):那么,北方農(nóng)村和集中供熱系統(tǒng)無法到達(dá)的城鄉(xiāng)結(jié)合部,您認(rèn)為可采用哪些技術(shù)路線?

江億:一個(gè)地區(qū)采用什么樣的供暖方式,主要取決于3個(gè)因素,即能源種類、氣候特點(diǎn)和生活習(xí)慣。重要的是,根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境容量、能源資源狀況,因地制宜選擇可持續(xù)、可負(fù)擔(dān)的清潔取暖方式。

在吉林、內(nèi)蒙古、河南等北方重要的農(nóng)林產(chǎn)區(qū),生物質(zhì)資源豐富。大量秸稈、枝條等農(nóng)林廢棄殘余物燃燒,是目前秋季大氣污染的主要來源之一,但同時(shí),它們也可成為寶貴的清潔熱源。

例如,秸稈枝條屬零碳的生物質(zhì)能源,只要解決其儲(chǔ)藏和清潔燃燒問題,就可用作清潔取暖燃料。目前已有成熟技術(shù)將秸稈枝條壓縮成顆粒,儲(chǔ)藏非常方便,壓縮顆粒用于取暖、炊事等,基本可達(dá)到天然氣燃燒的排放標(biāo)準(zhǔn)。我認(rèn)為,每個(gè)村都可配備這樣一套設(shè)備,便于農(nóng)民就地進(jìn)行加工。

在沒有足夠生物質(zhì)能的地區(qū),則可依靠電力供熱,也就是“煤改電”。但需注意,“煤改電”不是簡單使用電熱鍋爐、蓄熱式電暖氣、電熱膜、電熱纜等電熱裝置。這些直接電熱的方式,看似滿足了供熱需求,據(jù)說還可在負(fù)荷低谷期把多余電力轉(zhuǎn)化為熱量,成為清潔供暖的有效途徑,實(shí)際卻是典型的“高能低用”。

現(xiàn)階段,我國70%的電力仍通過煤電產(chǎn)生,而3分煤才能出1分熱。電熱轉(zhuǎn)換效率不足40%,這就意味著,約60%的能源在電熱轉(zhuǎn)換中被白白浪費(fèi)。同時(shí),這些低效率采用電熱的方式,反而增加了燃煤消耗,進(jìn)而加劇污染排放。“煤改電”絕不等于“煤改電熱”。