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空气源:北京农村空气源热泵采暖为什么这么热

日期: 2022-01-03 17:04:51

今年的北京煤改电“热闹”了一整个夏天,在这场轰轰烈烈的改造运动中,最受关注的莫过于空气源热泵采暖的话题了。在继前两年“煤改电”的不痛不痒之后,很多人对北京今年突然加大对空气源热泵采暖的扶持力度感觉不可思议,包括很多行业厂家都被这突然而至的大好消息弄的有些措手不及,以至于当“煤改电”招标要求出台后,热泵厂家都排着队去拿证、建实验室、更改注册资金。
为什么北京今年这么青睐空气源热泵产品?我们不妨听听江亿院士怎么说。

治霾,控制农村散煤污染排放是重点
现在全国上下都在抓节能减排、治理雾霾这个事,在这样的大环境下空气源热泵更显出他的重要性,也是发展的大好机遇。政府、老百姓都在谈雾霾,那么冬天的雾霾从哪来的?不得不说,老百姓冬季采暖烧煤、烧化石能源是产生雾霾的一个重要原因,冬季采暖那四个月也是雾霾出现的高峰期。所以,治理雾霾,减少冬天采暖烧煤、烧化石能源是一个很重要的途径。
另外,我们也不能仅仅只看烧多少煤,还要关注在哪烧、用什么方式烧,不同的方式烧煤排放的污染物可能会相差10倍!而农村烧散煤的排放是最多的。比如说,现在北京郊区农户差不多200万户,每年采暖季烧散煤不到400万吨,但每烧一吨煤排放的污染物是北京四大燃煤电厂烧一吨煤排放的12倍,四大电厂每年烧煤大概在500万吨,但排放的污染物却只有郊区农户烧散煤排放的1/10不到,这也是四大电厂煤改气后对雾霾问题的解决起到的作用很小的原因。而京津冀地区农村散煤冬季的消耗量大概在1800万吨,产生的污染物是这一地区燃煤排放污染物的45%。雾霾都做到钢厂等是烧煤大户,但农户烧煤已经占了烧煤排放的一小半了。所以,取消冬季土暖气散煤,是治理雾霾的主要措施之一。
我国电力资源丰富是假象,需要煤改电削峰填谷
我们国家这几年风电、光电没少发展,增加量是世界上最快的了,但却产生了严重的弃风弃光的问题。根据统计,冬天风电的弃风量达到了20%~30%,而像新疆等地可能40%都不能上网,而光电弃的更厉害。所以,不解决弃风弃光的问题,再发展可再生能源也是一个瓶颈。
弃风弃光,都说是电网的输送有问题,不能上网,事实上并不是输送的问题,我国建的特高压的西电东输、北电南输工程很多都是世界第一的,主要问题是供需之间矛盾不协调,是需求侧峰谷差,再加上风电、光电受自然环境影响,和需求侧不同步,导致巨大的供需矛盾不匹配。
比如说,京津唐电网需求最大的时候要5200万千瓦,到了深夜只要3700千瓦,而我国最大风电厂之一的坝上在夜里3点的时候发电量最大,450万千瓦,而这时候正是需求侧电负荷需求最小的时候,火电都还用不完,而需求侧最需要电的时候坝上发电量却是最低。这种现象导致了严重的弃风弃光现象,因此要解决这个问题必须要协调好供、需侧之间的矛盾。而最好的调节方法就是用水电,但我国的水电资源都在西南,风电资源都在西北和正北,距离太远,调节起来非常难。另外一个调节方法是天然气,但我国天然气资源紧缺,用来调峰的天然气严重不足。
为什么不直接煤改电采暖?
根据我国现实状况,一条可能的途径就是在农村“煤改电”,利用建筑物本身的热惯性来蓄能,一方面用电力来供暖,另一方面利用房子的热惯性直接为力电系统削峰填谷。
也就是说,在风电、光电充足,而电力负荷低谷时,用电力供暖,当风电、光电不足,电力负荷达到高峰期时,停止电力供暖,利用建筑本身的热惯性维持室内的热状态。这可能是协调供、需两边矛盾的一种可行方式,而且还可以一石三鸟:通过“煤改电”,来从源头上治理雾霾;提高农户冬季室内温度,改善生活水平;缓解电力供需的峰谷差矛盾,促进可再生电源的规模发展。
那么直接用电热行不行呢?最近也有文件建议直接用电锅炉、电热膜、电热缆等,行不行?答案是不行。
首先,这样是直接把高品位电力转换为低品位热量,能源转会效率太低,不管浪费能源,同时我们知道电生产也是烧煤的,也会造成大量的污染,这都不是好事。
其次,要在农村采暖推广直接电采暖,需要大规模增加农村电网的供电容量,每一户的容量要从目前的4~6KW增加到10KW以上,电网改造的投资巨大,至少也是100个亿的规模。
再次,京津冀地区1500万,直接用电采暖的话电力负荷高达1.5亿KW,已经远远超过这一地区的发电能力和电网供电能力。我们不能因为现在工业不景气,就使劲让农户去使用电采暖,如果直接电采暖真发展起来了,问题会很多,我们必须立足在现有电网的供电能力和电源容量的基础上去考虑问题。
另外,近年北京郊区的一些农户也尝试用蓄热式电暖气,但效果不是很好。为什么?电暖气蓄热并不能缓慢地释放,不好控制,老百姓希望白天出去干活时,屋子里温度不要那么高,能够省点,但不行,晚上蓄的那点热,白天一直在释放,等到傍晚和晚上需要用暖气的时候,蓄的热量已经不能满足房间的温度了,又得重新开电,而这时候又是用电高峰期,电费很贵。这种方式既不节约,也不能调峰,使用舒适度又差,结果只能靠1毛一度电的超低电价来维持运行,而这1毛钱完全靠的是国家政府补贴实现的,电力公司怎么算成不都不够成本,即使能帮着调峰也不是这个价,所以完全靠政府补贴扛着去干的事总是不可持续的,也不可能会长久。
煤改电,绝对不是煤改电热,而是用电来驱动空气源热泵,这可能是煤改电供暖的最佳方式。
为什么选择农村而不是城市?
可能会有人问:为什么只在农村用热泵来调峰,而不在城镇里推广?因为城镇建筑都是高密度、高层住宅,都采用分室型空气源热泵采暖,室外机挂满了外墙,会相互影响,运行的效果会比较差,因为热泵机组运行要的空间的资源,从空气中吸取热量。 而农村采暖居住建筑的容积率不超过0.3,空气源热泵机组工作时不会互相干扰,可以实现机组的最佳性能。
还有就是为什么不用峰谷电价,峰谷电价是被动调节,如果大家都一窝蜂的晚上用电白天不用电,那么晚上就成峰电了,而把分布于各处的大量空气源热泵作为“虚拟蓄能”来进行调峰,实行主动控制式调峰,可以真正实现精准调节,用电多了多开两台发电机组,用电少了关两台,其效果远优于靠峰谷电价的被动调峰。
为什么说空气源热泵的市场很大,将大有作为?我国黄河流域以北超过5000万户农户,对空气源热泵的需求量就在1~1.5亿台,而我国北方电力负荷在6亿KW左右,峰谷差大概不到1.5亿KW,跟空气源热泵的需求量差不太多,所以在农村推广空气源热泵基本可以解决北方冬季的电力调峰问题。现在弄的一些智能电网,SMART什么的,投资了几千亿去调峰,而用空气源热泵来调峰只要几百亿就可以了,而且效果比来回调节要好得多,所以说,空气源热泵是解决电力调峰的方式。