將熱泵技術融入清潔供熱
——訪睿博能源智庫顧問王軒
——訪睿博能源智庫顧問王軒
熱泵是一種充分利用低品位熱能的高效節能裝置。在歐美，伴隨著電力行業的低碳化和建筑行業的電氣化，熱泵在節能降耗方面發揮著重要作用，同時還被用于提高電力系統的靈活性。2021年，英國《經濟學人》網站發表題為《下一個是什么？2022年值得關注的22項新興技術》文章，熱泵技術位列其中。在中國，雙碳目標賦予了熱泵更為廣闊的發展機遇。中國工程院院士江億在《雙碳目標下的熱泵行業發展機遇》中提到，熱泵可為全社會提供15%的減碳量。近日，睿博能源智庫顧問王軒接受了記者的采訪，介紹了熱泵的優勢以及在清潔供熱領域應用的國際經驗。她表示，將供熱融入綜合能源規劃可以更好地發揮熱泵的作用。
近日，睿博能源智庫顧問王軒接受了記者的采訪，介紹了熱泵的優勢以及在清潔供熱領域應用的國際經驗。她表示，將供熱融入綜合能源規劃可以更好地發揮熱泵的作用。
近日，睿博能源智庫顧問王軒接受了記者的采訪，介紹了熱泵的優勢以及在清潔供熱領域應用的國際經驗。她表示，將供熱融入綜合能源規劃可以更好地發揮熱泵的作用。
熱泵的優勢
中能傳媒：
熱泵對雙碳目標有怎樣的意義？ 對電力系統的貢獻體現在哪些方面？
熱泵對雙碳目標有怎樣的意義？ 對電力系統的貢獻體現在哪些方面？
王軒：
在中國總的碳排放中，建筑運行產生的排放大概貢獻了約20%，其中75%來自與建筑相關的用電和供熱的化石燃料非直接燃燒。2020年，供暖和熱水占到中國建筑運行總能源消耗的60%。最近幾年，由于中國城市化進程和經濟水平的提高，建筑領域的碳排放增長相比其他國家更快，并且這種趨勢可能在未來幾十年還會繼續。
根據國際能源署（IEA）的估計，為了滿足中國的雙碳目標，高比例發展可再生能源，大力開發建筑節能潛力以及電氣化將是建筑領域脫碳的關鍵。電能在總的建筑能耗的比例需要從2020年的35%增長到2060年60%，而熱泵將會從目前僅滿足3%發展到滿足超過20%空間供暖需求。
在中國總的碳排放中，建筑運行產生的排放大概貢獻了約20%，其中75%來自與建筑相關的用電和供熱的化石燃料非直接燃燒。2020年，供暖和熱水占到中國建筑運行總能源消耗的60%。最近幾年，由于中國城市化進程和經濟水平的提高，建筑領域的碳排放增長相比其他國家更快，并且這種趨勢可能在未來幾十年還會繼續。
根據國際能源署（IEA）的估計，為了滿足中國的雙碳目標，高比例發展可再生能源，大力開發建筑節能潛力以及電氣化將是建筑領域脫碳的關鍵。電能在總的建筑能耗的比例需要從2020年的35%增長到2060年60%，而熱泵將會從目前僅滿足3%發展到滿足超過20%空間供暖需求。
熱泵對于電力系統的貢獻可以體現在四個方面：熱泵是一種極為高效的電氣化供熱/制冷方式，從而減少能耗，降低排放；熱泵可以更多地利用清潔的可再生能源發電（風電、光伏）；由于其靈活可控的特點，可以通過低谷用電減少用電峰值負荷，以及在系統需要時提供輔助服務以增加系統的可靠性；減少輸配電擴容和升級需要，降低所需的可再生能源投資。我們希望進一步討論如何更好地利用熱泵，并促進熱泵在提供電力系統靈活性方面的作用。要實現這一目標，需要市場和政策的共同作用，并加強電力系統改革的多個方面。
清潔供熱的國際經驗
中能傳媒：
能否詳細談一談清潔供熱的國際經驗？
能否詳細談一談清潔供熱的國際經驗？
王軒：
在國際社會，人們更多關注如何使用清潔發電和電氣化產品來替代傳統化石能源在供熱系統中的使用，減少未來對新增燃煤、燃氣調峰電廠的需求。因此，也出現了一些跨行業的綜合能源規劃方法，例如，電力和供熱綜合能源規劃，從而更好地為電力和熱力系統提供靈活性，優化電力和熱力的生產和使用。通常從以下四個方面著手：
在國際社會，人們更多關注如何使用清潔發電和電氣化產品來替代傳統化石能源在供熱系統中的使用，減少未來對新增燃煤、燃氣調峰電廠的需求。因此，也出現了一些跨行業的綜合能源規劃方法，例如，電力和供熱綜合能源規劃，從而更好地為電力和熱力系統提供靈活性，優化電力和熱力的生產和使用。通常從以下四個方面著手：
在保障電力和供熱系統運行可靠的前提下，利用綜合能源滿足電力和熱力需求，減少成本，降低二氧化碳和其他污染物排放。
在電力領域，需要充分考慮到電氣化和氣候變化對負荷增長和輸配電的影響，以及所產生的成本和排放的改變。
在熱力領域，需要充分考慮到低碳供暖技術的分布和組成以及供暖網絡和儲能在匹配熱力供應和需求方面的作用。
在熱力領域，需要充分考慮到低碳供暖技術的分布和組成以及供暖網絡和儲能在匹配熱力供應和需求方面的作用。
從經濟、社會、環境方面綜合評估，確定最優綜合資源方案，允許清潔需求側資源替代傳統燃煤燃氣發電或供熱機組。
中能傳媒：
有哪些國家展開了跨行業綜合能源規劃？
有哪些國家展開了跨行業綜合能源規劃？
王軒：
美國許多州都開展了電力行業的綜合能源規劃，最近幾年一些比較先進的州，如加利福尼亞州和華盛頓州才開始探索綜合建筑、交通和電力的資源規劃。類似的跨行業綜合能源規劃也被應用于歐洲國家，例如，丹麥,英國和德國。在蘇格蘭，這種綜合能源規劃被稱為Energy Masterplanning。蘇格蘭政府于2009年出臺氣候變化法案，并于2013和2015年陸續發布了電力和熱力政策聲明，向低碳綜合能源方向轉型。
美國許多州都開展了電力行業的綜合能源規劃，最近幾年一些比較先進的州，如加利福尼亞州和華盛頓州才開始探索綜合建筑、交通和電力的資源規劃。類似的跨行業綜合能源規劃也被應用于歐洲國家，例如，丹麥,英國和德國。在蘇格蘭，這種綜合能源規劃被稱為Energy Masterplanning。蘇格蘭政府于2009年出臺氣候變化法案，并于2013和2015年陸續發布了電力和熱力政策聲明，向低碳綜合能源方向轉型。
在這些國家政策目標下，區域和城市制定了綜合能源發展策略，根據區域和城市的資源情況在電力和熱力領域找到了一系列技術選擇，特別是發展分布式能源的機會。在此基礎上，針對單個項目進行全生命周期社會、經濟、環境評估和模擬分析來支持最優決策，最后再通過可行性分析確定包括商業模式以及熱力電力傳輸等具體實施細節。
挑戰與建議
中能傳媒：
將供熱融入綜合能源規劃時，需要注意什么問題？
王軒：
綜合能源規劃也面臨著一些挑戰，特別是需要完善對熱負荷和電負荷的預測方面，除了在電力系統內部協調發電、輸電和配電規劃，還要進一步將研究領域擴展到其他能源和基礎設施，例如，天然氣、生物質能、地熱能和供熱網絡，并需要進行時間、空間多維度的優化，以及應對不確定性和風險管理。最后，在整個電力和熱力綜合資源規劃的過程中，需要有負責熱力和電力的監管者，能源服務公司以及終端用戶等各個相關方的參與才能更好地合作協調，實現綜合能源規劃所帶來的多重收益。
綜合能源規劃也面臨著一些挑戰，特別是需要完善對熱負荷和電負荷的預測方面，除了在電力系統內部協調發電、輸電和配電規劃，還要進一步將研究領域擴展到其他能源和基礎設施，例如，天然氣、生物質能、地熱能和供熱網絡，并需要進行時間、空間多維度的優化，以及應對不確定性和風險管理。最后，在整個電力和熱力綜合資源規劃的過程中，需要有負責熱力和電力的監管者，能源服務公司以及終端用戶等各個相關方的參與才能更好地合作協調，實現綜合能源規劃所帶來的多重收益。
中能傳媒：
您對中國城市供熱政策有什么建議？
王軒：
中國建筑低碳化的一些關鍵技術（例如熱泵）的發展已經趨于成熟，未來的政策應該從提供經濟補貼支持技術本身，逐步將重點轉移到頂層設計以及電力和熱力系統能源結構的轉變(減少化石能源的使用）。我們建議中央和地方政府創造協同機制，在電力和熱力行業繼續深化體制改革。
中國建筑低碳化的一些關鍵技術（例如熱泵）的發展已經趨于成熟，未來的政策應該從提供經濟補貼支持技術本身，逐步將重點轉移到頂層設計以及電力和熱力系統能源結構的轉變(減少化石能源的使用）。我們建議中央和地方政府創造協同機制，在電力和熱力行業繼續深化體制改革。
中央政府可以出臺相關法律法規，要求區域和城市制定清晰的綜合能源發展政策目標和路線圖，在具體項目層面通過綜合資源規劃進行技術經濟分析，確定包括熱泵在內的清潔技術在滿足供暖/制冷和熱水需求的規模，以充分發揮新技術在節能減排和降低成本的作用。通過改善電力市場的設計，使得靈活性資源（例如，儲能、需求響應）能夠公平參與競爭，獲得合理回報。此外，還需要更好地實施分時電價，反映電力系統不同時間發輸配環節的成本，從而激勵電力用戶靈活使用建筑電氣化終端。
