目前，北京、天津、河北、山西、山東、河南等多個北方省市，以煤改電和煤改氣作為主要技術路徑，正在積極開展煤改清潔能源工作。空氣能、太陽能、生物質能、地熱能與余熱作為常見的供暖用可再生能源，以其較低的運行成本優勢得到了越來越多的重視。
不同清潔能源應用分析
一、燃氣
燃氣往往受到管網限制，只有部分城郊農村可以應用。在農村地區敷設燃氣管網受到成本和安全性限制，往往采用液化氣或壓縮氣的方式，通過罐裝或在村莊設置小型供氣站的供能。山西、內蒙等地區煤層氣豐富，正在嘗試將煤層氣提純或與天然氣摻混后作為清潔供暖主要能源加以應用。
燃氣供暖主要通過燃氣鍋爐集中供暖、燃氣壁掛爐+散熱器或地面輻射裝置供暖，分布式燃氣熱電聯產等多種方式實現。燃氣供暖技術傳統成熟，產業支撐和市場化能力較強，用戶接受程度高，在城市煤改清潔能源工程中應用最為廣泛，但其應用受到供氣管網和氣源可靠性影響，越來越嚴格的低氮排放要求也對其在農村地區的應用前景蒙上了陰影。
二、電力
市政電力用于供暖也受到電網容量限制，尤其在電網比較薄弱的農村地區，要實施煤改電項目往往都需要進行電網的升級改造。部分企業提出將農村光伏扶貧項目發出的電用來供暖由于發電量較小，成本太高，與光熱利用相比能效較低等原因是不適宜的。在部分棄風棄光比例較高的農村地區，可考慮利用這部分電力直接供暖。
電力供暖分為電直熱和電蓄熱兩種方式。
常見的電直熱方式有直熱式電暖器、發熱電纜、電熱膜、碳晶、熱軌、碳纖維等，以戶式系統為主。電直熱升溫快，控制方便，施工簡單，但是運行費用最高，一般不建議采用，在部分局部或間歇供暖的場合可以有選擇地加以應用。
電蓄熱是指帶蓄熱裝置的電供暖系統，常見的電蓄熱方式有蓄熱電暖器、蓄熱電鍋爐、電鍋爐+水蓄熱、電鍋爐+相變蓄熱等，既可以用于戶式系統，也可用于集中供暖，其中蓄熱電暖器是目前煤改電推廣的主要設備之一。電蓄熱系統利用夜間谷電將全天耗熱量生產出來，可充分利用峰谷電價，有效降低運行費用；但系統對電力增容的要求更高，一般為電直熱系統的2-3倍，系統初投資較高，必須要有優惠的峰谷電價加以匹配才能實施，還需要有良好的放熱控制措施才能達到理想效果。
三、空氣源熱泵
空氣源熱泵供暖系統是目前煤改電項目中應用最廣的技術，它利用逆卡諾循環原理，通過輸入電力從低品位的空氣中提取熱能，輸送給供暖裝置使用。空氣源熱泵可分為熱風型和熱水型。熱風型熱泵一般分室設置，室內機直接置于房間內，控制靈活方便，利于主動節能，沒有防凍需求，但農戶對室內機噪音和熱風供暖的接受性還需要進一步評估；熱水型熱泵一般和常規熱水供暖系統配套，一戶一系統，末端散熱方式與原土暖氣相同，農戶易于接受，但不易實現分室調節，長期不住室內系統有防凍要求。目前以北京為代表的煤改電項目中熱水型熱泵占了絕大多數。
與電直接轉化為熱相比，空氣源熱泵能效高，一份電力可產生多份熱量，對電網增容要求相對要低很多，在既有農村建筑中更易于實施。但是，空氣源熱泵也存在低溫環境下性能下降的問題、結霜融霜、室外機噪音等問題需要解決，在嚴寒和高濕度地區應用還有待進一步驗證。
相關專家對15個北京空氣源熱泵供暖項目進行了整個供暖季的監測，系統季節cop最低1.64，最高2.99；末端采用地面輻射的由于供水溫度低，cop相對較高；由于暖冬和大馬拉小車現象普遍，變頻壓縮機表現明顯由于定頻壓縮機；有無緩沖水箱對系統能效影響不大，系統谷電時段耗電量占整個電耗的40%-50%。
四、地熱能
地熱能供暖可以分為中高溫地熱直接供暖和淺層地源熱泵供暖兩種方式。
中高溫地熱直接供暖直接利用地熱資源供暖，僅需輸配系統能耗，系統能效高；但其應用范圍和規模受地熱資源限制，采用地熱井成井成本較高，采用取水換熱方式回灌有一定難度，存在地熱田被污染的風險；采用地下直接換熱方式對管材承壓要求高，換熱效率低，換熱面積大，初投資昂貴。
淺層地源熱泵供暖與空氣源熱泵類似，都具有能效高，一份電力可產生多份熱量，對電網增容要求不高的特點，由于淺層地源熱泵以淺層地熱能作為熱源，其性能較穩定，受環境溫度變化影響小。淺層地源熱泵供暖系統一般可分為地下水、地表水和地埋管地源熱泵三種形式，其中地下水地源熱泵受水資源保護約束，很難取得許可；地表水在冬季溫度較低，易于解凍，較少使用；地埋管地源熱泵系統投資一般較高，在單純供暖時需要注意地下土壤的熱平衡問題和地埋管的打孔場地問題。
五、生物質能
生物質直接低效燃燒取暖的方式已逐漸被淘汰，有希望得到大量推廣應用的是生物質固體成型燃料高效燃燒供暖、沼氣燃燒供暖和村鎮微型生物質熱電聯產供暖。生物質固體成型燃料高效燃燒供暖技術相燃燒供暖對簡單，能夠實現分散資源的分散利用，易于市場化和產業化，但生物質原材料收儲運相對困難，固體燃料容易被摻假，混入垃圾煤炭等非環保材料，在某些區域受到環保部門抵制。此外，生物質固體燃料熱值相對較低，價格較高，對后期供暖費用也會產生負面影響。
沼氣技術在我國農村地區已推廣多年，具有較好的應用基礎。但是沼氣存在熱值低，需要專門燃具，在供暖季低溫下產氣量下降，原材料收儲運較難，沼液沼渣處理和沼氣池清淤等專業服務欠缺等問題，嚴重阻礙了該項技術的推廣應用。
村鎮微型生物質熱電聯產在丹麥等西方發達國際得到了很好的應用，成為當地區域供暖常規熱源的有益補充，國內也有試點示范。但是生物質燃料的收儲運困難，發電上網受政策性影響較大，熱-電供應相互影響，隨著人工和燃料價格上漲，持續盈利面臨挑戰。
六、太陽能
太陽能熱利用在我國具有悠久的歷史和很好的應用研究基礎，太陽能供暖作為太陽能熱利用領域中的一個重要方向，一直受到眾多的關注。太陽能供暖可以分為被動式供暖和主動式供暖兩種，根據熱媒不同主動式供暖又可分為太陽能熱水供暖和太陽能空氣供暖兩種類型。實施太陽能供暖一般需要建筑滿足節能設計標準，最好主被動系統結合使用。
太陽能被動式供暖最典型的應用就是被動太陽房，從上個世紀八十年代開始就在北方地區得到了大量應用，有效地改善了廣大北方農村室內熱環境。被動太陽房增投資不高，效果明顯，但主要起改善作用，要確保室內舒適需要與其他輔助能源和主動系統配合使用。此外，被動太陽房還需對集熱、蓄熱、熱分配和防過熱進行綜合設計，在保障供暖季舒適的同時避免非供暖季過熱問題。
太陽能熱水供暖系統是在太陽能生活熱水系統基礎上發展起來的，集熱技術成熟，產業和市場支撐較好，可分戶或幾種實施，也可與季節蓄熱結合區域供暖。但是由于集熱器暴露在室外，需要考慮防凍措施，在非供暖季系統閑置時還需要考慮防過熱措施。在嚴寒或單純供暖導致地下土壤過冷的項目中，也可與地埋管熱泵系統復合應用，利用太陽能在非供暖季為地下補熱，實現太陽能全年度的綜合應用。
太陽能空氣供暖系統是近年來針對單層、閑置易凍農房發展起來的，它以空氣為工作介質，價格便宜，簡單可靠，不存在冬季凍結問題和非供暖季過熱問題，在非供暖季還可強化室內通風，改善室內環境。但是以空氣作為工作介質，集熱效率相對較低，存在空氣流道積塵的隱患，對蓄熱體的要求也更高。
七、余熱
余熱供暖是指利用工業低品位余熱進行供暖的方式。由于熱源成本較低，余熱供暖在技術和經濟上均具有較好的可行性。但是余熱供暖最重要的是要有穩定的余熱源，而余熱資源與生產工藝緊密相關，連續性與穩定性一般較差；此外余熱源離用熱點一般距離較大，需要遠距離輸送熱媒，需要進行技術經濟分析以確定其可行性。
常用清潔供暖技術經濟分析
為給出定量的清潔供暖費用比較，空氣能源網以北京地區為例，將目前煤改電項目中最常用的空氣源熱泵供暖系統和蓄熱電暖器與傳統的燃煤爐供暖和燃氣壁掛爐供暖進行了簡單經濟分析。
首先，本文根據國家標準GB/T51161-2016《民用建筑能耗標準》表6.3.1，按照節能50%標準選取北京市供暖能耗為72.22kWh/(m².a)作為比較基準。以熱值為6000大卡每公斤的優質燃煤計，北京市每噸燃煤單價補貼后約800元，采用高效燃煤爐效率60%，燃煤水暖爐每產生1kwh熱量的價格約為0.19元，熱費約72.22*0.19=13.72元/(m².a)；以北京市天然氣熱值39.8MJ /立方米，價格2.3元/立方米，燃氣壁掛爐效率按一級爐94%計算，燃氣壁掛爐每產生1kwh熱量的價格約為0.22元，熱費約72.22×0.22=15.89元/(m²·a)。
對空氣源熱泵供暖系統，以居民用電電價0.4883元/kWh，不考慮谷電優惠，要達到燃氣壁掛爐同樣水平空氣源熱泵供暖季平均能效比不能低于2.22；要達到燃煤水暖爐同樣水平空氣源熱泵供暖季平均能效比不能低于2.57。如果考慮北京市煤改電優惠谷電0.1元/kWh的優惠政策，平電電價0.4883元/kWh，谷電時段運行耗電量占總耗電量50%，要達到燃氣壁掛爐同樣水平空氣源熱泵供暖季平均能效比不能低于1.34；要達到燃煤水暖爐同樣水平空氣源熱泵供暖季平均能效比不能低于1.55。從以上計算可以看到，采用空氣源熱泵如果不考慮系統和電網初投資折舊，僅僅看運行費用是完全可以接受的。
對蓄熱電暖器，考慮北京市煤改電優惠谷電電價0.1元/kWh，平電電價0.4883元/kWh，谷電時段運行耗電量占總耗電量50%，要達到燃氣壁掛爐同樣水平谷電占總耗電量比例（即蓄熱率）不能小于69.1%；要達到燃煤水暖爐同樣水平谷電占總耗電量比例煤改電優惠不能小于76.8%。目前，根據行標JG/T 236-2008《電采暖散熱器》要求，蓄熱率應不小于75%，合格產品運行費用基本可與燃煤水暖爐相當。
當然，在這里，空氣能源網主要以北京市數據作為參考，其讓燃煤價格略高，谷電補貼后價格較低，都對分析結果有影響。如有需要，可參照本文思路，針對當地情況進行詳細分析。
