江億院士：“煤改電”謹(jǐn)防電暖氣高能低用，空氣源熱泵大有可為

  編者按：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(zhēng)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(guó)工程院院士、國(guó)家能源專家咨詢委員會(huì)委員、國(guó)家氣候變化專家委員會(huì)成員江億。

  方向正確，關(guān)鍵是控制排放總量

  中國(guó)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(zhēng)議。您怎么看這些現(xiàn)象?

  江億：隨著我國(guó)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(guó)能源報(bào)：方向既然正確，出現(xiàn)矛盾與爭(zhēng)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?cè)诤幽限r(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)椋�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(guó)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(guó)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(jiǎn)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(guó)70%的電力仍通過煤電產(chǎn)生，而3份煤才能出1份熱。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”。

  宜電則電，空氣源熱泵大有可為

  中國(guó)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(guó)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)。可以說，我國(guó)的空氣源熱泵技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，應(yīng)用上不存在障礙。

  中國(guó)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(zhǎng)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。