龙惟定：提高热泵能效是城市热力碳减排关键路径

　　12月10日，在第三届（2020）中国城市能源变革峰会暨第二届分布式能源生态论坛上，同济大学教授龙惟定就“能源总线与第5代区域供能系统的发展”做主题演讲。

 

　　他表示，对热力行业而言，减少热泵供热的碳排量，提高终端热泵能效是碳减排关键路径。相比前四代供热系统，能源总线技术（第5代区域供热供冷系统）增强了分散式能源系统中热力、电力和燃气电网的部门耦合，形成城区的智慧能源网，可在城市能源转型和碳减排中可发挥重要作用。

 

　　以下为龙惟定发言摘编：

　　城市实现零碳电气化的两条主要路径，一是城市交通电气化，二是城市供热电气化。

 

　　供热在经济复苏中是重要的民生工程，符合国家经济复苏和国际国内“双循环”发展的思路。疫情凸显了建筑供暖的重要性，随着南方集中供热需求越来越大，许多城市已经开启了区域供冷/供热实践。

 

　　2018年我国集中供热总热量（包括热水和蒸汽）为381396万GJ，折合10595亿kWh（热量单位）。

 

　　假设全国集中供热分别全部采用燃煤、天然气和电力（热泵），以2018年供热水平来看，燃煤供暖的二氧化碳排放量最高，达到4.95亿吨；天然气供暖按系统效率70%计，二氧化碳排放量也要达到2.73亿吨；电力驱动热泵方式二氧化碳排放最少，为2.5亿吨（碳排放因子按0.57kg/kWh计）。由于我国发电结构以煤电为主，热泵供暖与天然气供暖在碳排放方面相差无几。

 

　　但事实上，目前我国天然气对外依存度已超过40%。天然气供暖直接燃烧供暖，会使用气需求剧增，若大量进口天然气用于供暖，对我国能源安全将是巨大的威胁。

 

　　燃煤排放量最大，但供暖燃煤在总煤耗中占比最小，对我国能源安全、能源稳定供应影响也最小。因此，对热力行业而言，减少热泵供热的碳排量，提高终端热泵能效是碳减排关键路径。

 

　　过去的四代供暖系统分别以蒸汽、高温压力热水、低温压力热水以及低温水为热载体。我国于2008年提出能源总线的概念，欧洲于2017年提出第5代区域供热供冷系统的概念，两者内涵相同。

 

　　所谓“能源总线”，是将来自于可再生能源或低品位热源的热源、热汇水，通过管网汇集起来，给分散式的热泵作为热源热汇，为用户供冷/供热，之后再回到源头。

 

　　相比前四代供热系统，第五代区域供热供冷系统或者能源总线有六大优势：

 

　　一是采用去中心化的分布式水源热泵系统，不需要大型冷热源能源中心；

 

　　二是管网水温低至12—30℃，可以利用更多的低品位可再生能源和余热废热资源；

 

　　三是将不同空间分布的分散资源集成聚集到总线中共享，起到能源枢纽或电网聚集器的作用，是典型的能源互联网；

 

　　四是没有供回水管的概念，只需要一根冷管和一根暖管，可以同时供冷供热。并通过管网实现建筑间的热量交换。有些用户既是使用者又是供应者，即“产消者”；

 

　　五是当供冷供热不平衡时，需要系统有储热装置，生活热水需要单设増温热泵和蓄热水箱。通过蓄热，热水直接送到住宅后，用户可独立控制，调节热泵的运行时段，避免高峰用电，消纳可变可再生电力；

 

　　六是住宅用户的能耗完全根据家庭电表计费。能源效率高于空气源热泵，供冷供热品质高于分体空调。非常适合在我国南方地区使用，解决困扰多年的住宅集中供暖问题。

 

　　能源总线技术目前在上海崇明长兴岛御岛财富公馆住宅项目已经得到了成功应用。该高层住宅采用地源热泵和能源总线系统，为居民提供生活热水与采暖热水。

 

　　总之，无论第五代区域供热供冷系统技术，还是能源总线技术，均增强了分散式能源系统中热力、电力和燃气的部门耦合，形成城区的智慧能源网。在城市能源转型和碳减排中可以发挥重要作用，是前几代区域供热（供冷）网所无法比拟的。

 

　　【编辑：暖立方舒适家居网】