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江億院士：“煤改電”謹防電暖氣高能低用，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70%，替代散煤1.5億噸，并力爭用5年時間，基本實現(xiàn)霧霾嚴重城市化地區(qū)的散煤供暖清潔化。
目標(biāo)確定，如何按期完成?從已落實改造的地區(qū)，可汲取哪些經(jīng)驗教訓(xùn)?什么才是真正可持續(xù)的清潔取暖路徑?帶著這些問題，本報記者專訪了中國工程院院士、國家能源專家咨詢委員會委員、國家氣候變化專家委員會成員江億。
方向正確，關(guān)鍵是控制排放總量
中國能源報：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，但期間也出現(xiàn)了不少爭議。您怎么看這些現(xiàn)象?
江億：隨著我國城鎮(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，大幅降低污染物排放，進而有效減少因城鄉(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行“煤改氣”后，減煤量遠大于農(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。
中國能源報：方向既然正確，出現(xiàn)矛盾與爭議的原因何在?
江億：我認為，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。但我們在河南農(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。
這是因為，北京前幾年已通過節(jié)能改造完成大部分建筑保溫，對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立方米燃氣計算，總量為2000億立方米。我國去年自產(chǎn)加進口的天然氣總量約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。
因地制宜，謹防“高能低用”現(xiàn)象
中國能源報：那么，北方農(nóng)村和集中供熱系統(tǒng)無法到達的城鄉(xiāng)結(jié)合部，您認為可采用哪些技術(shù)路線?
江億：一個地區(qū)采用什么樣的供暖方式，主要取決于3個因素，即能源種類、氣候特點和生活習(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，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，儲藏非常方便，壓縮顆粒用于取暖、炊事等，基本可達到天然氣燃燒的排放標(biāo)準(zhǔn)。我認為，每個村都可配備這樣一套設(shè)備，便于農(nóng)民就地進行加工。
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，實際卻是典型的“高能低用”。
現(xiàn)階段，我國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。同時，這些低效率采用電熱的方式，反而增加了燃煤消耗，進而加劇污染排放。“煤改電”絕不等于“煤改電熱”。
宜電則電，空氣源熱泵大有可為
中國能源報：為避免“高能低用”，北方地區(qū)如何依靠電力供暖?
江億：可采用電動空氣源熱泵，由一個室內(nèi)機、一個室外機組成，利用電力作為驅(qū)動力做功，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，效率遠高于直接電熱方式。
在技術(shù)層面，空氣源熱泵應(yīng)用難點主要有兩個：一是室外機易結(jié)霜，化霜困難影響運行;二是室外溫度降至零下十幾度后，影響有效產(chǎn)熱。對此，我國現(xiàn)已實現(xiàn)突破，即便在零下25攝氏度，也可保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。可以說，我國的空氣源熱泵技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平，應(yīng)用上不存在障礙。
中國能源報：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，其在保證舒適性的同時，可實現(xiàn)“快啟快停”。
因居住相對分散、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期居住。使用空氣源熱泵熱風(fēng)機，可實現(xiàn)哪間房有人就開哪間，無人時則關(guān)閉，避免浪費電力。
以北京郊區(qū)部分農(nóng)宅的實際使用為例，每戶一冬用電2000-4000度，即使按農(nóng)用電標(biāo)準(zhǔn)計算，沒有優(yōu)惠電價，電費也只在1000-2000元，與此前使用燃煤供暖花費相當(dāng)，并未增加經(jīng)濟負擔(dān)。
同時，空氣源熱泵熱風(fēng)機還可按照“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)電力負荷處于峰值期間，分片停止一部分熱風(fēng)機來減少用電負荷。
由于建筑的熱慣性，連續(xù)停止3個小時，屋內(nèi)最多下降2攝氏度，人體幾乎感覺不到，不會對供熱造成太大影響。當(dāng)電力負荷處于低谷時，又可分片運行一部分熱風(fēng)機來增加電力負載。同理，連續(xù)運行3小時，屋內(nèi)最多升高2攝氏度，也不會對舒適性影響太大。
這樣一來，空氣源熱泵就成了一個“虛擬電廠”，在實現(xiàn)農(nóng)村清潔供暖的同時，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回報，間接減輕清潔取暖可能帶來的經(jīng)濟成本。