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導(dǎo)語(yǔ)：“碳達(dá)峰”“碳中和”的背景下，中國(guó)風(fēng)、光等可再生能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)高速增長(zhǎng)，通過(guò)熱電協(xié)同技術(shù)和機(jī)制，一方面可以有效地提升可再生能源消納空間，另外一方面也為可再生能源供熱提供了更加靈活的技術(shù)形式，為整個(gè)電力系統(tǒng)提供更高的靈活性和可靠性。

中國(guó)北方許多地區(qū)風(fēng)光資源豐富，“三北”（西北、東北、華北）地區(qū)風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)迅猛，但是也面臨著本地消納能力不足、風(fēng)光波動(dòng)性影響電網(wǎng)安全運(yùn)行的問(wèn)題，同時(shí)風(fēng)光電力外送也受到省間壁壘、外送通道容量、通道剛性運(yùn)行要求的約束，棄風(fēng)棄光的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

尤其是在冬季，熱電機(jī)組調(diào)峰能力受限而風(fēng)電大發(fā)的事情，矛盾更加嚴(yán)重。面對(duì)冬季霧霾天氣等環(huán)境因素對(duì)人民生活影響，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，中國(guó)北方地區(qū)冬季供暖面臨著調(diào)整熱源結(jié)構(gòu)和保障供熱民生的雙重壓力。

北歐提出的第四代區(qū)域供熱理念，構(gòu)建清潔的分布式智能能源網(wǎng)。從熱源結(jié)構(gòu)上，充分利用可再生能源，完全摒棄化石燃料；從用戶角度，其分布式可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的能源可以并入?yún)^(qū)域供熱網(wǎng)，從熱力公司向用戶的單向供熱轉(zhuǎn)為根據(jù)用戶需求的雙向互動(dòng)選擇；采用低溫區(qū)域供熱系統(tǒng)，供水溫度在50～60℃，以提高能源效率和靈活性。

熱電聯(lián)產(chǎn)、熱泵技術(shù)、電鍋爐、儲(chǔ)熱、需求側(cè)響應(yīng)等熱電協(xié)同技術(shù)是其重要組成部分。相較于熱力，電力具有傳輸距離長(zhǎng)、損耗小的優(yōu)勢(shì)，但是也有瞬時(shí)平衡、不宜儲(chǔ)存的缺點(diǎn)。將電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)相融合、熱電系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，可以綜合二者優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的資源優(yōu)化配置。

熱電協(xié)同可以幫助熱力系統(tǒng)改善熱源結(jié)構(gòu)，降低化石能源在熱源結(jié)構(gòu)中的比例，同時(shí)也可以提高區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)中本地電力消納水平，在冬季供暖期為電力系統(tǒng)提供更多的靈活性設(shè)備，有效提高可再生能源利用比例。

｜集中式供熱｜

在集中供熱系統(tǒng)中，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組可以作為熱電協(xié)同的關(guān)鍵性組件，實(shí)現(xiàn)2個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。通過(guò)在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的產(chǎn)熱回路中加入熱泵、儲(chǔ)水罐等設(shè)備，調(diào)節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在保證其高效工況下產(chǎn)熱量和電量比例調(diào)節(jié)的靈活性，以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在電力系統(tǒng)中的調(diào)峰容量不受供熱干擾，同時(shí)不影響整個(gè)機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換效率和機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行壽命。

電力負(fù)荷低谷期，電壓縮式熱泵消耗過(guò)剩電，制取低溫水與高溫水，分別儲(chǔ)存在蓄熱罐中；而在電負(fù)荷高峰期時(shí)，釋放高溫水用于替代部分供熱量，減少機(jī)組抽汽量，增加高峰發(fā)電能力。通過(guò)這些手段電廠發(fā)電調(diào)節(jié)范圍可增至50%～90%，同時(shí)可以更好地回收電廠余熱。

｜分布式供熱｜

在一些熱力用戶相對(duì)分散的地區(qū)，集中供熱的管路熱損耗大、供熱效果不好，通過(guò)分散供熱，可以有效地減少小型采暖鍋爐的應(yīng)用，控制空氣污染。

通過(guò)各種類型的熱泵技術(shù)替代小型采暖鍋爐，一方面增加了本地電力需求，可在供熱領(lǐng)域消納更多的可再生能源電力（風(fēng)電、光伏）；另一方面，以分布式熱泵作為熱電協(xié)同的關(guān)鍵性組件，結(jié)合分布式儲(chǔ)熱或儲(chǔ)能設(shè)備，可以幫助分布式光伏和分散式風(fēng)電更好地實(shí)現(xiàn)小范圍的能源利用平衡。

通過(guò)在北方地區(qū)試驗(yàn)，低溫空氣源熱泵等熱泵技術(shù)單位面積采暖電耗為18～40kWh/m2，與其他化石能源供熱相比，成本相對(duì)較高。但考慮大氣污染控制、散煤替代等方面的制約因素日益提高，淺層地溫能熱泵技術(shù)、空氣源熱泵技術(shù)已成為北方地區(qū)農(nóng)村清潔供暖的重要技術(shù)手段。

儲(chǔ)熱式電鍋爐將用電低谷時(shí)段的電力轉(zhuǎn)換為熱力，能有效增加低谷時(shí)段的電力消納能力，緩解電力系統(tǒng)中可再生能源比例不斷上升帶來(lái)的挑戰(zhàn)。在棄風(fēng)嚴(yán)重的“三北”地區(qū)，電鍋爐供熱的應(yīng)用規(guī)模都在不斷增加，相關(guān)的政策機(jī)制也在探索中。

張家口市探索建立了“政府、電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)、用戶”的四方協(xié)作機(jī)制，通過(guò)政府補(bǔ)貼、降低電網(wǎng)輸配電價(jià)和利用用電低谷時(shí)段供暖的方式，實(shí)現(xiàn)用戶供暖電價(jià)為0.15元/kWh左右，2017年底前實(shí)現(xiàn)500萬(wàn)m2的電供暖。

｜熱電協(xié)同項(xiàng)目｜

2022年冬季奧運(yùn)會(huì)的舉辦地崇禮，為實(shí)現(xiàn)“綠色低碳奧運(yùn)”的目標(biāo)，通過(guò)熱電協(xié)同的理念，建立以清潔低碳可再生能源為基礎(chǔ)的電力和熱力系統(tǒng)。

規(guī)劃以比賽場(chǎng)館附近的風(fēng)電和光伏發(fā)電作為奧運(yùn)場(chǎng)館和奧運(yùn)村的主供電源，依托冀北電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源的電力利用，滿足區(qū)域電力負(fù)荷；依托熱泵等技術(shù)將可再生能源電力轉(zhuǎn)化為熱力，同時(shí)利用太陽(yáng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉垂峒夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源的熱力利用，滿足同等容量的熱力負(fù)荷；在熱電協(xié)同系統(tǒng)中，電池儲(chǔ)能站、蓄熱鍋爐和電動(dòng)汽車充放電系統(tǒng)等靈活性技術(shù)，將對(duì)平衡電力和熱力需求起到重要的支撐作用。

目前，大部分熱電協(xié)同技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性較差，一方面需要政府出臺(tái)相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制和補(bǔ)貼政策，鼓勵(lì)可再生能源對(duì)燃煤的替代；另一方面需要通過(guò)完善市場(chǎng)機(jī)制，在市場(chǎng)交易中能夠體現(xiàn)熱電協(xié)同技術(shù)所帶來(lái)的系統(tǒng)靈活性的價(jià)值。

注：本文節(jié)選論文《淺析可再生能源供熱與區(qū)域熱電協(xié)同》，作者韓雪、胡潤(rùn)青，來(lái)自國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所。