太阳能+电模式未来有望成清洁取暖主流
——专访清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江
韩继园
(中能传媒能源安全新战略研究院)
清洁供暖关系到广大人民群众的生产生活，是重大的民生工程、民心工程，是促进减污降碳，改善大气质量环境，实现碳达峰、碳中和任务的重要措施之一。在政策的大力推动下，我国北方清洁取暖工作取得了显著成效，据统计，截至2021年底，我国北方地区清洁取暖面积约156亿平方米，清洁取暖率达73.6%，替代散煤1.5亿吨以上。目前，我国清洁供暖还存在哪些问题?出现了哪些新情况、新技术?未来我国清洁供暖的前景如何?带着这些问题，笔者专访了清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江。
清洁供暖中太阳能+电的组合更有可持续性
《能源决策参考》：您如何看待清洁供暖?不同清洁供暖方式各有哪些利弊?
何继江：清洁供暖的定义，范围大的定义包括天然气供暖，而更严格的定义则不包括天然气，这之间有显著的差别。天然气供暖比煤炭有很多优势，烟尘少，排放二氧化硫更少，因为天然气含硫量很低。但是我不主张把天然气供暖放在清洁供暖之列，原因有三：第一，天然气供暖仍有碳排放，它的碳排放大概是煤炭的58%，所以它并不低碳。第二，天然气燃烧会产生氮氧化物，氮氧化物也是一种污染物，在PM2.5当中，氮氧化物是其中的一个重要来源。第三，天然气供暖存在安全问题，如果天然气管道在铺设的过程中质量出现问题，泄露和爆炸的风险始终存在。所以我不想把天然气供热放在清洁供暖里面，或者说它只是一个阶段性的产品。从长期来看，天然气供暖比重还要进一步降低。我在欧洲考察时曾做过仔细比较，发现以荷兰国境线为标志，荷兰的PM2.5显著高于德国、法国，其中天然气的利用是一个重要原因，天然气在荷兰能源系统中的比重几乎占到60%。
从供暖的角度来看，太阳能在我国的应用比例一直较低，因为冬天太阳能相对较差，洗澡的热水还勉强，若给房间供热要弱一些。但实际上这方面并不存在太多技术障碍，只是需要一个比较大的储热水箱。在欧洲的家庭我遇到很多容量500千克的储热水箱，甚至一吨重的水箱，这样就有一个大的储热设施来调节太阳能的余缺。
地热有资源的局限性，比如河南和河北保定的雄县等地，地热资源较好，地热供暖占比很高，但不是每个地方都有地热资源，它的资源局限性很明显。
生物质碳排放较低，在农村取用材料也比较方便，缺点是有颗粒物的排放，也正因如此，生物质曾被生态环境部列为高污染燃料，现在虽然把它从高污染燃料清单中去掉了，但在很多地方生物质燃料受到政策限制。目前，我们可以通过供热锅炉技术改造大幅度减少颗粒物排放。好的生物质炉子，刚刚开始燃烧的时候，颗粒物会多一点，之后颗粒物就很低了。
在核能供暖方面，典型的有山东海阳核电站，用余热供暖，效果很好，但其局限性更明显，目前有核电站的地方很少。
综合比较，我认为更有可持续发展空间的是太阳能+电供热的组合方式。
各地应根据自身特点选择适合的供暖路线
《能源决策参考》：不同地区的清洁供暖方式是否存在差异?城市和农村的清洁供暖是否也存在较大不同?
何继江：是的，一个是资源禀赋问题，有什么资源就利用什么资源。此外，对技术路线的选择与地方政府的财政政策、财政能力也是相关的。比如，很多地方在淘汰燃煤炉子。有的地方是改成烧生物质的炉子，政府送炉子或者补贴炉子;而北京是用空气源热泵替代煤炉，政府补贴费用会高很多。
我国城市主要是集中供暖系统，以燃煤电厂和燃煤锅炉为主，同时还有工业余热，如钢铁厂、水泥厂等的余热，对于人口密集的城市，工业余热的热源非常合适。
我国农村地区集中供暖有较大的困难，可以做一些清洁供暖的村级小热网，另一种是各户独立供暖。独立供暖中，生物质取暖炉可以扮演重要的角色，另一个重要的角色是空气源热泵，有单户的热泵，也有中型或大型的热泵，可为一个村庄或一个园区提供供热系统。
电供暖将成为主流技术路线
《能源决策参考》：我国的清洁供暖出现了哪些新情况、新技术?未来前景如何?
何继江：从新情况、新技术角度讲，我认为，对全社会而言，电供暖将成为主流技术路线，特别是在建筑节能技术普遍推广的状况下。
电供暖又分两个方向，一个是热泵方向，一个是电直热方向。热泵产热效率比较高，用1份电可以产出3份甚至5份热量，所以这个技术非常好。但是热泵供暖也有一些局限性，如对超低温、极寒天气适应性较差。比如在低于零下5摄氏度的时候，热泵就可能开始结霜，不同厂家的设备差异就会显现出来，有些厂家的设备适应性较好，有些设备则不太理想，这样就会出现一些麻烦，故障率上升。气温进一步降低的话，热泵的能效会越来越差。此外，热泵的一次性投资比较大，对很多的农村百姓来讲，接受有困难。在北京这样有大规模补贴的情况下能够接受，在百姓经济收入较低、地方财政不宽裕的地方就很难接受。此外，热泵噪音比较大，还要占用一定的空间，包括室内和室外。
第二种技术就是电直热技术，有优点也有缺点。缺点如热转换效率没有热泵高，热转换效率最高接近百分之百，不像热泵可以产生3到5倍的热量。它也有自身的优点，只要有电的地方就能供热，布局灵活。在电直热技术方面，依托清华大学优势学科，中熵科技研发出新型半导体制热材料，可生产出低温辐射电热膜，裸模厚度大概只有0.07毫米，透明材质，不占用空间，安装布置简单灵活，还可做成地暖。其热转换效率可达到99.45%，发热方式是类似太阳的光波辐射，体感更温暖。还搭配了一套智能数字监控系统，可分区设置不同供热标准。在间歇性供热方面非常节能，可即开即热。
目前我们还在尝试在乡村用光伏供电，并解决供暖问题。我们在一个乡村两层楼的民宿200平米宅基地建光伏发电，第一解决日常照明问题、电气化的问题，第二解决电供暖问题，第三解决电炊事问题，第四解决电交通问题。通过光伏实现一个家庭的零碳排放。
清洁供暖政策鼓励应集成推进
《能源决策参考》：在清洁供暖方面还面临哪些问题和困难?您有何意见建议?
何继江：我们现在的难点之一就是节能做得不好，浪费了大量的能源。对此，我们可以用温控来解决这个问题，通过智能管理的方法来提高节能水平，也可以提高供暖的体验。
在清洁供暖方面，政府的决心很大，老百姓也得到了实惠。很多村庄看不到烟了，环境更好。但目前看，针对清洁取暖，单项政策较多，建议政策鼓励能集成推进，如建筑保温、供暖设施、光伏发电等协调推进。另外单项措施里面往往有非常强的产品技术路线绑定，比如只推热泵，到具体产品上，甚至指定品牌，这不利于市场竞争和技术进步，也容易产生一些腐败问题和质量问题等。
建议把农村的清洁供暖与建筑节能改造和光伏建设结合在一起，给予农村光伏发电光伏供暖更多支持。农村用光伏发电，白天的时候光伏发的电大部分自己消化掉，晚上用电网的电，电网给予一定的优惠政策。白天多出的电又可以上网卖出，这样电量基本平衡。同时大幅减轻了老百姓的负担。建议对农村光伏建设提供优惠的金融政策。以前是送热泵或者送炉子，现在可以把光伏建设、建筑保温和电气化供暖等打包在一起，给予贷款优惠或者补贴，这样就可以解决农村可持续的清洁供暖问题。
《能源决策参考》：国外在清洁供暖方面有什么我们可以借鉴的经验吗?
何继江：在供暖方面，国外的节能意识很强。比如国外用的燃气壁挂炉都是冷凝式的，而且必须要冷凝式的，欧洲现在禁止售卖非冷凝式的燃气壁挂炉，冷凝与非冷凝之间大概差10%的能源消耗。
欧洲在供暖方面很强调多能互补，如热泵+太阳能、生物质+太阳能、生物质+电等，多种能源组合。此外他们供暖的用户体验特别细致，不同功能的房间温度都有区别，如卫生间最热，其次是卧室，再次是客厅，厨房温度最低，实际上这也体现了节能。相比之下，我们的供暖用暖就比较粗放，供暖效果用户体验差距也很大。
