江亿院士：“煤改电”谨防电暖气高能低用，空气源热泵大有可为

  编者按：3月下旬，北方地区将陆续结束供暖。因首次大规模集中推行清洁取暖工程，这个供暖季受到了舆论的更多关注与热议。

  一边关系着百姓温暖过冬，一边是大气污染治理的重点所在——在2017年完成气电代煤578万户、削减上千万吨煤炭的基础上，改造仍在继续。到2021年，北方地区清洁取暖率要达70%，替代散煤1.5亿吨，并力争用5年时间，基本实现雾霾严重城市化地区的散煤供暖清洁化。

  目标确定，如何按期完成?从已落实改造的地区，可汲取哪些经验教训?什么才是真正可持续的清洁取暖路径?带着这些问题，本报记者专访了中国工程院院士、国家能源专家咨询委员会委员、国家气候变化专家委员会成员江亿。

  方向正确，关键是控制排放总量

  中国能源报：2017-2018年采暖季，北方地区集中推行清洁取暖，为治理雾霾作出了贡献，但期间也出现了不少争议。您怎么看这些现象?

  江亿：随着我国城镇化飞速发展，北方地区采暖需求也在变化，主要从20年前解决室温低、投诉多、热费上缴率低等民生问题，转变为满足降低耗能、减少排放等生态文明发展的新要求。

  尤其在人口众多的北方农村，尽管户均采暖耗煤量超过城市居民采暖能耗，但冬季室温大多只在10-16摄氏度，难以满足基本舒适性要求。大量散煤低效燃烧还导致冬季雾霾频发，成为主要污染源之一。

  推行清洁取暖，能够在全面满足北方地区冬季供暖需求的同时，大幅降低污染物排放，进而有效减少因城乡供暖导致的化石能源消耗和碳排放总量。无疑，北方地区推行清洁取暖的方向总体正确。

  以北京为例，京郊200万用户每年用煤不到400万吨，每吨散煤排放的可吸入颗粒物，却相当于四大燃煤电厂停运前燃烧一吨煤所排放可吸入颗粒物的10倍。这也是为何四大电厂实行“煤改气”后，减煤量远大于农村散煤治理，治霾效果却不如后者明显，从侧面印证了推行清洁取暖的必要性。

  中国能源报：方向既然正确，出现矛盾与争议的原因何在?

  江亿：我认为，问题主要出在技术路线上。减排不等于煤炭“一刀切”，关键是控制排放总量。而解决采暖的第一件事，应是让房屋保温。

  房屋穿上“棉袄”，再提供一点热量，便可获得温暖的室内环境。但若屋子保温效果差，送入再多热量也很难暖和。例如，即便在最冷天气，北京城市建筑所需的热量每平方米也只要约40瓦。但我们在河南农村调研发现，室外温度虽高于北京，每平方米农房所需的供热能力却在80瓦左右。

  这是因为，北京前几年已通过节能改造完成大部分建筑保温，对推广清洁取暖作用很大。而有些地区就事论事，眼睛只盯在采暖方式上，忽视了房屋保温，投入大量费用，效果却不尽如人意。

  其次是采暖方式。去年，不少地方大力推广“煤改气”。北方冬季采暖的城乡建筑面积超过200亿平方米，如按每平方米需10立方米燃气计算，总量为2000亿立方米。我国去年自产加进口的天然气总量约2200亿立方米，用于炊事、家用热水及部分发电和工业等多个领域，且不易找到其他方式替代。因此，全面推广天然气采暖恐怕不现实。

  因地制宜，谨防“高能低用”现象

  中国能源报：那么，北方农村和集中供热系统无法到达的城乡结合部，您认为可采用哪些技术路线?

  江亿：一个地区采用什么样的供暖方式，主要取决于3个因素，即能源种类、气候特点和生活习惯。重要的是，根据当地环境容量、能源资源状况，因地制宜选择可持续、可负担的清洁取暖方式。

  在吉林、内蒙古、河南等北方重要的农林产区，生物质资源丰富。大量秸秆、枝条等农林废弃残余物燃烧，是目前秋季大气污染的主要来源之一，但同时，它们也可成为宝贵的清洁热源。

  例如，秸秆枝条属零碳的生物质能源，只要解决其储藏和清洁燃烧问题，就可用作清洁取暖燃料。目前已有成熟技术将秸秆枝条压缩成颗粒，储藏非常方便，压缩颗粒用于取暖、炊事等，基本可达到天然气燃烧的排放标准。我认为，每个村都可配备这样一套设备，便于农民就地进行加工。

  在没有足够生物质能的地区，则可依靠电力供热，也就是“煤改电”。但需注意，“煤改电”不是简单使用电热锅炉、蓄热式电暖气、电热膜、电热缆等电热装置。这些直接电热的方式，看似满足了供热需求，据说还可在负荷低谷期把多余电力转化为热量，成为清洁供暖的有效途径，实际却是典型的“高能低用”。

  现阶段，我国70%的电力仍通过煤电产生，而3份煤才能出1份热。电热转换效率不足40%，这就意味着，约60%的能源在电热转换中被白白浪费。同时，这些低效率采用电热的方式，反而增加了燃煤消耗，进而加剧污染排放。“煤改电”绝不等于“煤改电热”。

  宜电则电，空气源热泵大有可为

  中国能源报：为避免“高能低用”，北方地区如何依靠电力供暖?

  江亿：可采用电动空气源热泵，由一个室内机、一个室外机组成，利用电力作为驱动力做功，从室外空气中取热，把热量提至适合采暖的温度，再释放到室内。由此，消耗1度电可产生3度甚至更多热量，效率远高于直接电热方式。

  在技术层面，空气源热泵应用难点主要有两个：一是室外机易结霜，化霜困难影响运行;二是室外温度降至零下十几度后，影响有效产热。对此，我国现已实现突破，即便在零下25摄氏度，也可保证设备正常运转。可以说，我国的空气源热泵技术达到世界领先水平，应用上不存在障碍。

  中国能源报：使用空气源热泵，采暖效果如何?

  江亿：热泵技术中，最适合农村采暖的应是空气源热泵热风机，其在保证舒适性的同时，可实现“快启快停”。

      因居住相对分散、房屋密度低，且按照农村居住习惯，不少家庭并非每间屋子都有人长期居住。使用空气源热泵热风机，可实现哪间房有人就开哪间，无人时则关闭，避免浪费电力。

  以北京郊区部分农宅的实际使用为例，每户一冬用电2000-4000度，即使按农用电标准计算，没有优惠电价，电费也只在1000-2000元，与此前使用燃煤供暖花费相当，并未增加经济负担。

  同时，空气源热泵热风机还可按照“需求侧响应”的方式，承担起调峰任务。比如，电力部门通过互联网技术统一调度，当电力负荷处于峰值期间，分片停止一部分热风机来减少用电负荷。

  由于建筑的热惯性，连续停止3个小时，屋内最多下降2摄氏度，人体几乎感觉不到，不会对供热造成太大影响。当电力负荷处于低谷时，又可分片运行一部分热风机来增加电力负载。同理，连续运行3小时，屋内最多升高2摄氏度，也不会对舒适性影响太大。

  这样一来，空气源热泵就成了一个“虚拟电厂”，在实现农村清洁供暖的同时，为破解电力系统难题找到新途径。如果在政策层面加以支持，农民还能从电力削峰填谷中获得电费回报，间接减轻清洁取暖可能带来的经济成本。