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導語：“碳(tan)達峰(feng)”“碳(tan)中和(he)”的背景下，中國風、光(guang)等可(ke)(ke)再生(sheng)能源發電并(bing)網規(gui)模持續高速增(zeng)長，通(tong)過熱電協同技術(shu)和(he)機制，一(yi)方面(mian)可(ke)(ke)以(yi)有效地(di)提(ti)(ti)升(sheng)可(ke)(ke)再生(sheng)能源消納空間，另(ling)外一(yi)方面(mian)也為(wei)(wei)可(ke)(ke)再生(sheng)能源供熱提(ti)(ti)供了(le)更加靈活(huo)的技術(shu)形式，為(wei)(wei)整個(ge)電力系統提(ti)(ti)供更高的靈活(huo)性和(he)可(ke)(ke)靠性。

中(zhong)國(guo)北(bei)(bei)方許多地區風光(guang)資源豐富，“三北(bei)(bei)”（西北(bei)(bei)、東北(bei)(bei)、華北(bei)(bei)）地區風電(dian)和光(guang)伏(fu)發電(dian)裝機增(zeng)長迅猛，但是(shi)也面臨(lin)著本(ben)地消納能力(li)不足(zu)、風光(guang)波動(dong)性(xing)影響電(dian)網(wang)安全運(yun)(yun)行的(de)問題，同(tong)時風光(guang)電(dian)力(li)外送也受到(dao)省間壁壘、外送通(tong)道(dao)容量、通(tong)道(dao)剛性(xing)運(yun)(yun)行要求的(de)約束(shu)，棄風棄光(guang)的(de)現象比較嚴重(zhong)。

尤(you)其是(shi)在(zai)冬季(ji)，熱電(dian)機組調(diao)(diao)峰能(neng)力(li)(li)受限(xian)而(er)風電(dian)大發的(de)事情，矛盾更加(jia)嚴(yan)重(zhong)。面(mian)對(dui)冬季(ji)霧霾天氣(qi)等環境因(yin)素對(dui)人(ren)民(min)生活影響(xiang)，在(zai)能(neng)源(yuan)(yuan)結(jie)構(gou)調(diao)(diao)整的(de)背景(jing)下，中(zhong)國(guo)北方地區冬季(ji)供(gong)(gong)暖面(mian)臨著調(diao)(diao)整熱源(yuan)(yuan)結(jie)構(gou)和(he)保障供(gong)(gong)熱民(min)生的(de)雙重(zhong)壓力(li)(li)。

北歐(ou)提出的第四代區域(yu)供(gong)熱(re)理(li)念，構建清(qing)潔(jie)的分(fen)布式(shi)智能(neng)能(neng)源(yuan)(yuan)網。從熱(re)源(yuan)(yuan)結(jie)構上，充分(fen)利用可再生能(neng)源(yuan)(yuan)，完全摒棄(qi)化石(shi)燃(ran)料(liao)；從用戶(hu)角度(du)，其分(fen)布式(shi)可再生能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)產生的能(neng)源(yuan)(yuan)可以并入區域(yu)供(gong)熱(re)網，從熱(re)力公司向(xiang)用戶(hu)的單向(xiang)供(gong)熱(re)轉為根據用戶(hu)需(xu)求的雙向(xiang)互動(dong)選擇；采用低溫區域(yu)供(gong)熱(re)系(xi)統(tong)，供(gong)水溫度(du)在(zai)50～60℃，以提高(gao)能(neng)源(yuan)(yuan)效(xiao)率(lv)和(he)靈活性。

熱(re)電聯產、熱(re)泵(beng)技術(shu)、電鍋爐、儲(chu)熱(re)、需求側響應等熱(re)電協同技術(shu)是(shi)其重要組(zu)成部分。相較于熱(re)力(li)，電力(li)具有傳輸距離長(chang)、損(sun)耗小的(de)優(you)勢，但是(shi)也有瞬時平衡、不宜儲(chu)存的(de)缺點。將電力(li)系(xi)統和熱(re)力(li)系(xi)統相融合、熱(re)電系(xi)統聯動，可以綜(zong)合二者優(you)勢，實現(xian)能源(yuan)(yuan)系(xi)統的(de)資源(yuan)(yuan)優(you)化配置。

熱電協同可(ke)以(yi)幫助熱力系(xi)統改善熱源結(jie)構，降低(di)化石能(neng)源在(zai)熱源結(jie)構中(zhong)的比例，同時(shi)也可(ke)以(yi)提(ti)高區(qu)域能(neng)源互聯網中(zhong)本地(di)電力消納水平，在(zai)冬季供暖期為電力系(xi)統提(ti)供更(geng)多的靈活性設(she)備，有效提(ti)高可(ke)再生(sheng)能(neng)源利(li)用比例。

｜集中式供熱｜

在(zai)集中(zhong)供熱(re)(re)系(xi)(xi)統中(zhong)，熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)可(ke)以作(zuo)為熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)協同(tong)的(de)關鍵(jian)性組(zu)(zu)件，實(shi)現(xian)2個系(xi)(xi)統的(de)協調(diao)(diao)運(yun)行(xing)。通(tong)過在(zai)熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)產(chan)(chan)熱(re)(re)回路中(zhong)加入熱(re)(re)泵、儲水罐等設備(bei)(bei)，調(diao)(diao)節熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)在(zai)保證其高效(xiao)工況(kuang)下(xia)產(chan)(chan)熱(re)(re)量(liang)和電(dian)(dian)(dian)量(liang)比例調(diao)(diao)節的(de)靈活(huo)性，以實(shi)現(xian)熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)聯產(chan)(chan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)力系(xi)(xi)統中(zhong)的(de)調(diao)(diao)峰容量(liang)不(bu)(bu)受供熱(re)(re)干(gan)擾，同(tong)時不(bu)(bu)影響整個機(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)能量(liang)轉換效(xiao)率和機(ji)(ji)組(zu)(zu)設備(bei)(bei)的(de)運(yun)行(xing)壽命。

電(dian)(dian)力(li)負荷低(di)谷期，電(dian)(dian)壓縮式熱泵消耗過(guo)剩(sheng)電(dian)(dian)，制取低(di)溫水與高溫水，分別儲存在蓄(xu)熱罐中；而在電(dian)(dian)負荷高峰期時，釋(shi)放高溫水用于(yu)替代部分供熱量，減少機(ji)組抽汽量，增加(jia)高峰發(fa)(fa)電(dian)(dian)能力(li)。通過(guo)這些手段電(dian)(dian)廠發(fa)(fa)電(dian)(dian)調節范圍可(ke)增至50%～90%，同時可(ke)以更好地回收電(dian)(dian)廠余(yu)熱。

｜分布式供熱｜

在(zai)一些熱(re)力用戶相對分散的(de)地(di)(di)區，集中供(gong)(gong)熱(re)的(de)管路(lu)熱(re)損(sun)耗大(da)、供(gong)(gong)熱(re)效果不好，通過分散供(gong)(gong)熱(re)，可(ke)以有效地(di)(di)減(jian)少(shao)小型采暖鍋爐的(de)應用，控制空氣(qi)污染(ran)。

通(tong)過各種類(lei)型(xing)的熱泵(beng)技術替代小型(xing)采暖(nuan)鍋(guo)爐，一方(fang)面增加了本地電力需(xu)求(qiu)，可在供熱領(ling)域消納更(geng)多(duo)的可再(zai)生能(neng)源(yuan)電力（風(feng)電、光伏(fu)）；另一方(fang)面，以分(fen)布式(shi)(shi)熱泵(beng)作為(wei)熱電協同(tong)的關鍵性(xing)組(zu)件，結合分(fen)布式(shi)(shi)儲(chu)(chu)熱或儲(chu)(chu)能(neng)設(she)備，可以幫助分(fen)布式(shi)(shi)光伏(fu)和分(fen)散式(shi)(shi)風(feng)電更(geng)好(hao)地實現小范圍的能(neng)源(yuan)利用平衡(heng)。

通(tong)過在(zai)北方(fang)地(di)(di)區(qu)試驗，低溫(wen)空氣(qi)源熱(re)泵等熱(re)泵技(ji)(ji)術單位面(mian)積(ji)采暖電(dian)耗為18～40kWh/m2，與其他化石能(neng)源供熱(re)相(xiang)比，成本(ben)相(xiang)對較高(gao)。但考慮(lv)大(da)氣(qi)污染控(kong)制、散(san)煤替代(dai)等方(fang)面(mian)的制約因素(su)日(ri)益(yi)提(ti)高(gao)，淺層地(di)(di)溫(wen)能(neng)熱(re)泵技(ji)(ji)術、空氣(qi)源熱(re)泵技(ji)(ji)術已(yi)成為北方(fang)地(di)(di)區(qu)農村清潔供暖的重(zhong)要技(ji)(ji)術手段(duan)。

儲熱式電(dian)(dian)鍋(guo)爐將(jiang)用(yong)電(dian)(dian)低谷時段的(de)電(dian)(dian)力轉(zhuan)換為熱力，能有(you)效增加低谷時段的(de)電(dian)(dian)力消納能力，緩解電(dian)(dian)力系統(tong)中可再生(sheng)能源比例(li)不斷上升帶(dai)來的(de)挑戰。在棄風嚴重的(de)“三北”地區，電(dian)(dian)鍋(guo)爐供熱的(de)應(ying)用(yong)規模(mo)都在不斷增加，相關的(de)政策機制也在探索中。

張(zhang)家口市探索建立了“政(zheng)府(fu)、電(dian)(dian)(dian)網(wang)、發電(dian)(dian)(dian)企業、用戶”的(de)(de)四方(fang)協作機制(zhi)，通過(guo)政(zheng)府(fu)補(bu)貼、降(jiang)低電(dian)(dian)(dian)網(wang)輸配電(dian)(dian)(dian)價和利用用電(dian)(dian)(dian)低谷時段(duan)供(gong)暖的(de)(de)方(fang)式，實現用戶供(gong)暖電(dian)(dian)(dian)價為0.15元(yuan)/kWh左(zuo)右，2017年底前實現500萬m2的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)供(gong)暖。

｜熱電協同項目｜

2022年(nian)冬季奧(ao)運會(hui)的(de)(de)舉辦(ban)地崇禮，為實現“綠色低(di)碳奧(ao)運”的(de)(de)目標，通(tong)過熱電協同的(de)(de)理念，建立以清潔低(di)碳可再(zai)生(sheng)能源為基(ji)礎的(de)(de)電力和熱力系(xi)統。

規劃以(yi)比(bi)賽(sai)場館附近(jin)的風電(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)光伏發電(dian)(dian)(dian)(dian)作為奧運場館和(he)奧運村的主供電(dian)(dian)(dian)(dian)源，依托冀北(bei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網，實現(xian)高比(bi)例(li)可再(zai)生(sheng)能源的電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)利(li)用，滿足區域(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)負荷；依托熱泵等(deng)技(ji)術將可再(zai)生(sheng)能源電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)轉化為熱力(li)，同(tong)時利(li)用太陽能、地(di)熱等(deng)可再(zai)生(sheng)能源供熱技(ji)術，實現(xian)高比(bi)例(li)可再(zai)生(sheng)能源的熱力(li)利(li)用，滿足同(tong)等(deng)容量的熱力(li)負荷；在熱電(dian)(dian)(dian)(dian)協同(tong)系統中，電(dian)(dian)(dian)(dian)池儲能站、蓄熱鍋爐和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車充(chong)放電(dian)(dian)(dian)(dian)系統等(deng)靈活(huo)性技(ji)術，將對平衡電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)和(he)熱力(li)需求起(qi)到(dao)重(zhong)要的支(zhi)撐作用。

目前，大部分(fen)熱電協(xie)同技術的經(jing)濟(ji)性較差(cha)，一方(fang)面需(xu)要政(zheng)府出臺相應的激勵機(ji)制(zhi)和(he)補貼政(zheng)策(ce)，鼓勵可(ke)再生能(neng)源(yuan)對燃煤(mei)的替代；另一方(fang)面需(xu)要通過(guo)完(wan)善市(shi)場(chang)機(ji)制(zhi)，在(zai)市(shi)場(chang)交易中能(neng)夠體現熱電協(xie)同技術所帶(dai)來的系統靈活性的價值(zhi)。

注：本文節選論文《淺析可再生能源供熱與區域熱電協同》，作者韓雪、胡潤青，來自國家發展和改革委員會能源研究所。