煤改电背景下可再生能源可持续利用探讨王一超--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

煤改电背景下可再生能源可持续利用探讨王一超

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：王一超

[导读] 摘要：当前，我国正推行煤改电政策，向可再生能源要蓝天白云，并发起新的一轮推进并实施空气能热泵采暖供热。

        国网山西省电力公司平定县供电公司山西省阳泉市平定县 045200
        摘要：当前，我国正推行煤改电政策，向可再生能源要蓝天白云，并发起新的一轮推进并实施空气能热泵采暖供热。虽方向正确，但可持续性值得深思。现有技术空气能热泵耗能高，运行费用比燃煤、燃气高出许多，一旦政府补贴削弱，空气能热泵将会堆积起来，如同电动汽车补贴减少之后，电动汽车堆积如山一样。基于此，本文对煤改电背景下可再生能源可持续利用进行深入探讨，以供参考。
        关键词：煤改电；可再生能源；可持续利用
        引言
        北方清洁取暖作为国家重大部署，对提升人民群众生活质量、治理大气污染具有重要意义。为落实国家部署，减少冬季燃煤污染、改善空气质量，我国北方城市自2016年开始大范围开展清洁供暖改造工作，“煤改电”是其中重要工作之一。“煤改电”是指利用电力取代煤炭，使用电锅炉、热泵等电采暖方式向用户供暖，对于治污染、保民生、促发展具有重大意义。
        1“煤改”对能源与环境的意义
        清洁供暖一头是人民群众的温暖，一头是蓝天白云。在我国北方，冬季供暖是头等大事之一，加快散煤治理，调整能源结构，推进我国北方地区清洁供暖是满足人民日益增长的美好生活需要的民心工程。此消彼长，以可再生能源填补散煤等化石能源用能空缺，为供暖方式转型提供多样热源选择，无论是源头还是末端，“煤改清洁能源”项目逐步实现整个供暖系统的清洁高效。暖通行业作为与能源、环境、人们生产生活密切相关的产业，在经济能源协调、循环发展生态体系建设中占有重要比例。就“煤改电”在能源转型方面的作用而言，“电采暖助力电力系统发展，可解决热电比在供给侧和消费侧之间的不匹配问题，改善电网灵活性，应对电源侧和负荷侧峰谷差变化。但发展可再生电源不是初心，替代化石能源才是最主要的目标。”以空气源热泵技术设备为“工具”的“煤改电”，不仅让空气能这项清洁能源逐步进入可再生能源的大家庭，更让电能成为热泵的动力来源，解决可再生电力发展中出现的弃风弃光现象，破解可再生能源瓶颈。曾有业内人士预测，以绿色发展为内涵的高质量经济发展，必将引发一场能源生产革命。其中绿色电力是实现能源生产与消费革命的重要组成部分之一。
        2煤改电下可再生能源分析
        我国北方冬季采暖供热以燃煤为主，由于燃煤锅炉排放粉尘和二氧化硫，导致大气PM2.5超标，严重污染大气，频发严重雾霾天气。为了缓解城市大气雾霾，中国政府出台各种解决办法，并实施煤改气策略应对日益严重的大气雾霾。然而，大面积实施煤改气，并关停燃煤污染严重的企业，将燃煤锅炉改造成为燃烧天然气的锅炉，导致一时间各行各业乃至家庭采暖全都争先恐后地使用天然气，出现天然气出现供大于求的局面。发展至今，又推行空气能热泵采暖供热，向空气要可再生能源，实现蓝天白云计划。由于有财政补贴，空气能热泵成为实施煤改电的主产品，其属于空气可再生能源利用技术和产品，早期被称作分体热泵空调。其实早在20年前分体热泵空调就已经得到了应用，但由于运行耗电量大、运行费用高，无法得到大面积推广。虽然近几年有了一定的技术进步，但冬季严寒地区采暖供热的费用仍然较高，和燃煤和天然气的低运行费用相比，没有实质性进步。因此，一旦政府取消财政补贴，空气能热泵采暖供热能否持续发展，值得我们深思。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        3改电背景下可再生能源可持续利用探讨
        3.1空气能热泵高能耗的机理以及冬季采暖供热分析
        空气能热泵由一个室外机和一个室内机构成室外机内配置由制冷压缩机、风机、四通换向阀、膨胀阀和室外空气换热器构成；室内机由风机、室内空气换热器以及电控器件组成。空气能热泵存在一个普遍性的弊病，即室外空气换热器采用的是蛇形铜管外套铝翅片式的空气表面式冷却器，简称表冷器。冬季制热运行时，表冷器作为蒸发器使用，用以提取空气热量。为了有效提取空气能量，需要控制表冷器的蒸发温度常常低于环境温度-10~-20℃。假如室外平均气温为-10℃，那么蒸发温度大约在-20℃以下，也就是说空气能热泵冬季制热工况下，制冷循环回路是在-20℃下运行的。通过制冷压缩机性能检索，蒸发温度为-20℃时，压缩机的制热能效比COP值小，导致空气能热泵冬季采暖效率非常低。通俗讲就是制热运行时耗电量虽比高气温稍减少，但制热量却显著降低，即COP值很小，也就是平时感觉冬季分体空调采暖吹不出多少热风，基本是靠内部电加热吹出热风。其次冬季空气含有一定的水分，因此，空气掠过表冷器时，表冷器表面会结霜。众所周知，霜层热阻非常大，所以空气热量受到霜层的阻碍，很难传入表冷器内制冷剂之中。且霜层越积越厚，当时空气热量无法传递给表冷器内部制冷剂，就要通过四通换向阀化霜，将室内热量经四通换向阀倒至室外机的表冷器，用室内大量热能去融化室外表冷器外面的霜层，这就是家用热泵式分体空调运行1h左右后，室内机便停止工作，将室内热量倒向室外机，利用压缩热量向室外表冷器化霜的缘故。空调器在化霜时，将室内热量倒换给室外表冷器后，室内吹出冷风，导致冬季空气能热泵制热运行化霜产生忽冷忽热的感觉以及热能损失。冬季制热运行能效比低下和化霜时热能损失，造成了空气能热泵采暖供热运行费用高昂。夏季制冷空调运行时，室外表冷器通过四通换向阀将其转换为冷凝器，由于室外空气酷热，造成冷凝温度升高，导致制冷压缩机排气压力增大，功耗增加，致使空气能热泵夏季制冷空调运行费用远远高于水冷却式空调。综上，空气能热泵冬季制热运行由于结霜导致采暖供热运行费用不尽人意；夏季制冷空调运行由于冷凝温度升高，远不如水冷空调运行费用低廉。
        3.2江河湖水源热泵采暖分析
        进一步拓展可再生能源利用空间，政府应该号召向江、河、湖、海水提取可再生能源，鼓励广大科技人员研发江河湖海水源热泵技术和产品。在冰层下面的流水无论环境气温有多低，其水温依然在0℃以上，一般在2~5℃之间，对水源热泵而言则是非常好的热源水。海水是取之不尽用之不竭的低温水源，在中国北方冬季无论气温多么低，但冰层下面的海水、河水依然平均在2℃以上，这个温度虽然比上述地源热泵所提取的土壤地温低，但远比空气能热泵-20℃高，其能效比正好界于空气能热泵与水、地源热泵之间。因此，应该大力发展江河湖海水源热泵。特别是我国东三省冬季气温都在-20~-30℃，如果应用空气能热泵采暖供热，制热效率将大幅提高。东北三省的江、河与海水资源非常丰富，因此，中国北方应该大力开发利用江河湖海水可再生能源。因为每个省都有极丰富的河流和江域，应用江河湖水源热泵采暖效率远远高于空气能热泵。
        结束语
        综上所述，江河湖海水水源热泵相比空气能热泵有着得天独厚的水温优势，应该受到政府相关部门的关注。在大力推广应用空气能热泵的同时，应综合考虑江河湖海水源热泵的开发与利用，因为水源热泵只需要江河湖海水的循环量，提取水中低温热能，并不消耗水资源，促进可再生能源的开发利用，具有重大的意义。
        参考文献：
        [1]程博.提高能效开发利用可再生能源促进经济社会可持续发展[J].现代经济信息，2017（11）：360.
        [2]崔琳，吴姗姗，栾富刚，等.可再生能源利用对海岛可持续发展的贡献与问题思考[J].海洋开发与管理，2016，33（增刊2）：34-41.
        [3]陈小龙.多能互补与可再生能源规模化利用[C].浙江省能源研究会、浙江浙能技术研究院.以供给侧结构性改革引领能源转型与创新：第十三届长三角能源论坛论文集，2016：119-124.