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專家解讀:為什么地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)受到政府如此重視?

返回列表 來(lái)源:莞佳熱能 閱讀次數(shù):94 發(fā)布日期:07-12 11:58


中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授江億在某期公開視頻中提出,為什么地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)受到政府的重視,成為煤改電的首選,綜合原因如下:

????治理霧霾,迫在眉睫

????現(xiàn)在全國(guó)上下都在抓節(jié)能減排、治理霧霾這個(gè)事,在這樣的大環(huán)境下地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)更顯出他的重要性,也是發(fā)展的大好機(jī)遇。政府、老百姓都在談霧霾,那么冬天的霧霾從哪來(lái)的?不得不說(shuō),老百姓冬季采暖燒煤、燒化石能源是產(chǎn)生霧霾的一個(gè)重要原因,冬季采暖那四個(gè)月也是霧霾出現(xiàn)的高峰期。所以,治理霧霾,減少冬天采暖燒煤、燒化石能源是一個(gè)很重要的途徑。另外,我們也不能僅僅只看燒多少煤,還要關(guān)注在哪燒、用什么方式燒,不同的方式燒煤排放的污染物可能會(huì)相差10!而農(nóng)村燒散煤的排放是最多的。

????比如說(shuō),現(xiàn)在北京郊區(qū)農(nóng)戶差不多200萬(wàn)戶,每年采暖季燒散煤不到400萬(wàn)噸,但每燒一噸煤排放的污染物是北京四大燃煤電廠燒一噸煤排放的12倍,四大電廠每年燒煤大概在500萬(wàn)噸,但排放的污染物卻只有郊區(qū)農(nóng)戶燒散煤排放的1/10不到,這也是四大電廠煤改氣后對(duì)霧霾問(wèn)題的解決起到的作用很小的原因。 而京津冀地區(qū)農(nóng)村散煤冬季的消耗量大概在1800萬(wàn)噸,產(chǎn)生的污染物是這一地區(qū)燃煤排放污染物的45%。霧霾都知道鋼廠等是燒煤大戶,但農(nóng)戶燒煤已經(jīng)占了燒煤排放的一小半了。所以,取消冬季土暖氣散煤,是治理霧霾的主要措施之一。

????用可再生能源供暖不行

????我們國(guó)家這幾年風(fēng)電、光電沒少發(fā)展,增加量是世界上最快的了,但卻產(chǎn)生了嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光的問(wèn)題。根據(jù)統(tǒng)計(jì),冬天風(fēng)電的棄風(fēng)量達(dá)到了20%~30%,而像新疆等地可能40%都不能上網(wǎng),而光電棄的更厲害,所以,不解決棄風(fēng)棄光的問(wèn)題,再發(fā)展可再生能源也是一個(gè)瓶頸。

????棄風(fēng)棄光,都說(shuō)是電網(wǎng)的輸送有問(wèn)題,不能上網(wǎng),事實(shí)上并不是輸送的問(wèn)題。我國(guó)建的特高壓的西電東輸、北電南輸工程很多都是世界第一的,主要問(wèn)題是供需之間矛盾不協(xié)調(diào),是需求側(cè)峰谷差,再加上風(fēng)電、光電受自然環(huán)境影響,和需求側(cè)不同步,導(dǎo)致巨大的供需矛盾不匹配。比如說(shuō),京津唐電網(wǎng)需求最大的時(shí)候要5200萬(wàn)千瓦,到了深夜只要3700千瓦,而我國(guó)最大風(fēng)電廠之一的壩上在夜里3點(diǎn)的時(shí)候發(fā)電量最大,450萬(wàn)千瓦,而這時(shí)候正是需求側(cè)電負(fù)荷需求最小的時(shí)候,火電都還用不完,而需求側(cè)最需要電的時(shí)候壩上發(fā)電量卻是最低。

????這種現(xiàn)象導(dǎo)致了嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象,因此要解決這個(gè)問(wèn)題必須要協(xié)調(diào)好供、需側(cè)之間的矛盾。而最好的調(diào)節(jié)方法就是用水電,但我國(guó)的水電資源都在西南,距離太遠(yuǎn),調(diào)節(jié)起來(lái)非常難。

????另外一個(gè)調(diào)節(jié)方法是天然氣,但我國(guó)天然氣資源緊缺,用來(lái)調(diào)峰的天然氣嚴(yán)重不足。所以,要解決我國(guó)可再生能源利用問(wèn)題,就要想出電的削峰填谷的方法來(lái)。

????根據(jù)我國(guó)現(xiàn)實(shí)狀況,一條可能的途徑就是在農(nóng)村“煤改電”,利用建筑物本身的熱慣性來(lái)蓄能,一方面用電力來(lái)供暖,另一方面利用房子的熱慣性直接為力電系統(tǒng)削峰填谷。

????也就是說(shuō),在風(fēng)電、光電充足,而電力負(fù)荷低谷時(shí),用電力供暖,當(dāng)風(fēng)電、光電不足,電力負(fù)荷達(dá)到高峰期時(shí),停止電力供暖,利用建筑本身的熱慣性維持室內(nèi)的熱狀態(tài)。這可能是協(xié)調(diào)供、需兩邊矛盾的一種可行方式,而且還可以一石三鳥:通過(guò)“煤改電”,來(lái)從源頭上治理霧霾;提高農(nóng)戶冬季室內(nèi)溫度,改善生活水平;緩解電力供需的峰谷差矛盾,促進(jìn)可再生電源的規(guī)模發(fā)展。

????煤改電,其實(shí)是煤改空氣源熱泵

????那么直接用電熱行不行呢?最近也有文件建議直接用電鍋爐、電熱膜、電熱纜等,行不行?答案是不行。

????首先,這樣是直接把高品位電力轉(zhuǎn)換為低品位熱量,能源轉(zhuǎn)會(huì)效率太低,不僅浪費(fèi)能源,同時(shí)我們知道電生產(chǎn)也是燒煤的,也會(huì)造成大量的污染,這都不是好事。

????其次,要在農(nóng)村采暖推廣直接電采暖,需要大規(guī)模增加農(nóng)村電網(wǎng)的供電容量,每一戶的容量要從目前的4~6KW增加到10KW以上,電網(wǎng)改造的投資巨大,至少也是100個(gè)億的規(guī)模。

????再次,京津冀地區(qū)有1500萬(wàn)散煤農(nóng)戶,直接用電采暖的話電力負(fù)荷高達(dá)1.5KW,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一地區(qū)的發(fā)電能力和電網(wǎng)供電能力。我們不能因?yàn)楝F(xiàn)在工業(yè)不景氣,就使勁讓農(nóng)戶去使用電采暖,如果直接電采暖真發(fā)展起來(lái)了,問(wèn)題會(huì)很多,我們必須立足在現(xiàn)有電網(wǎng)的供電能力和電源容量的基礎(chǔ)上去考慮問(wèn)題。

????另外,近年北京郊區(qū)的一些農(nóng)戶也嘗試用蓄熱式電暖氣,但效果不是很好。為什么?電暖氣蓄熱并不能緩慢地釋放,不好控制,老百姓希望白天出去干活時(shí),屋子里溫度不要那么高,能夠省點(diǎn),但不行,晚上蓄的那點(diǎn)熱,白天一直在釋放,等到傍晚和晚上需要用暖氣的時(shí)候,蓄的熱量已經(jīng)不能滿足房間的溫度了,又得重新開電,而這時(shí)候又是用電高峰期,電費(fèi)很貴。

????這種方式既不節(jié)約,也不能調(diào)峰,使用舒適度又差,結(jié)果只能靠1毛一度電的超低電價(jià)來(lái)維持運(yùn)行,而這1毛錢完全靠的是國(guó)家政府補(bǔ)貼實(shí)現(xiàn)的,電力公司怎么算都不夠成本,即使能幫著調(diào)峰也不是這個(gè)價(jià),所以完全靠政府補(bǔ)貼扛著去干的事總是不可持續(xù)的,也不可能會(huì)長(zhǎng)久。

????煤改電,絕對(duì)不是煤改電熱,而是用電來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣源熱泵,這可能是煤改電供暖的最佳方式。

????地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)采暖技術(shù)已成熟

????很多人說(shuō)地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)采暖的一些技術(shù)問(wèn)題不好解決,實(shí)際上經(jīng)過(guò)這幾年企業(yè)的研究,問(wèn)題都解決的差不多了。比如說(shuō)室外機(jī)結(jié)霜的問(wèn)題,那是江浙一帶、長(zhǎng)江流域的事,到了黃河以北地區(qū)冬季干燥,結(jié)霜已經(jīng)不再是主要問(wèn)題,而且現(xiàn)在可以通過(guò)有效的化霜措施來(lái)解決。

????還有說(shuō)室外溫度太低,空氣源熱泵產(chǎn)品不行。溫差大可以通過(guò)雙轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)等好些技術(shù),現(xiàn)在可以在-20℃下正常工作,并且能效還很好,COP可以到2.5以上。實(shí)際上現(xiàn)在各大檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室都是照著夏天制冷時(shí)的工況一條條檢測(cè)的,但在北方地區(qū)冬天使用比夏天重要的多,完全可以取消夏天的那些工況。

???地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)就是用來(lái)冬天供暖的,這樣來(lái)看好多矛盾都可以解決了,不然的話夏天要求小壓比,冬天要求大壓比,把壓縮機(jī)設(shè)置在兩者中間,怎么弄都不合適,為什么冰箱不用噴氣增焓?因?yàn)樗鸵粋€(gè)工況??諝庠礋岜弥灰芏觳膳?,很多毛病都沒了。

????還有說(shuō)室內(nèi)不舒服,上熱下冷,這又是被空調(diào)給影響了。因?yàn)榭照{(diào)希望從上面送冷風(fēng),所以設(shè)置成掛式的,如果只管冬天供暖,完全可以做成落地的風(fēng)盤,通過(guò)下送風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn),完全可以消除縱向梯度,甚至下熱上涼,人體感覺最舒適,還沒有吹風(fēng)感,還沒有冷凝水排水。

????今年北京最低溫達(dá)到了-20℃,這是多少年都沒有了的,但通過(guò)北京200多家農(nóng)戶使用落地風(fēng)盤的測(cè)試,每戶整個(gè)冬季用電量都在2500度左右,室內(nèi)溫度可以在15℃以上,室外溫度在10℃時(shí)COP還能在3以上,別說(shuō)按低價(jià)電算,就算按49的農(nóng)用電,也就1000多塊錢,跟燒煤采暖差不多。

????所以說(shuō),空氣源熱泵以后不要叫什么熱泵空調(diào)機(jī),直接叫熱泵供暖機(jī)或者熱泵熱風(fēng)機(jī),因?yàn)辄S河以北缺的是冬天的供熱,夏天制冷的需求并不是很大。

?????地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)可有效進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰

?????每臺(tái)地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)上還可以安裝直接接受電調(diào)控制中心命令的控制器,這個(gè)控制器也就幾十塊錢,安裝在空氣源熱泵機(jī)組里,然后可以通過(guò)手機(jī)通訊到村里,通過(guò)村里通訊電力載波到家家戶戶。這個(gè)控制器可以通過(guò)很遠(yuǎn)距離的電調(diào)中心直接把命令下到每個(gè)村的每臺(tái)機(jī)器那,使得空氣源熱泵在下面三種狀態(tài)之一運(yùn)行:1、強(qiáng)行開啟運(yùn)行;2、強(qiáng)行停止;3、自行控制,根據(jù)意愿調(diào)節(jié)。

????這個(gè)命令是統(tǒng)一在電調(diào)中心那下的,電調(diào)中心可以根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷峰谷變化和風(fēng)電狀況向各空氣源熱泵機(jī)組發(fā)出上述三個(gè)任意一個(gè)的命令,比如說(shuō)峰電時(shí)就強(qiáng)停,沒人用的時(shí)候就強(qiáng)開,一般情況下就放開隨便農(nóng)戶自己調(diào)節(jié),通過(guò)這樣的方式使空氣源熱泵按照電力調(diào)峰的需要運(yùn)行。

?????當(dāng)然,電力中心也不是隨便強(qiáng)開強(qiáng)停,電網(wǎng)公司要根據(jù)時(shí)間和功率對(duì)用戶進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,比如說(shuō)強(qiáng)開一個(gè)小時(shí)和強(qiáng)停一個(gè)小時(shí),每度電補(bǔ)貼2毛錢,讓用戶有償?shù)貐⑴c到電網(wǎng)調(diào)峰當(dāng)中去。

????這樣到底有什么樣的效果,我們通過(guò)京津唐電網(wǎng)做了一個(gè)仿真的案例。京津唐電網(wǎng)周邊農(nóng)戶有600萬(wàn)戶,總的空氣源熱泵裝機(jī)容量是1200萬(wàn)KW,建筑面積每戶為60㎡,為了維持京津唐電網(wǎng)對(duì)周邊農(nóng)戶的電力供應(yīng),需要188臺(tái)300MW的燃煤機(jī)組發(fā)電。電調(diào)中心每天每個(gè)時(shí)段根據(jù)電力負(fù)荷強(qiáng)開強(qiáng)停。12月份時(shí)農(nóng)戶室內(nèi)的溫度都在1821℃之間,1月份強(qiáng)開強(qiáng)關(guān)的時(shí)候多點(diǎn),農(nóng)戶家里的溫度也都在15℃以上,2、3月份同樣如此,因此基本不會(huì)影響到農(nóng)戶家里的供暖舒適度。

????電網(wǎng)在沒有空氣源熱泵時(shí),每天電負(fù)荷曲線都大幅度變化,需要靠火電來(lái)進(jìn)行調(diào)峰,一天里要來(lái)回折騰,高效電都在低效運(yùn)行?,F(xiàn)在這么一調(diào),天冷時(shí)發(fā)電機(jī)組要開都是連續(xù)多少天地開,運(yùn)行就比較高效,電負(fù)荷的曲線也成直的了。

????煤改電可少50%的燃煤排放量

在供暖初期,每天強(qiáng)開的時(shí)間為5.4小時(shí),強(qiáng)停的時(shí)間為1.8小時(shí),其余時(shí)間農(nóng)戶自己控制;在供暖中期時(shí),由于進(jìn)入嚴(yán)寒每天強(qiáng)開強(qiáng)停的時(shí)間多點(diǎn),平均每天強(qiáng)開6.2小時(shí),強(qiáng)停7.1小時(shí);而在采暖末期,強(qiáng)開的時(shí)間為4小時(shí),強(qiáng)停的時(shí)間為2.9小時(shí)。一個(gè)采暖季下來(lái),平均每戶強(qiáng)開強(qiáng)停的時(shí)間為8.9小時(shí)/天,其中強(qiáng)開3.7小時(shí)/天,強(qiáng)停5.2小時(shí)/天。整個(gè)冬季用平均每戶用電量為3839度,其中有2143度電是在強(qiáng)開狀態(tài)下使用的。

在使用空氣源熱泵調(diào)峰前,發(fā)電機(jī)組都是低負(fù)荷運(yùn)行,平均下來(lái)煤耗比較高,調(diào)峰后要么全部關(guān)掉,要么全力開啟,煤耗降低了,能效也就提上來(lái)了。通過(guò)表格可以看出,盡管使用空氣源熱泵調(diào)峰后用電量上升了231億度,但煤耗卻下降了936萬(wàn)噸,電廠全負(fù)荷運(yùn)行后,發(fā)電效率也提高了,每度電的煤耗從335克降到了326克。

圖片1.png

????這樣一來(lái),使得電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷變化問(wèn)題得到有效解決,風(fēng)電可以有效上網(wǎng),而且還可以進(jìn)一步替代部分煤電,燃煤電廠也不需要承擔(dān)調(diào)峰任務(wù),可以在全負(fù)荷下高效運(yùn)行或者完全停止,平均煤耗量下降了將近10克,這是個(gè)很大的數(shù)字了。

????另外,電廠只要多消耗636萬(wàn)噸煤,就可以在農(nóng)村減少散煤消耗1572萬(wàn)噸,實(shí)現(xiàn)節(jié)煤936萬(wàn)噸。由于農(nóng)村不用散煤了,而電廠燒煤發(fā)電比農(nóng)戶燒散煤的效率高的多,電廠發(fā)電的污染排放量要低得多,還可以減少燃煤50%的排放量。

再來(lái)算經(jīng)濟(jì)賬,農(nóng)戶土暖氣平均每個(gè)采暖季用煤2.6噸,在煤價(jià)比較低時(shí)也要1560元,而地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)每個(gè)采暖季用電為3839/戶,按5毛算也只要1919/戶,中間電力公司強(qiáng)開強(qiáng)停補(bǔ)償2/度,平均下來(lái)每個(gè)采暖季補(bǔ)償745/戶,實(shí)際上每戶采暖費(fèi)用只要1174元,比燒煤還要更低。

17年中國(guó)制冷展上,中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授江億教授也在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)表了名為《清潔供暖行動(dòng):熱泵產(chǎn)業(yè)難得的機(jī)遇》的演講。在演講中,他再一次重點(diǎn)提到了空氣能熱泵的重要性。

江億教授首先陳述了“兩會(huì)”中所提及的2017年政府工作報(bào)告的幾點(diǎn)內(nèi)容:

1.加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度,加快改善生態(tài)環(huán)境特別是空氣質(zhì)量。?

2.堅(jiān)決打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),解決二氧化硫、氮氧化物還有PM2.5的排放問(wèn)題。?

3.加快解決燃煤污染問(wèn)題,曲面實(shí)施散煤綜合治理,加快“以電代煤”、“以氣代煤”進(jìn)程。

圖片2.png

針對(duì)“兩會(huì)”中的指示,江億教授認(rèn)為:如果用“電熱”方式,將電轉(zhuǎn)化為熱,利用蓄熱方式來(lái)進(jìn)行電力調(diào)峰填谷,效率太低,對(duì)能源的浪費(fèi)比較嚴(yán)重,整體的成本比較高。采用效率較高,制熱能效比(COP)高于2.5以上的熱泵才是“煤改電”的合理方式。地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)是目前在用的多種供暖方式中使用條件最簡(jiǎn)單、最廣泛的方式。

從江億教授的發(fā)言中,我們不難看出他對(duì)供暖設(shè)備的效率有著非同一般的重視。而空氣能熱泵利用空氣制熱,供暖過(guò)程設(shè)備耗電少,是所有供暖設(shè)備中制熱效率名列前茅的設(shè)備。因此,熱泵自然受到極大地推崇。

2年“煤改電”的熱度不減,多個(gè)地區(qū)的供暖工程開始招標(biāo),其中有相當(dāng)大一部分項(xiàng)目需求的設(shè)備為空氣能熱泵。這無(wú)疑為地暖空調(diào)一體機(jī)(空氣源熱泵)的供暖開辟了更寬廣的市場(chǎng)。隨著國(guó)家對(duì)能源問(wèn)題的愈發(fā)重視,及空氣源熱泵本身舒適健康、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn),已成為很多家庭選購(gòu)的重點(diǎn)??諝庠礋岜檬袌?chǎng)還將繼續(xù)擴(kuò)大。

? ? 本文本文整理自中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授江億演講的2016年網(wǎng)絡(luò)公開視頻及17年中國(guó)制冷展會(huì)上發(fā)言。如有疑問(wèn),請(qǐng)撥打編輯電話:027-50757914





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