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江億院士：“煤改電”謹防電暖氣高能低用，空氣源熱泵大有可為
編者按：3月下旬，北方地區將陸續結束供暖。因首次大規模集中推行清潔取暖工程，這個供暖季受到了輿論的更多關注與熱議。
一邊關系著百姓溫暖過冬，一邊是大氣污染治理的重點所在——在2017年完成氣電代煤578萬戶、削減上千萬噸煤炭的基礎上，改造仍在繼續。到2021年，北方地區清潔取暖率要達70%，替代散煤1.5億噸，并力爭用5年時間，基本實現霧霾嚴重城市化地區的散煤供暖清潔化。
目標確定，如何按期完成?從已落實改造的地區，可汲取哪些經驗教訓?什么才是真正可持續的清潔取暖路徑?帶著這些問題，本報記者專訪了中國工程院院士、國家能源專家咨詢委員會委員、國家氣候變化專家委員會成員江億。
方向正確，關鍵是控制排放總量
中國能源報：2017-2018年采暖季，北方地區集中推行清潔取暖，為治理霧霾作出了貢獻，但期間也出現了不少爭議。您怎么看這些現象?
江億：隨著我國城鎮化飛速發展，北方地區采暖需求也在變化，主要從20年前解決室溫低、投訴多、熱費上繳率低等民生問題，轉變為滿足降低耗能、減少排放等生態文明發展的新要求。
尤其在人口眾多的北方農村，盡管戶均采暖耗煤量超過城市居民采暖能耗，但冬季室溫大多只在10-16攝氏度，難以滿足基本舒適性要求。大量散煤低效燃燒還導致冬季霧霾頻發，成為主要污染源之一。
推行清潔取暖，能夠在全面滿足北方地區冬季供暖需求的同時，大幅降低污染物排放，進而有效減少因城鄉供暖導致的化石能源消耗和碳排放總量。無疑，北方地區推行清潔取暖的方向總體正確。
以北京為例，京郊200萬用戶每年用煤不到400萬噸，每噸散煤排放的可吸入顆粒物，卻相當于四大燃煤電廠停運前燃燒一噸煤所排放可吸入顆粒物的10倍。這也是為何四大電廠實行“煤改氣”后，減煤量遠大于農村散煤治理，治霾效果卻不如后者明顯，從側面印證了推行清潔取暖的必要性。
中國能源報：方向既然正確，出現矛盾與爭議的原因何在?
江億：我認為，問題主要出在技術路線上。減排不等于煤炭“一刀切”，關鍵是控制排放總量。而解決采暖的第一件事，應是讓房屋保溫。
房屋穿上“棉襖”，再提供一點熱量，便可獲得溫暖的室內環境。但若屋子保溫效果差，送入再多熱量也很難暖和。例如，即便在最冷天氣，北京城市建筑所需的熱量每平方米也只要約40瓦。但我們在河南農村調研發現，室外溫度雖高于北京，每平方米農房所需的供熱能力卻在80瓦左右。
這是因為，北京前幾年已通過節能改造完成大部分建筑保溫，對推廣清潔取暖作用很大。而有些地區就事論事，眼睛只盯在采暖方式上，忽視了房屋保溫，投入大量費用，效果卻不盡如人意。
其次是采暖方式。去年，不少地方大力推廣“煤改氣”。北方冬季采暖的城鄉建筑面積超過200億平方米，如按每平方米需10立方米燃氣計算，總量為2000億立方米。我國去年自產加進口的天然氣總量約2200億立方米，用于炊事、家用熱水及部分發電和工業等多個領域，且不易找到其他方式替代。因此，全面推廣天然氣采暖恐怕不現實。
因地制宜，謹防“高能低用”現象
中國能源報：那么，北方農村和集中供熱系統無法到達的城鄉結合部，您認為可采用哪些技術路線?
江億：一個地區采用什么樣的供暖方式，主要取決于3個因素，即能源種類、氣候特點和生活習慣。重要的是，根據當地環境容量、能源資源狀況，因地制宜選擇可持續、可負擔的清潔取暖方式。
在吉林、內蒙古、河南等北方重要的農林產區，生物質資源豐富。大量秸稈、枝條等農林廢棄殘余物燃燒，是目前秋季大氣污染的主要來源之一，但同時，它們也可成為寶貴的清潔熱源。
例如，秸稈枝條屬零碳的生物質能源，只要解決其儲藏和清潔燃燒問題，就可用作清潔取暖燃料。目前已有成熟技術將秸稈枝條壓縮成顆粒，儲藏非常方便，壓縮顆粒用于取暖、炊事等，基本可達到天然氣燃燒的排放標準。我認為，每個村都可配備這樣一套設備，便于農民就地進行加工。
在沒有足夠生物質能的地區，則可依靠電力供熱，也就是“煤改電”。但需注意，“煤改電”不是簡單使用電熱鍋爐、蓄熱式電暖氣、電熱膜、電熱纜等電熱裝置。這些直接電熱的方式，看似滿足了供熱需求，據說還可在負荷低谷期把多余電力轉化為熱量，成為清潔供暖的有效途徑，實際卻是典型的“高能低用”。
現階段，我國70%的電力仍通過煤電產生，而3份煤才能出1份熱。電熱轉換效率不足40%，這就意味著，約60%的能源在電熱轉換中被白白浪費。同時，這些低效率采用電熱的方式，反而增加了燃煤消耗，進而加劇污染排放。“煤改電”絕不等于“煤改電熱”。
宜電則電，空氣源熱泵大有可為
中國能源報：為避免“高能低用”，北方地區如何依靠電力供暖?
江億：可采用電動空氣源熱泵，由一個室內機、一個室外機組成，利用電力作為驅動力做功，從室外空氣中取熱，把熱量提至適合采暖的溫度，再釋放到室內。由此，消耗1度電可產生3度甚至更多熱量，效率遠高于直接電熱方式。
在技術層面，空氣源熱泵應用難點主要有兩個：一是室外機易結霜，化霜困難影響運行;二是室外溫度降至零下十幾度后，影響有效產熱。對此，我國現已實現突破，即便在零下25攝氏度，也可保證設備正常運轉。可以說，我國的空氣源熱泵技術達到世界領先水平，應用上不存在障礙。
中國能源報：使用空氣源熱泵，采暖效果如何?
江億：熱泵技術中，最適合農村采暖的應是空氣源熱泵熱風機，其在保證舒適性的同時，可實現“快啟快停”。
因居住相對分散、房屋密度低，且按照農村居住習慣，不少家庭并非每間屋子都有人長期居住。使用空氣源熱泵熱風機，可實現哪間房有人就開哪間，無人時則關閉，避免浪費電力。
以北京郊區部分農宅的實際使用為例，每戶一冬用電2000-4000度，即使按農用電標準計算，沒有優惠電價，電費也只在1000-2000元，與此前使用燃煤供暖花費相當，并未增加經濟負擔。
同時，空氣源熱泵熱風機還可按照“需求側響應”的方式，承擔起調峰任務。比如，電力部門通過互聯網技術統一調度，當電力負荷處于峰值期間，分片停止一部分熱風機來減少用電負荷。
由于建筑的熱慣性，連續停止3個小時，屋內最多下降2攝氏度，人體幾乎感覺不到，不會對供熱造成太大影響。當電力負荷處于低谷時，又可分片運行一部分熱風機來增加電力負載。同理，連續運行3小時，屋內最多升高2攝氏度，也不會對舒適性影響太大。
這樣一來，空氣源熱泵就成了一個“虛擬電廠”，在實現農村清潔供暖的同時，為破解電力系統難題找到新途徑。如果在政策層面加以支持，農民還能從電力削峰填谷中獲得電費回報，間接減輕清潔取暖可能帶來的經濟成本。