吴彦延-双碳背景下我国城市供热发展思路.pdf

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1、双碳背景下中国城镇供热发展路径吴彦廷 清华大学建筑节能研究中心2024年4月22日供暖减碳潜力巨大北方供暖仍主要依靠化石能源供热碳中和是能源系统实现碳中和的关键内容化石能源供热占比85.8%城市能源碳中和的核心是电和热的零碳化3电力碳中和建设以可再生能源发电为主新型电力系统核心问题是如何解决供需不平衡可再生能源发电具有随机性和波动性，电力供需不平衡4短期不平衡白天风光多，晚上少长期不平衡夏季水电光电多、冬季水电光电少01000020000300004000050000600007000080000900001000000246810121416182022电负荷（kW）时间（小时）电力供需不平

2、衡短期不平衡依靠柔性用电、储电等解决用户侧储电池，例如光储直柔电网侧抽水蓄能501000020000300004000050000600007000080000900001000000246810121416182022电负荷（kW）时间（小时）电力供需不平衡中长期呢？对于电网和用户都是难点电网负荷的“鹰”，如何解决6火电季节性调峰7火电+CCS风光电调峰储氢orP2X成本对比155火电是最经济的季节性调峰方式供暖零碳化途径电热泵空气源、水源、地源热泵等电网的电从哪里来全国用电紧张，各地建设火电厂能否保证是可再生能源电力？8燃煤电厂燃气锅炉供暖供暖变电站电热泵供暖供暖是否可再生能源电？电网电网

3、供暖用电主要来自于火电电供热进一步推高冬季用电量，季节性电力缺口需要靠火电满足电热泵供热的边际成本投资电热泵供暖系统投资4800元/kW热网投资2700元/kW运行费热泵COP：34热网COP：68输配电网3000元/kW（热）热泵300元/kW(热)热网2000元/kW(热)电热泵投资火电厂1500元/kW（热）火电厂700元/kW(热)热网投资电供热碳排放不低单位热量排碳量热泵 1/3*0.75=0.25 kg/kW.h(热)天然气锅炉 1/0.9*/10*1.9=0.21kg/kW.h(热)燃煤热电联产 1/6*0.75=0.125 kg/kW.h(热)热泵COP3电厂 40%热网COP

4、6热电联产40%燃气锅炉90%煤热煤热热天然气国外的供暖低碳发展路径西方国家电采暖，加重电力系统负担纽约市研究了若70%的建筑全部采用电供暖方式，则冬季的用电负荷将是现状的2倍，需要对城市电力系统进行大规模的扩容北欧具备条件的城市采用多能源的集中供热系统来实现12德国、英国等也在新建区域采用集中供暖模式亚琛大学零碳供暖供冷规划德国尤利西零碳示范园工业余热的潜力分析建筑及非流程工业150以下的用热需求130亿GJ低品位余热200亿GJ完全可以满足用热需求13余热资源200亿GJ完全能满足130亿GJ的用热需求集中热网是宝贵的资源充分利用已有的热网基础设施，低成本地输送各类余热14电厂余热城市热网

5、工业余热污水余热我国是集中供热为主的国家，拥有完善的集中供热管网截至2020年底，我国集中供热管线总长度约为50.7万公里大中小城市、城镇均有较为完备的集中供热网33.743.846.850.70.010.020.030.040.050.060.02017201820192020供热管道长度（万公里）余热温度：3060时间规律：取决于产品生产需求采暖温度：45/35(地暖)或60/45(散热器)时间规律：季节性需求、昼夜不稳定热网温度：120/20距离远，甚至跨地区、跨省，高差大余热产生、热网输送、需求之间温度不匹配 温度变换器吸收式换热余热产生的波动和供热需求变化之间时间不匹配 大规模储热技

6、术余热远离热负荷，供需之间空间不匹配 长输供热技术低品位余热利用存在三个难题15低品位余热供暖的难题解决空间不匹配长输供热技术余热源大多远离城市负荷区，如何安全经济地长距离输热？大温差长输供热技术与燃气供热相比，经济供热距离为200km供回水温差扩大至110，比传统热网增加供热能力60%以上，大幅降低热量输送成本降低回水温度提高余热回收系统效率，降低热量成本16解决空间不匹配长输供热技术沿海核电和火电水热同送技术用单根长输管线输送热淡水，水和热量同时输送，省去了回水管道，大幅节约输送成本水热同送输热成本相比传统长输供热低40%不考虑输水成本，水热同送经济供热半径与燃煤相比为50km，与燃气相比