供热行业碳中和路径：电热泵技术与新能源协同降碳策略

供热是碳排放大户，也是碳达峰碳中和的难点。如何降低供热行业碳排放，是从业人员重点关注方向。

节能是重要的降碳手段，通过回收余热供暖、提高热网管理水平降低热负荷、提高建筑保温性能等多种方式，能够有效降低碳排放。但是，传统供热仍以常规能源为主，基础碳排放非常大，仅靠节能无法实现供热行业碳中和。

随着新能源的快速发展，电力社会进程也在加快。使用清洁电力供暖，成为很多人心目中降低供热碳排放的首选技术。

电力采暖并不是使用电锅炉等直接转换方式，而是使用电能驱动压缩式热泵，吸收低品位余热、地表水热量、土壤热量、空气热量等，实现低电耗供暖。电热泵采暖中，低品位热量占比一半以上，且温度越高占比越多，其余热量由电力补充。

这种方式如果使用绿色电力驱动，就是真正的零碳供暖。然而，这种结论正确吗？

上图是北方地区典型的用电量和新能源发电量全年曲线图，横坐标是天数。紫色曲线代表用电量，橙色曲线是新能源发电量。

紫色曲线的形状像一只展翅的鹰，所以叫它“鹰形曲线”。其中，两端高高扬起的“鹰翅”部分，是冬季用电量，主要是进行“煤改电”带来的负荷峰值；中间“鹰头”部分是夏季用电量，是由空调冷负荷带来的。

新能源发电量符合北方的特点：冬季阳光照度不够，发电量偏低；夏季雨水多，且大风天气少，光电和风电也较低；春秋两季晴朗天气多且多风，新能源发电量较多。

这就形成了供需不平衡。冬夏两季的用电量需求大，但新能源电力不足，需要电厂补充；春秋两季新能源发电量多，出现了很多“弃风弃光”现象。

因此，虽然经常听说“弃风弃光”的说法，但并不是发生在冬季。冬季本就需要靠电厂发电来弥补新能源发电量缺口。如果再大规模采用电热泵采暖，提高用电量，新增电量必然由电厂承担，存在大量碳排放，因此冬季的电热泵采暖并不算零碳供热技术。

如果为了冬季电采暖再提高新能源发电的装机容量，也是事倍功半的方式。以光伏发电为例，在全年运行的情况下，发电成本已经降低到0.4元/kWh；如果年利用小时数降低到1/10（由于冬季发电效率低，利用小时数大幅度降低），发电成本飙升至4元/kWh，已经是供热无法承受的“绿电”价格了。

在这种情况下，如何实现供热领域的低碳甚至零碳化？

首先，合理使用电热泵供暖技术。电热泵在很多场景具备巨大的先进性，比如农村分散供暖，采用空气源热泵就非常合理。

其次，采用电供热综合管理技术。由于绝大多数建筑都存在较大的热惯性，连续供热并不是必需的，具备短时间间歇供热的可能。而新能源发电量的不稳定与电厂最低发电负荷之间存在较大冲突，每天都有多个谷电时期，谷电期间的电量可以认为是绿色电力。利用谷电供暖，能够大幅度降低碳排放。这种管理无法靠用户实施，需要进行区域或城市级供热用电集中管理。

第三，进行长短时储能，进行热电协同。在供热领域，储热成本远低于储电成本。在非采暖季，利用季节性谷电回收余热，产生高温热水储存起来，采暖季应用；采暖季，利用日间谷电回收余热并储存，峰电期供出，减少供热用汽，提高电厂发电收益。这些措施，既减少供热碳排放，又降低供热成本，还可以提高热电厂收入，一举多得。不过，进行热水跨季节储热，需要大容积水体降低长时散热率，对场地要求较高，需要足够的空间。