气源紧张致“返煤”！电锅炉用不起！空气源热泵才是最佳路线
中国热泵展
推进北方地区冬季清洁取暖是中央提出的一项重要战略部署，重点推进京津冀及周边地区“2+26”城市的“煤改气”“煤改电”及可再生能源供暖工作，减少散煤供暖，对保障人民群众温暖过冬，改善大气环境具有重要现实意义。
气源紧张，导致改后仍“返煤”
12月7日，环保部发布《关于请做好散煤综合治理确保群众温暖过冬工作的函》的特急文件。该文件提出，凡属没有完工的项目或地方，继续沿用过去的燃煤取暖方式或其他替代方式。
由此前的“严厉禁煤，清洁取暖”到此番政策突然生变，源于近期天然气市场的异动，天然气不仅价高，而且供应短期内出现不小缺口。国家发改委数据显示，今年全国天然气消费量预计超过2300亿方，增量超过330亿方，同比增幅达到17%。根据三大石油公司上报数据，今年，全国天然气总缺口超过113亿方，2021年缺口超过300亿方，届时，用气高峰时段每天的缺口可能就达到2亿方。
“煤改气”的快速推进超出了预期。今年作为国家《大气污染防治行动计划》的目标年份，各地纷纷加大“煤改气”力度，提高清洁能源地位。为实现上述目标，北京、天津、石家庄等地就煤改气规定了量化指标，而地方政府煤改气的数量早已超过了量化指标。2017年，河北省下达的煤改气计划为居民煤改气180万户，锅炉煤改气4500蒸吨。但实际情况是居民煤改气预计完成260万户，锅炉改造11700蒸吨。
实拍华北农村煤改气，管线交错只等气来。（来源：中国青年网）
11月底，河北省决定启动全省天然气需求侧管理机制，11月28日零时起进入全省天然气供应Ⅱ级预警状态（橙色预警）。橙色预警为严重紧张状态预警，河北全省供需缺口达10%-20%，并对经济社会正常运行产生较大影响。
空气源热泵采暖是最佳选择
从设备的能源利用效率来说，热泵技术是能效最高的电采暖设备。热泵实质上是一种热量提升装置，热能是从环境中提取的，电能主要消耗在驱动压缩机的过程中，因此，热泵技术除了具有电热采暖的全部优点外，最大的优点是极大地提高了能效比，供暖季平均能效可达3倍以上。
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不同热泵的特点 |
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空气源 |
适应性最强，不受安装环境的限制，在-30℃~40℃均可安装使用，稳定制热 |
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污水源 |
受污水量限制，供热面积有限 |
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水源 |
需要打井并且进行回灌，容易造成地下水污染和水资源管理失控 |
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地源 |
虽然不影响地下水，但是打井多，占地面积大，建设投资大 |
近年来我国在此方向的技术进步迅速，通过新的压缩机技术、变频技术和新的系统形式，已经把空气源热泵的适用范围扩展到-20℃的低温环境。在-20℃下，几种空气源热泵的COP已经可以达到2，制热量也可达到标称工况的70%以上。而最新式的低温喷气增焓变频压缩机，则继续把空气源热泵的低温领域向着—30℃继续拓展！这就使得空气源热泵在绝大多数地区都可以作为高效的电-热转换方式，为建筑提供供暖热量。中国的空气源热泵技术目前处于国际领先地位。
但是因为空气源热泵的设备投资比较贵（设备贵，但是电力增容成本小的多，政府算总账的话还是要比投资直接电采暖要划算的多），费用上需要政府拿“大头”。参照北京、山西、天津、河北的补贴政策，这些地方对“煤改电”热源设备的补贴2万起步，采暖专项电都在0.1元~0.3元之间（新疆的采暖专项电价低至9分钱）。
据山东、河北多次多个大型工程的测算，空气源热泵集中供暖的项目总投资，一般在90-120元/平米，甚至更低。
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单个采暖季的供热成本（元/㎡）及适用条件 |
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锅炉 |
25 |
目前北方已经全面禁煤，减煤换煤。到2017年底，北京市、天津市、河北省和山东省要压减煤炭消费总量8300万吨。 |
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空气源热泵 |
16-22 |
几乎不受地质条件影响。新技术受气温影响较小，-25℃以上皆可正常制热，寒冷地区使用需电辅助加热。一套设备可常年供热和制冷。 |
*能源单价按标煤价660元/吨，居民电价按0.48元/度，不考虑现行采暖专项电费补贴。
从上表可以看出，如果是集中供暖的话，空气源热泵的供热成本每个供暖季在16-22元/㎡之间。比燃煤锅炉更低。
而户式采暖的话，按照100㎡的户型为例，补贴之前空气源热泵采暖的运行费用约为2800元，比烧煤要略高，但是考虑到清洁、干净、方便、卫生这些好处，这个费用还在可接受范围之内。但是补贴后应为2200元左右，比烧煤更便宜。
从可靠性上来看，壁挂炉采暖的可靠性受供气压力的影响，在燃气不足的地方使用受影响。而空气源热泵采暖只和供电电压有关，只要电压稳定，空气源热泵系统的稳定性和空调的稳定性一样，经受住考验。相对于之前城乡结合部和农村的电网，空气源热泵的电力增容费用很少。大家数家庭的电力需求在6kw以内。而且目前北方农村煤改空气源热泵，政府多主导采用变频机，机组的可靠性和适应性更强。
电力充裕且电价会越来越低
人们总是认为电厂排放严重，电能也不是清洁能源。其实不然。一是现在大型燃煤发电厂的生产过程中，大气污染物排放限值极其严格，电厂的排放限值已经达到了超低排放，也有人称之为近零排放；二是国家电网正在规划建设100万伏的特高压电网，送电距离达到1000公里，这意味着可以实现重点环保区域外送电；三是核能、水能、风能、太阳能和生物质能等清洁可再生能源发电，所占比重越来越高。所以电能是越来越清洁的能源，而且对于供热来说电能供热就是清洁能源。
随着我国电力建设快速发展，电力供应已经形成供大于求的状况。由于电力需求疲软，弃风电弃光电现象严重，电力消纳已经成为主要矛盾。热泵、地热能等电驱动提热技术和产品已经成熟，电能供热效率已经高于燃煤、燃气和燃油供热。
为大力发展电采暖，国家发展改革委制定了《关于北方地区清洁供暖价格政策的意见》，“适宜煤改电的地区，要通过完善峰谷分时制度和阶梯价格政策，创新电力交易模式，健全输配电价体系等方式，降低清洁供暖用电成本。”要求煤改电要降低电价，确保老百姓用得起！
直接电采暖不是清洁采暖
直接电热采暖是利用即通即热产品直接将电能转换为热能的供热形式。产品主要有发热电缆、电热膜、碳纤维、油汀、电锅炉等，其热效比（电能转换成热能的效率）不超过1。此类直接电采暖设备，虽然在使用过程中“环保无排放”，但是因为其能源效率极低，低过1:1（一份电能输入，不能产出1份热能），因此造成了对电能的极大浪费。
北京地区已经限制推广使用的蓄热式电暖气，而直接电采暖早已淘汰。
江亿院士曾在多个场合指出：“简单的电热热源增加了发电过程的污染排放和碳排放，绝不是清洁方式，只有发电能耗低于直接燃煤锅炉消耗，才能认为是减排”。对此，北京2017年已经明令：“为节约能耗和减少运行费用，禁止推广使用“直热式”电取暖设备，原则上不支持推广使用蓄能式电暖气。如果使用，首先要确保蓄热率达到75%，同时用户要签订不许反悔的承诺，并要确保居民不能因用电费用高而又重新使用燃煤。”
再有就是电网问题，供热耗能负荷巨大，季节不平衡。在农村推广，需要大规模增大电网供电容量，户容量要从目前的4~6KW提高到10KW（北京目前户均9KW），电力改造投资巨大。京津冀地区1500万农户，电供暖电力负荷1.5亿KW，已远超过这一地区的发电能力和电网供电能力。从北京的情况来，电力增容的费用比直接投资补贴空气源热泵采暖要更高。但是大量电网到了非采暖季又会闲置。
三是费用问题，直热型电暖器通电加热，断电就凉，要想保持室内恒温，就需要全天24小时开着。运行费用而且完全取决电价，远远高于传统供热方式。北京地区前几年推广过部分直接式电采暖，完全靠0.1元/度超低电价维持运行经济性。一旦电力补贴少则无实际使用价值。目前已经严令禁止。
直接电采暖费用太高，百姓烧不起
近两年，北京少量推广过蓄热式电采暖。希望利用晚上的谷电（1毛钱1度）来提供经济性。但是这种采暖方式在峰谷电差异不大的地区，则没有实际意义。但是，北方仍有大量地区，国家三令五申之下，目前仍然在执行高电价，十分不利于国家清洁采暖的推行。
以河南省为例，我们来分析一下推广直接电采暖的可能性。
河南自11月1日起全面推行的居民峰谷分时电价政策，实行供暖期阶梯电价政策。政策规定，每日22时至次日8时在分档电价的基础上每千瓦时降低0.12元，8时至22时在分档电价的基础上每千瓦时提高3分钱。
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阶梯分档 |
原居民阶梯电价 |
叠加居民峰谷后电价 |
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第一档 0.56元/度 |
高峰：0.59元/度 |
低谷：0.44元/度 |
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第二档 0.61元/度 |
高峰：0.64元/度 |
低谷：0.49元/度 |
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第三档 0.86元/度 |
高峰：0.89元/度 |
低谷：0.74元/度 |
可以结合北京前几年的民房采暖改造来算一笔账。以100㎡采暖面积的普通家庭为例，需配备至少8kw的热量来供热（需配备总功率不小于8kw的直接电采暖设备）。直热型电暖器通电加热，断电就凉，考虑到凌晨以后老百姓舍不得开电暖气，白天家里有时没人这两种情况，按每天16个小时需要通电加热。一个采暖季用电为8x16x120=15360度左右。
则按照河南的电价计算：假定高峰时段用电5360度、低谷时段用电10000度，按照居民峰谷分时电价执行，应交电费为：
高峰：5360×0.59=3162.4元；
低谷：10000×0.44=4400元；
合计3162.4+4400=7562.4元。
如果在采暖季提前或延后采暖，则费用更多。
如此“天价采暖”，考虑到之前老百姓烧煤取暖每年不到1600元的费用，则可以知道，在河南地区推行直接电采暖，就算是老百姓省着用，也是根本无法大面积展开的。也正因为直接电采暖完全没有节能性可言。
北京近两年少量推广蓄热式电暖气试点，后面也逐渐停掉了。从舒适度的角度来说，蓄热式电暖气的放热量难以控制，上午放热量高，傍晚电力高峰期需要再投入。室内舒适度差，靠近电暖气则暖，远离则冷。停掉供暖之后则室内温降太快。
总结：认清能源形势，以热泵为主
由以上分析可知，国家提倡“宜电则电，宜气则气”，按照规划到2019年，国家将实现全部北方地区的50%的清洁取暖率，到2021年，这个数字将达到70%！有关部门应该正确认识我国的能源现状，合理发展“煤改气”，不搞“大跃进”，不要给老百姓造成“煤禁了，气却没有来”的供暖困境。
同时，在“煤改电”推行中，吸取北京经过多年试点走出的技术路线，从“房屋保温”、“电力增容”、“热源补贴（有时含末端补贴）”、“电费补贴”四个方面算总账，认定以空气源热泵为主的科学路线方针，从而更完美的完成“减煤换煤，清洁空气”的行动计划！既要蓝天白云，又要温暖过冬！
引用资料
《四天三部委急出招缓解气荒专家建议加快油气体制改革》，新京报；
《河北省清洁能源供热专题调研报告》，河北省燃气供热管理办公室、河北省城镇供热协会；
《实现北方清洁供暖的途径》《实现北方清洁供暖的挑战》，江亿；
《北方重点城市超400万户清洁取暖》，CCTV新闻频道；
文中配图，由中广欧特斯和纽恩泰提供，特此致谢。