张家口清洁能源供热应用技术探讨
近日，河北省张家口市与国网冀北电力有限公司合作建立的可再生能源电力交易平台公布首期交易结果。
近日，河北省张家口市与国网冀北电力有限公司合作建立的可再生能源电力交易平台公布首期交易结果：11月份，该市清洁能源供暖交易电量1930万千瓦时，22家可再生能源发电企业的30个风电项目中标，成交后的电供暖用户电价降至0.15元/千瓦时。这标志着张家口开启了国内可再生能源电力市场化交易先河，打破了清洁能源取代燃煤供暖成本居高不下的瓶颈。目前张家口市清洁能源供热发展迅速，落地项目较多，大多是电蓄热采暖，还有一部分是热泵技术，其应用技术方式主要有以下几种：清洁能源供热方式
（1）电锅炉+水蓄热系统
电锅炉+水蓄热系统是以电锅炉为热源，利用夜间低谷电能将水加热，并将热量储存在蓄热水箱中，白天峰电时段由储存在蓄热水箱中的高温水供热。这样不仅降低了运行成本，同时也提高了电网效率，起到了“移峰填谷”的作用。虽然“电锅炉+水蓄热系统”这种应用技术方式不排放有害气体，无污染，无噪音，但它存在蓄热水箱占用建筑面积大、保温效果较差、热效率低的缺点。
（2）电锅炉固体蓄热系统
固体蓄热系统是由锅炉内的电阻发热管将低谷时段的电能转化为热能，产生的热量被储存在固体蓄热材料中，再利用固体蓄热材料储存的热量将风机送入的空气加热后，通过机箱风道进入锅炉底部的热交换器内与水进行热量交换，被加热的循环水通过管网送至末端热用户，以此达到供热的目的。固体蓄热占地面积小，但对设备要求很高，需要设备、线路等具有一定的耐高温性。
（3）相变蓄热系统
相变蓄热就是潜热蓄热，利用相变材料（PCM）发生相变时吸收或放出热量来实现能量的储存。常用蓄热材料有石蜡、熔盐等，常见相变过程主要有固-液及固-固两种相变类型。对于固-液相变来说，具有以下特点：材料的固液相变潜热远大于其显热，因此可以用较小的体积储存较多的热量；蓄放热过程在很小的温度范围内进行；固-液相变过程中体积变化较小。所以，固-液相变是研究和实际中应用较多的相变蓄热方式。固-固相变的研究和应用也发展迅速，它是通过相变材料的晶体结构发生改变或固体结构进行有序-无序的转变而可逆地进行储、放热。其主要优点是体积变化小、相变过程中不出现液态情况、对容器要求低，但相关技术尚未成熟。
（4）分布式固体蓄热式电采暖装置
分布式固体蓄热式电采暖装置是利用低谷电对固体蓄热材料进行加热，在白天峰电时段关闭电加热装置，利用蓄热材料中的热量供热。其本身体积较小，可以灵活布置，而且既是热源又是末端；同时电采暖装置具备自动控制功能，可以实时调节各房间的温度，方便又灵活，但其出风口温度较高，存在安全隐患。
（5）热泵系统
热泵系统根据其低温热源主要分为空气源、土壤源和水源三种。空气源热泵系统利用空气中的热量作为低温热源；土壤源热泵系统利用土壤中的热量作为低温热源；水源热泵系统利用地下水中的热量作为低温热源，消耗少量高品位能源（电能），经过冷凝器或蒸发器进行热交换，再通过循环系统，将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、供暖或空调等用水需求。空气源热泵环保无污染，但是对于环境温度低于-10℃的地区其COP会降低；由于在张家口地区冬夏两季建筑冷热负荷不平衡，热负荷明显大于冷负荷需求，在地源热泵运行过程中需要考虑地下土壤的温度变化以及使用年限；水源热泵热源温度全年较为稳定，COP高，节水省地，但是对当地水资源有一定条件要求，且在运行过程中存在回灌的问题。
发展过程中存在的问题
（1）电力供应问题
目前张家口市清洁能源供热主要方式为电供热，各项目大部分都涉及到电力供应问题。由于电负荷增大，原有配电系统不能满足要求，需要对电力输送进行重新规划。这对于大面积的清洁能源集中供热工程来说，将面临较大规模的电力输送改造，消耗较多的人力、物力、财力。
（2）参数匹配问题
由于对工艺、技术及设备的要求不同，在清洁能源供热系统改造设计过程中，特别是集中式热源，供热参数与原供热参数会有所不同，这很容易导致热源与原管网、末端采暖装置的不匹配，从而影响供热效果。
（3）运行管理问题
清洁能源供热由于采用了新工艺、新设备、新技术，所以在系统运行管理过程中与传统的供热方式有所不同。传统的集中供热属于粗放型供热，在管网运行管理过程中大多采用大流量小温差的方式运行，而清洁能源供热在运行过程中需要做到精细化运行管理，以避免浪费。
（4）设备生产、调试和安装问题
随着清洁能源供热的快速发展，各种设备生产厂家大量涌现，各种新设备、新产品大量生产。由于缺乏相关设备的行业规范和标准，加上监管部门监管不力，导致诸多设备、产品存在一定的质量问题；同时一些施工人员对新工艺不熟悉，在施工过程中设备安装不当，导致系统运行不合理，影响了系统使用寿命。
（5）清洁能源供热项目投资问题
目前在张家口市出台的文件中，政府规定对采用清洁能源供热的工程没有设备补贴，只享受低谷电0.15元/度的政策。对于每个工程来说，供货商均会根据工程内容给出一个投资或者运行费用标准，总体来看是投资比较合适，且运行费不高。但实际情况是作为一个工程，投资内容不仅仅包含设备投资和安装成本，还包括税金、人工、设计、咨询、监理等其他内容，各项成本加在一起导致了最后总投资金额比较大。
建议
（1）针对清洁能源供热项目的电力供应问题，政府应当积极协调各部门的工作，落实电力敷设，保证清洁能源供热的顺利实施。
（2）在清洁能源供热改造设计过程中，尤其是集中式热源，一些供热参数要与传统热电联产供热参数有所区别，根据项目的实际运行情况进行设计计算，并对末端装置进行部分改造，避免热源与末端采暖装置出现匹配不当的问题。
（3）清洁能源供热在运行过程中，应该做到精细化调节和管理，应用新工艺、新技术。在供热过程中，依据用户需多少，给多少的原则进行设计调节，避免资源浪费。
（4）随着清洁能源供热新设备、新产品的研发和生产，希望有关部门对新设备制定相关规范和标准，让市场规范化，进而生产质量过关的产品。同时监管部门应加强监管力度、加强施工人员对新设备的认识，保证按照设计人员的设计严格施工。
（5）清洁能源供热项目的前期投资一般较大，资金问题一直是阻碍清洁能源供热发展的难题，建议政府制定相关清洁能源供热项目资金补助政策，对供热基础设施配套费标准进行调整。把清洁能源供热项目的成本降下来，促进清洁能源供热发展。
张家口地区清洁能源资源丰富，尤其是风电、太阳能利用规模和技术水平居全国前列。其中在供热行业，利用电采暖这种清洁能源供热的方式，有效地避免了弃风弃光现象，并且还可以就地消纳电能。清洁能源供热既能得到不错的供热效果，又能获得良好的环境效益和经济效益，同时符合国家的政策导向，我们应该大力推进和发展。虽然清洁能源供热在实施中存在一些问题，但是相信通过政府、企业、设备厂家、用户、施工人员和监管人员的共同努力，张家口清洁能源供热会得到快速、科学、合理的发展。目前张家口面临三大机遇：冬奥会、京津冀协同发展、可再生能源示范区。希望张家口能够抓住机遇，快速发展清洁能源供热，同时也为其他城市推进清洁能源供热提供经验。
