以清洁高效采暖技术推动我国电代煤高质量发展

导读:大力发展富余可再生能源匹配、分布式光伏、热泵等清洁高效采暖技术,实现我国散煤污染治理与能源体系碳减排并举。 在巴黎气候协定以及3060碳目标的重大挑战下,我国北方各省市...
  大力发展富余可再生能源匹配、分布式光伏、热泵等清洁高效采暖技术,实现我国散煤污染治理与能源体系碳减排并举。

  在“巴黎气候协定”以及“3060”碳目标的重大挑战下,我国北方各省市持续发布清洁采暖和电能替代政策,以抑制农村散煤大规模燃烧造成的污染物和碳排放。随着清洁采暖政策的推广实施,大规模直/蓄热式、空气源热泵、太阳能等电代煤设施接入电网、投入运行,显著抑制了散煤燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物和粉尘的低空排放,改善了我国空气质量。

  然而,目前我国以煤为基础的能源格局难以适应农村地区能源终端大幅提升的电气化水平,快速增长的采暖需求正在加剧我国电力系统的碳排放,一定程度影响了我国“碳中和”应对气候变化战略的推进实施。

  为此,来自清华大学、华北电力大学、重庆大学以及美国加州大学伯克利分校的科研团队开展了深入研究。据该团队调研,我国北方实施电代煤以推广直/蓄热式加热设施为主,持续快速增长的清洁采暖负荷将引起我国电网发电侧的额外碳排放,2015年电代煤政策造成我国北方16个省、区、直辖市额外排放1.0169-1.6289亿吨二氧化碳,大约相当于法国整个国家全年碳排放的1/3-1/2。2020年,电代煤政策导致的碳排放进一步加剧,据测算可能达到1.3003-1.9787亿吨,对中国甚至全球的气候变化产生一定影响。

  为释放电代煤政策对于污染治理与碳减排的双重价值,推动我国电代煤的高质量发展,大力发展清洁高效采暖技术手段,形成富余可再生能源匹配、分布式光伏、热泵等多轮驱动的清洁采暖体系具有重要意义。一方面,通过跨省区可再生能源交易,能够显著促进我国风、光、水等新能源消纳,并对冲电代煤的采暖负荷需求。2018年,山西省已开展了多达0.85亿度的可再生能源与电代煤直接交易。另一方面,在农村推广分布式光伏、热泵等高效率的采暖设施具有广阔前景,但也任重道远。即使在政府大力补贴电采暖的条件下,电采暖的年化投资和电费仍然居高不下,达到散煤的2-3倍。

  该研究工作以“探究中国电采暖政策与碳减排的权衡(Exploring the Trade-offs between Electric Heating Policy and Carbon Mitigation in China)”为题发表在《自然·通讯》(Nature Communications)。论文独立第一作者为清华大学电机系2014级直博生王剑晓(现于华北电力大学任教),通讯作者为电机系钟海旺副教授与美国加州大学伯克利分校丹尼尔·卡曼(Daniel Kammen)教授,其他合作者包括重庆大学杨知方研究员、清华大学地学系刘竹副教授、清华大学电机系夏清教授、康重庆教授等。该研究得到了国家自然科学基金、国家电网公司总部科技项目的支持。

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