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我国供暖状况与解决方案ChinaHeatingsituationandsolution东北大学信息科学与工程学院博士生导师教授赵海博士内容概要一、发展清洁能源背景与意义二、能源结构调整三、供暖发展与亟待解决问题四、中联集团供暖整体解决方案五、市场分析、经济效益与社会效益六、集成储能系统的智能电网新革命一、发展清洁能源背景与意义一、发展清洁能源背景与意义我国是目前世界上最大的煤炭资源生产和消费国，能源的不合理利用造成了大气污染。一、发展清洁能源背景与意义电力10.37%外购热力12.22%液化石油气0.59%煤69.79%液化天然气0.79%柴油2.22%汽油4.02%一、发展清洁能源背景与意义一次能源煤炭70其他30供热65发电35一、发展清洁能源背景与意义2012年中国燃煤耗总量单位20112012总煤耗（当）量吨2,515,831,0402,676,571,040总煤耗（原煤）量吨3,522,093,0143,747,124,514煤耗占全球总量48.52%50.22%中国煤耗增长率9.39%6.39%一、发展清洁能源背景与意义561242280709.3305.5354.2953.3410.7476.1二氧化碳烟尘氮氧化物污染物排放量预测（单位：万吨）2011年2015年2020年一、发展清洁能源背景与意义一、发展清洁能源背景与意义2013年1月，中国大陆持续大规模雾霾天气，雾霾覆盖范围涉及17各省、市、自治区1/4国土面积，影响人口约6亿。一、发展清洁能源背景与意义中国《气候变化绿皮书》分析雾霾天气主要原因：热点排放、工业（重化工生产尤甚）、汽车尾气、冬季供暖、居民生活以及地面灰尘。一、发展清洁能源背景与意义走可持续发展道路一、发展清洁能源背景与意义•以创新驱动，形成电热储能制备、联产、联供、联用全新产业链；•立足于国家支持清洁能源发展及节能环保政策落地，为我省蓝天工程争取更多国家政策和资金支持。•利于清洁能源全新产业链企业之技术创新、产品升级；•利于创新人才、资金和政策落地；•利于企业生产，加速技术产业化，促进电热储能联产+联供+联用产业发展；•利于自主创新节能环保系列产品；•利于环境改善、节能增效；•利于促进我省电力工程协会会员单位共谋经济发展，增加税收，新增就业岗位。一、发展清洁能源背景与意义当人类以陆地作为国家资源时，封闭边界，有限空间域内就是吾国；当人类以货币作为国家资源时，半封闭边界，货币流通之半无限空间域内就是吾国；当人类以互联网作为国家资源时，无限边界，信息场之无界开放空间域就是吾国；当人类以电网作为国家资源时，有限边界，多物理场之载体——装备制造业新产业链条之开放空间垄断域就是吾国。——赵海教授二、能源结构调整二、能源结构调整辽宁省主要城市与开发区GDP分布辽宁省人口与“克强指数”分布辽宁省GDP和人口分布辽宁省重要城市经济指标与人口分布1.我国能源消耗现状2013年：占全球消费量22.4%；煤炭占能源结构67.5%；非化石能源占比9.6%。2011年：一次能源生产总量31.8亿吨标准煤，居世界第一。其中，原煤产量35.2亿吨，原油产量2亿吨，成品油产量2.7亿吨，天然气产量1031亿立方米。2.面向全球大环境能源供应总量不足，人均占有量低：煤炭11%42.5%2.面向全球大环境1）能源供应总量不足，人均占有量低：原油2.4%17.1%2.面向全球大环境1）能源供应总量不足，人均占有量低：天然气1.2%13.2%3.传统供暖面临问题燃煤锅炉污染严重系统管理、水热失调燃气炉采暖费用高且污染直接用电利用率低费用高4.供暖系统设计、建设和运维问题•长江沿岸夏热冬冷不宜采取北方燃煤模式•天然气采暖输送损失大、系统可调性差•以电为能源利用率低、成本高•新建节能建筑节能不足•热源热效率低外网保温质量差•用户不能根据室外温度确定锅炉运行参数5.能源结构不合理、产能过剩、窝电东三省严重窝电，电力装机过剩。2013年，东三省总装机富裕超过2000万千瓦，史上未见。在建（万千瓦）取得路条（万千瓦）辽宁火力292核电200火力800核电450吉林火力60火力260黑龙江火力195火力97亟待调整能源结构，从根本上解决窝电。6.国家电力消费市场开发不足发达国家中国60003900人均年电力消费kW·h到2012年底，发电装机容量10.4亿千瓦，消耗电能4.73万亿度。发电产能浪费巨大，巨大投资成本必将推高发电成本。三、供暖发展与亟待解决问题1.节能减排面向低碳智慧城市建设现状：我国建筑业持续发展，采暖建筑比例提高，供热地区扩大，采暖能耗总量增加；煤炭在一次能源中占70％左右；大型和特大型城市燃煤占一次能源比例呈现降低趋势，清洁能源比例上升。1.节能减排面向低碳智慧城市建设新问题新矛盾亟待解决：城市大气环境保护要求日益增加——城市能源结构调整百年难题面临新解——能源结构调整：节省能源+环境友好+可持续发展0%20%40%60%80%100%中国英国美国日本四国能源结构比较水电核电石油、天然气煤炭2.我国供暖方式多样化发展进行时以电为主直接电热空气源热泵水源热泵地源热泵以燃气为主大型燃气锅炉集中供热小型模块化锅炉单独供热单户燃气供热核能低温反应堆集中供热热电联产以燃气为一次能源的热电联产集中供热3.我国能源政策——电力行业企业的春天来到坚持“节约优先、立足国内、多元发展、保护环境、科技创新、深化改革、国际合作、改善民生”的能源发展方针，推进能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系，努力以能源的可持续发展支撑经济社会的可持续发展。3.我国能源政策——电力行业企业的春天来到2013年6月14日，李克强总理主持召开国务院常务会议，部署大气污染防治十条措施。第一条——减少污染物排放。全面整治燃煤小锅炉，加快重点行业脱硫脱硝除尘改造。大力推行清洁生产被列为第三条。2013年9月12日，国务院公布《大气污染防治行动计划》（国发（2013）37号）。4.我国能源政策——供暖体制改革北方地区居民用于采暖消费占个人年收入3-8％；中央已正式出台采暖体制改革方案……改革进行时……——将供热事业推向市场，并直接与居民经济利益连接——将有力推动各种采暖方式重新被市场所选择和发展知易行难转知成智以创新驱动，立足区域经济发展、服务全国、面向全球建设国内最具规模优势制备、储存、运输、应用全新产业链四、中联集团供暖整体解决方案四、中联集团供暖整体解决方案我国北方地区风能资源丰富，特别是冬季夜间时段风电发电量大，风电在冬季夜间与燃煤热电联产机组运行矛盾突出，风电被迫减少出力至停运“弃风”。既浪费清洁能源，又大量依靠燃煤供热，环境污染，大气环境质量恶化。利用的风电80%“弃风”20%2012年风电发电总量利用的风电60-80%“弃风”20-40%2013年风电发电总量四、中联集团供暖整体解决方案多态电热联产+联供+联用供暖整体解决方案：风电弃风造成巨大清洁资源浪费。国家能源局采取有针对性措施重点解决蒙东呼伦贝尔和兴安盟地区的送出和消纳问题，督促国家电网加快电力送出通道建设，推广风电清洁供暖工程。1.高温大功率固态式电热储能供暖1电发热器件2隔热保温材料3高温储热体4高温热交换器5热输出控制器2.氢燃料电池21世纪理想的能源结构体系2.氢燃料电池制氢方法：2.氢燃料电池装置组成：中压SPE水电解制氢装置控制柜SPE制氢主机直流电源加水泵2.氢燃料电池特点：氢燃料电池环保富源可靠便捷高效3.空气源热泵工作原理：能量提升装置——以空气为热源，从周围环境（空气）中吸收热量，将其传递给被加热对象（水）。压缩机始动，压缩冷媒，利用冷媒物理作用，在热交换器内将冷媒所含热源导入水中，产热；蒸发器吸收热源，回送压缩机后再次加压，将冷媒提升至所需温度。周而复始……3.空气源热泵工作进程：3.空气源热泵节能效果：释放能量Q=输入电能Q1+吸收介质能量Q2费用=电费+吸收介质费用。33%67%100%免费付费制热水费用3.空气源热泵特点：空气源热泵绿色环保不受环境影响寿命长多功能高效能节能安全3.模块化技术各模块通过云端监控技术统一集中管理。模块化技术减少管线敷设，减少管路热损；达国家供暖室内温度要求（20℃±2℃），系统安全性、节能性。4.云端监控技术4.云端监控技术云端监控技术是针对运行特点，利用物联网及云端计算技术，专门开发的节能手段，旨在提高电热储能设备运行效率，减少无效运行，节约使用费用；减少系统运行故障及系统出现故障时及时发现、及时解决，节约维护成本。云端监控技术是与东北大学、沈阳工业大学产学研合作产物，由硬件和软件组成，系统提供热泵运行实时参数的云端采集、整理及计算，为系统合理运行提供技术保障。大数据系统可为更新、新功能开发、新产品开发及政府决策提供服务，为企业创造新增利润。5.运维环境设计技术开发SHS，保证空气能热泵在高品位环境温度下运行，确保系统热效率和在极端低温也能正常运行。该技术提高空气热源品位，提升系统热效率（COP），综合其他技术应用，确保系统高COP运行。不同供暖方式采暖费用比较方式燃料价格热转化效率燃料热值产生1KWH热所需费用北京地区运行费用特点燃煤集中供热280元/吨55%5000wh/kg0.102元/KWH13.4元/m2污染严重、费用低燃气1.7元/m375%10500wh/m30.216元/KWH28.5元/m2轻微污染、费用较高燃油3000元/吨85%10500wh/kg0.336元/KWH44.3元/m2轻微污染、费用高电暖气、电热膜0.4元/度100%1000wh/度0.4元/KWH52.8元/m2无污染、费用最高空气源热泵0.4元/度300%1000wh/度0.133元/KWH17.6元/m2无污染、费用低供暖核心技术平台应用领域●北方地区冬季采暖；●北方地区全年热水供应；●用户性质可以是住户、商业、工业、医院、学校等；●冬冷夏热地区冬季采暖、夏季制冷及全年热水供应；●南方地区热水供应。五、市场分析、经济效益与社会效益中国人之雾霾！吾辈之责任与使命！谁人之商机！？《大气十条》强调分区施策、分阶段治理差别化目标任务。其中，京津冀及周边地区（北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、山东）是重中之重。五、市场分析、经济效益与社会效益辽宁省2014年。各城区将以热电联产为主，严格控制新建燃煤热源，新建、改扩建热电厂供热须达1000万平方米以上。2015年，全省新建、改扩建热电厂争达到17座以上，在现有热网覆盖区调峰锅炉外，692座炉房、1039台锅炉全部拆除。山西省为改善省环境质量，重点推进集中供热全覆盖等工程建设，拆除628台燃煤锅炉。清洁供热改造，拆除510台分散燃煤采暖锅炉，燃气改造，拆除118台常年运行燃煤锅炉，拔掉1万根黑烟囱，年减少燃煤112万吨、冬季采暖燃煤减小34%。天津市重点实施严格控制煤烟型污染等五项举措，严控煤烟型污染，到“十二五”末，对外环线以内10吨及以下149座锅炉房、246台燃煤锅炉实施改燃或拆除并网。河北省全省已拆除燃煤小锅炉、茶炉、炉窑411台；完成燃煤锅炉烟尘治理184台，年底前完成全省燃煤锅炉拆除；拆除一批燃煤锅炉，实施一批煤改气工程。山东省全面淘汰燃煤小锅炉。到2015年底，除必要保留的以外，淘汰城市建成区10蒸吨以下燃煤锅炉、茶浴炉。市场分析五星级615四星级2148三星级5473二星级3276一星级164饭店数量(家）五星级21.76四星级42.46三星级61.06二星级21.44一星级0.77客房数（万间）合计11676（家)147.9(万间）2011年我国星级饭店规模市场分析市场分析市场分析市场分析应用领域●独立式、集合式供暖与制冷●机构或企业办公大楼、工厂、厂房●游泳池、SPA●酒店、宾馆●医院、疗养院、学校●工业区集中冷、热能供应●新兴农、渔业恒温生态养殖●各类加工业低温锅炉●替代高效温室农业燃煤、燃油锅炉●工业低温（80℃以下）锅炉替代●蒸汽锅炉预热节能系统2013-2014年东北大学对恒温机组供暖测试报告典型数据空气能恒温系统节能估算表六、集成储