牛津能源研究所高級研究員侯安德（Anders Hove）認為，中國整縣推進(jìn)分布式光伏計劃提供了一個(gè)獨一無(wú)二的機會(huì )，能夠將熱泵和光伏的清潔能源效應結合起來(lái)， 助力減排增效。

 

　　光伏發(fā)電和熱泵通常被視作是兩個(gè)完全獨立的領(lǐng)域：光伏屬于能源生產(chǎn)領(lǐng)域，而熱泵則屬于建筑能效領(lǐng)域。我們把它們劃分到不同的政策版塊，由不同的部門(mén)分管，為其提供不同的激勵措施，設定各自的發(fā)展目標。

 

　　而現在，我們更多地需要開(kāi)始考慮如何將新能源技術(shù)整合起來(lái)，以響應中國源- 網(wǎng)- 荷一體化的政策號召。

 

　　與集中式、公共事業(yè)級光伏相關(guān)的各種并網(wǎng)整合問(wèn)題受到了媒體和決策者的廣泛關(guān)注。在中國，由于批發(fā)電力市場(chǎng)和輸電系統相當缺乏靈活性，集中式光伏電站往往需要進(jìn)行輸電方面的投資。為了應對可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性問(wèn)題，中國正在大型清潔能源基地旁建設新的燃煤發(fā)電廠(chǎng)，這將對未來(lái)的碳排放產(chǎn)生鎖定效應。

 

　　然而，近年來(lái)中國分布式能源蓬勃發(fā)展，特別是在廣大農村地區。分布式能源更適合用來(lái)滿(mǎn)足當地的用電需求，如果上網(wǎng)則會(huì )與其他太陽(yáng)能所面臨同樣的并網(wǎng)問(wèn)題，同時(shí)還會(huì )產(chǎn)生棄電風(fēng)險。家庭電力負荷雖然相對較小，通常無(wú)法吸收中午前后的峰值太陽(yáng)能發(fā)電，但是在適當的條件下，使用熱泵可以有助于增加本地太陽(yáng)能消納，并且還可以避免更多使用主流的化石燃料進(jìn)行供熱。眾所周知，燃燒化石燃料會(huì )產(chǎn)生溫室氣體排放，不但會(huì )對當地空氣質(zhì)量產(chǎn)生負面影響，還會(huì )造成室內的空氣污染。

 

　　整縣推進(jìn)光伏是一個(gè)相對較新的分布式太陽(yáng)能計劃，目前尚未引起媒體的廣泛關(guān)注。在牛津能源研究所發(fā)表的一篇新研究論文中，筆者建議應將整縣推進(jìn)計劃擴展到熱泵領(lǐng)域，從而為該計劃下產(chǎn)生的大量分布式太陽(yáng)能電力尋找消納出路。這樣的整合舉措可以有助于解決熱泵和分布式光伏部署面臨的一些障礙，達到一舉兩得的效果。

 

　　01、整縣推進(jìn)光伏計劃

　　2021 年6 月，中國國家能源局啟動(dòng)了整縣推進(jìn)光伏試點(diǎn)計劃。在其2021年9 月公布的各地報送的試點(diǎn)名單中，共計有676個(gè)縣和其他同級行政單位（如新開(kāi)發(fā)區）參與此項計劃，約占中國縣級行政單位的一半。

 

　　參與該項目的試點(diǎn)縣并非全都地處農村地區，但它們較平均而言更接近農村的特征，這也反映了該計劃的目標。這些試點(diǎn)地區的人口合計約占全國人口總數的24%。整縣推進(jìn)光伏計劃要求各參與縣的住宅屋頂總面積的至少20%安裝光伏發(fā)電，同時(shí)還提出了其他針對工商業(yè)和政府屋頂的安裝目標。這一計劃的主要創(chuàng )新之處在于各縣能夠通過(guò)一次性拍賣(mài)覆蓋所有屋頂，大大降低了項目開(kāi)發(fā)建設的軟成本（即：與建設沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)的費用，如工程、融資、營(yíng)銷(xiāo)和法律費用），特別是對于那些可能無(wú)法單獨盈利的小型系統而言。

　　同樣的制度創(chuàng )新也可以用來(lái)鼓勵熱泵的安裝部署。熱泵也面臨著(zhù)許多與分布式太陽(yáng)能相同的發(fā)展障礙，比如公眾認知度低、資本成本高、回報率差、單個(gè)項目規模較小等。

 

　　如果一幢房屋已經(jīng)安裝了太陽(yáng)能，那么可以用廉價(jià)的光伏電力來(lái)驅動(dòng)熱泵，有助于改善整個(gè)系統組合的經(jīng)濟效益。中國的電價(jià)相對便宜，但對于那些自己擁有發(fā)電能力的家庭或村莊來(lái)說(shuō)，與在中午將太陽(yáng)能電力回饋至電網(wǎng)相比，熱泵仍能為其提供更好的經(jīng)濟回報。

 

　　這在炎熱的夏季看起來(lái)相當不錯，但是對于冬季來(lái)說(shuō)其經(jīng)濟回報又如何呢？考慮到冬季夜晚的供暖需求較大，那么將供暖和太陽(yáng)能光伏結合起來(lái)是否仍有意義呢？令人驚訝的是，在某種條件下答案是肯定的。首先，中國的冬季比大多數其他國家都要陽(yáng)光充足。在山東，一個(gè)家用太陽(yáng)能電池板在整個(gè)冬季期間的發(fā)電量可以達到夏季水平的76％，與美國亞利桑那州鳳凰城的水平相當。相比之下，倫敦或慕尼黑的冬季光伏發(fā)電量?jì)H相當于夏季水平的20％- 25％。

 

　　當然，如果沒(méi)有儲能來(lái)存儲光伏電力，熱泵在晚上則仍無(wú)法滿(mǎn)足供暖的用電負荷。在中國的寒冷地區和夏熱冬冷地區，光伏發(fā)電可以分別滿(mǎn)足家庭全年用電量的25％和32％。如果加裝兩小時(shí)的儲能（出于安全考慮，可能是由一個(gè)儲能裝置為整個(gè)村莊社區提供服務(wù)， 而不是在每個(gè)家庭單獨安裝儲能設備），光伏發(fā)電將可以滿(mǎn)足這些地區家庭用電量的42％和56％。

 

　　加裝熱泵還可以提高家庭自身對光伏發(fā)電量的消納能力。在沒(méi)有安裝熱泵的情況下，家庭光伏發(fā)電的自用率還不足10%，但加裝熱泵后，自用率可以達到20%-30% 左右，具體取決于所處的氣候環(huán)境。另外如果再加裝儲能設備，自用率可以達到40% 以上。

 

　　最重要的是，盡管初始投資成本較高，但為已經(jīng)安裝了屋頂太陽(yáng)能的家庭加裝熱泵在經(jīng)濟上仍頗具吸引力。在中國中部和東部的大部分地區，相較于安裝新的電阻式供暖設備或燃氣鍋爐而言，為已有光伏的家庭加裝熱泵可以在三到六年內收回成本。與使用燃氣供暖相比，它的回報率則更好。即使與安裝新的清潔煤爐相比，在這些地區加裝熱泵在回收期方面也非常具有吸引力。然而，加裝儲能設備可能會(huì )使回收期明顯延長(cháng)，即使是在分時(shí)電價(jià)的電價(jià)差相當大的的情況下也是如此。

　　低碳能源轉型影響到全社會(huì )的方方面面。近幾十年來(lái)，中國加大了對農村地區的關(guān)注和投資，旨在通過(guò)減少室內空氣排放提高居民生活質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)推廣清潔能源使農村家庭能夠在經(jīng)濟上受益。但農村地區還面臨著(zhù)一些特殊的障礙，尤其是在熱泵普及方面。最明顯的障礙在于缺乏公眾意識。在中國城鎮地區，供暖系統的建設在很大程度上被認為是房產(chǎn)業(yè)主和當地供暖企業(yè)的事情，而農村居民則往往將建筑節能和清潔供暖視為政府的責任。在中國農村，人們對采用清潔供暖可能帶來(lái)的成本節約往往缺乏了解，相反，人們對化石燃料取暖則持普遍接受的態(tài)度，認為這是農村地區取暖的一種歷史傳統。此外，農村地區對于室內空氣質(zhì)量的認識和關(guān)注也較為缺乏。

 

　　第二個(gè)障礙在于較高的資本成本。幾乎所有的消費者都不愿意在高效的設備上支付更多的前期費用，而這些設備往往能夠在未來(lái)節省開(kāi)支。與其他國家一樣，中國消費者不愿升級建筑能源系統可能與以下因素有關(guān)：缺乏對家庭能源成本驅動(dòng)因素的了解；對潛在的節能收益預估不夠準確；更傾向于憑借感知而非實(shí)際的節能效果來(lái)做出能源決策。整縣推進(jìn)光伏計劃可以很好的緩解這種擔憂(yōu)，一方面可以讓工商業(yè)用戶(hù)共同分攤項目的資本成本，另一方面也可以通過(guò)能源服務(wù)公司或商業(yè)貸款更好地為此類(lèi)項目籌措資金。

　　04、推廣普及熱泵的好機會(huì )

　　我們的研究顯示，在整縣推進(jìn)光伏計劃取得成功的基礎上還有進(jìn)一步發(fā)展的潛力。這是由于，中國參與該計劃的縣級人口總數幾乎相當于整個(gè)美國的人口規模，這些地區未來(lái)幾年有望貢獻大量的太陽(yáng)能發(fā)電量，即使有些縣可能達不到最初設定的目標。因此，有必要將整縣推進(jìn)光伏的模式作為在中國和其他地區推行分布式能源和能效舉措的一個(gè)政策參考，以解決小型用戶(hù)在轉變家庭供電和供熱制冷方式上面臨的經(jīng)濟和其他障礙。否則，他們將很難投入時(shí)間和精力，更別說(shuō)在金錢(qián)上投資于這種轉變。

作者： Anders Hove

牛津大學(xué)能源研究所(OIES) 高級研究員

作者曾擔任德國國際合作機構GIZ 中德能源轉型項目的執行主任。文中提到的部分研究為該項目期間所取得的成果。完整的分析報告將在牛津能源研究所中國能源項目的網(wǎng)站上公布。

來(lái)源：ECECP