10月25日，由ESPLAZA长时储能网、CHPLAZA清洁供热平台主办，湖州工业控制技术研究院与浙江绿储科技有限公司联合主办，内蒙古梅捷新能源科技有限公司冠名赞助的2024第五届中国储热大会在浙江湖州盛大召开，中国建筑科学研究院环能院新能源应用研究中心主任李忠出席会议，分析了节能降碳政策下，储热在建筑供暖中的发展。
图：李忠
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节能降碳下与供暖相关的政策
2024年上半年，我国陆续出台了多个拉动经济的政策。其中，国务院关于印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》的通知提出了大规模的设备更新换代的要求；住建部印发了推进建筑和市政基础设施设备更新工作实施方案的通知，与国务院的政策相配套。
此外，国务院办公厅转发了发改委和住建部印发的《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》，李忠认为，这是指导我们在住建领域节能降碳大趋势下如何进行发展的重要文件。
该文件指出：到2025年，建筑领域节能降碳制度体系更加健全，城镇新建建筑全面执行绿色建筑标准，新建超低能耗、近零能耗建筑面积比2023年增长0.2亿平方米以上，完成既有建筑节能改造面积比2023年增长2亿平方米以上，建筑用能中电力消费占比超过55%，城镇建筑可再生能源替代率达到8%，建筑领域节能降碳取得积极进展。到2027年，超低能耗建筑实现规模化发展，既有建筑节能改造进一步推进，建筑用能结构更加优化，建成一批绿色低碳高品质建筑，建筑领域节能降碳取得显著成效。
从中可以看出，建筑是我国能源消耗和碳排放的主要领域之一，加快推动建筑领域节能降碳，对实现碳达峰碳中和、推动高质量发展意义重大。
李忠指出，节能减排工作方案中还提出了12项任务：（一）提升城镇新建建筑节能降碳水平；（二）推进城镇既有建筑改造升级；（三）强化建筑运行节能降碳管理；（四）推动建筑用能低碳转型；（五）推进供暖计量和按供暖量收费；（六）提升农房绿色低碳水平；（七）推进绿色低碳建造；（八）严格建筑拆除管理；（九）加快节能降碳先进技术研发推广；（十）完善建筑领域能耗碳排放统计核算制度；（十一）强化法规标准支撑；（十二）加大政策资金支持力度。他认为，这些任务都与建筑供暖紧密相关。
根据以上三个节能降碳相关的政策文件，李忠总结出以下几点：
（1）建筑能耗进一步降低：超低能耗建筑实现规模化发展，既有建筑节能改造进一步推进，强化建筑运行节能降碳管理；
（2）供暖计量：制定供暖分户计量改造方案，北方采暖地区新竣工建筑应达到供暖计量要求；
（3）建筑电气化推广：推动新建公共建筑全面电气化，到2025年，建筑用能中电力消费占比超过55%。推动建筑群整体参与电力需求响应和调峰；
（4）新能源应用：推动建筑用能低碳转型，到2025年，城镇建筑可再生能源替代率达到8%；
（5）新建建筑全面执行绿色建筑标准：提升新建建筑中星级绿色建筑比例。
从这五点出发，我们供暖系统会有怎样的变革？
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节能降碳政策驱动供暖变革
▍建筑能耗进一步降低
李忠表示，随着建筑能耗的进一步降低，将会导致建筑供暖能量密度降低，同样的，管网输配的能量也会越来越少，集中供暖需要大量的前期热源及管SHENHE入，管网存在输配能耗与热量损失，其经济性会受到巨大挑战，或导致高额热价，集中供暖面临巨大生存危机。
在这种情况下，将会引起：（1）集中供暖向分布式供暖转化。因为用能较小，分布式供暖即可满足家庭热源需求，因此，在这种情况下，分布式供暖就被提上日程；（2）建筑供暖耗热量大大降低。由于供暖强度降低，建筑的供暖耗热量也将会降低；（3）建筑供暖负荷进一步降低。一些相对较为温和的供暖设施将会替代大功率供暖设施，建筑的供暖温度可以降下来；（4）新风换气负荷占据重要比例。随着能耗的降低，新风换气负荷占据的比例会大大增加。
▍供暖计量
李忠表示，供暖计量主要存在于集中供暖系统，在花费数百亿元推动后，至今停滞了十多年，大量热计量装置闲置，其根源在于户间传热、朝向修正、利益方关系和收费模式等问题无法得到根本解决，而分布式供暖可自动实现分户计量和智慧调控。
李忠解释道，“例如上下楼层都开通了暖气，但由于热不太受控，从高温到低温自动跑，导致户间传热，通过楼板把热传到中间长期无人居住的房间，那么上下楼房就吃亏。而朝向修正，众所周知南向的房子用暖少，北向的房子用暖多。利益方关系方面，北方大部分是集中供暖，因为新建建筑的节能水平非常高，如果按照热量收费，新建建筑收费较低，而旧建筑收费相对较高，但一般新建建筑中都是经济水平较高的住户，能够负担高额热费，而旧房里则可能是经济水平相对较低的住户。给富人减少热费，给穷人增加热费，这很难往下执行。”
因此，李忠认为，集中供暖向分布式供暖转化已是大势所趋，分布式供暖作为供热用户自己的一套系统，可以实现分户计量和智慧调控。
▍建筑电气化推广
建筑电气化是住建部近期非常积极地在推广的一件事。那么，为什么会推广建筑电气化呢？
图：不同供暖技术碳排放分析（单位供暖量碳排放量（KgCo2/kWh)）
上表是不同供暖技术的碳排放分析。其中第一部分对目前常见的供暖方式进行了列举。从第二部分的条形图可以看出，在目前电力系统的碳排放因子情况下，图中红色的部分都是以电（0.6664）作为主要热源的供暖形式，其碳排放因子并不低。黑色代表燃煤，蓝色代表燃气，灰色的则代表热电联产。
李忠表示，“这些方式目前来看碳排放虽然不多，但是它们的碳排放因素是根深蒂固的，是没法降低的，因为它们本身含碳，达到中和碳排放是做不到的。但新型电力系统在可再生能源中的占比会越来越高，如果是主流电网，碳排放因子能降到非常低的程度，甚至能归于零。”
李忠指出，目前住建系统碳达峰、碳中和的主要技术路线是：第一，把能耗降下来推行超低能耗建筑，第二，把主要用能方式改为电，推广建筑电气化。在这样的技术路线下引入可再生能源，助力实现双碳目标。
电气化推广后，以终端用户为服务单位的，以电力驱动热泵、太阳能、电力直供等为热源的分布式供暖系统，一方面可以通过与物联网结合，成为分布式智慧供暖系统，顺利融入智慧建筑的统一调控，并推动建筑电气化水平的提升；另一方面，分布式智慧供暖系统借助AI和物联网技术可以实现智能群控，集中管理，利用建筑本身的热惰性和分布式储能实现冷暖负荷的柔性化，推动建筑群整体参与电力需求响应和调峰。
因此，李忠认为，建筑电气化未来的发展将是：（1）集中供暖向分布式供暖转化；（2）进一步推动供暖的智慧化；（3）通过储热实现负荷柔性化。
▍新能源应用
新能源供暖方式多样，常见的如污水源热泵、浅层地热、中深层地热、空气源热泵、电力蓄热供暖、生物质锅炉、太阳能光热、工业余热、太阳能光伏等。
图：常见的新能源供暖方式
2023年，北京市发改委等十部门印发的《全面推进新能源供暖高质量发展实施意见》对北京市供暖产生了较大影响。
意见要求禁止新建和扩建燃气独立供暖系统，同时要求新建供暖项目新能源供暖装机占比原则上不低于60%。对新能源供暖装机占比达到60%及以上的新能源供暖新建及改扩建项目，给予新能源建设投资30%的市政府固定资产投资支持；装机占比30%至60%（不含）的给予20%资金支持；对新能源供暖装机占比30%及以上的新技术应用项目、多能耦合综合能源站项目，给予新能源建设投资30%的资金支持。此外，意见主要推进浅层地能、再生水（污水）源热泵、中深层地热能、余热资源、生物制质供暖等方式。
李忠认为，大力发展新能源供暖是推动供暖结构重构、实现双碳目标的重要措施。太阳能建筑一体化作为建筑降碳的主要措施，在供暖负荷的进一步降低后，分布式智慧供暖可以与太阳能和分布式储能技术结合，加大新能源应用，依靠自身实现零碳供暖，并通过网络和群控措施成为电网用户端调节的有力手段。因此，分布式光伏+储热供暖和分布式群控供暖将会是未来的发展方向。
▍新建建筑全面执行绿色建筑标准
李忠认为，随着绿色建筑和超低能耗建筑的普及，分布式供暖系统越来越小型化和家电化，精装建筑交付也成为常态，供暖系统将融入建筑智慧家居中，成为智慧建筑的有机组成之一。
“大型的家电企业如美的、海尔已经在做这方面的尝试，他们更多是把洗衣机、空调融入智慧家居。下一步如果实现了建筑电气化，供暖系统和家电一样容易操作且供暖系统在小型化的情况下完全可以融入到智慧家居中去。”
李忠进一步解释道：“我们提出在节能降碳下，这只是我的一家之言，我的设想是，有没有可能从目前的集中供暖提升到下一步的分布式智慧供暖，超低能耗建筑向净能耗发展，在能耗越来越低情况下，我们的供暖系统进一步小型化、家居化，让它融入到智慧家居里面去。”
图：李忠设想的节能降碳下的供暖发展路线
综上，李忠认为，随着供暖对节能降碳的要求越来越高，供暖逐步向分布式发展，供暖电气化和新能源供暖成为节能降碳下的主流形式，并依托网络和物联网技术，实现智慧运行和群控调峰，是今后在节能降碳背景下供暖的一个发展方向。
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储热在供暖变革中的发展
储热是解决热源与供暖需求之间在时间、地点和强度上的不匹配问题的有效途径，也是充分利用峰谷电价降低供暖费用的常用手段，是清洁取暖和低碳供暖中的常用手段。
近年来，储热在供热领域得到飞速发展，其主要动力是借助峰谷电价机制全谷电运行有效提高电供暖系统的经济性，并协助热电解耦和发电端的灵活性调节。同时，供暖需要稳定供应，而太阳能、工业余热供暖等清洁能源受到天气、地点、工艺等影响不能稳定供应，需要通过储能来满足建筑稳定供暖的技术需求。
李忠认为，着眼于这两点，储热是供暖电气化和新能源供暖不可或缺的组成。基于此，供暖变革对储热提出了新的要求。
首先是储热装置，低负荷的分布式供暖系统希望储热装置能够更小、更商品化，能够和供暖系统实现更好集成，而随着负荷降低、耗热量降低，对储热装置的蓄热量和放热速率的要求随即降低，这样原本一些必须要做的强化传热、强化换热的措施也可以省下来，把更多精力放到储热材料以及保证寿命和稳定性方面。
此外，新风在超低能耗建筑负荷中占了很大的比例。李忠表示，目前，如何利用储热装置对新风负荷进行回收的开发工作已在进行。
另外，考虑到供暖负荷越来越低，蓄热温度可以更低，对体积和安全性的要求更高，显热蓄热的优势不再明显，此时，温度更低的相变储热更占上风。
随着供暖系统向智慧化方面发展，更智慧化的供暖系统对储热装置充放热控制的灵活性提出了要求。同时要求储热装置能够通过群控手段参与负荷灵活性调节和电力调峰。
李忠认为，带蓄热功能的建筑围护结构可以为系统参与调峰提供更大余地。
“我们的围护结构如果用了储能材料，围护结构本身也就有了很好的储能效益。围护结构储热最大的问题是蓄放热不可控，只要有温差就会自动进行，这一点是比较麻烦的。但好处在哪？你在供暖系统参与调峰过程中，短时间内把供暖系统打开或是关掉，室内温度不会有特别大的波动，对于热舒适也不会有特别大的影响，这样的供暖系统负荷会更加柔性、更加灵活，对于供暖系统参与电力调峰提供了更大的操作余地。”
