第十届智慧能源系统大会“中丹清洁供热”专题会议

2024 年 9 月 11 日，中丹清洁供热战略部门合作项目在奥尔堡举办了中丹清洁供热专题会议，作为第十届智慧能源系统大会的分会之一。第十届智慧能源系统大会由奥尔堡大学和丹麦能源集群主办，该会议围绕可再生能源和第四代区域供热技术与智慧能源系统发展等相关主题，是能源领域重要的讨论平台之一。

会议重点讨论了以下几个研究领域：

区域供热：关注区域供热的整合与优化，特别是与智慧电网、可再生能源的整合以及系统效率的提升。
智慧能源：强调技术进步在智慧能源领域的作用，特别是在数字化解决方案和智慧电网创新、部门耦合和储热方面的实施。
可再生能源：探讨了可再生能源的潜力及其与现有系统整合存在的挑战，指出以未来为导向的能源规划、管理和测绘方法。
热泵：讨论了热泵在区域供热系统和支持可持续能源转型中的作用。

在中丹清洁供热专题会议期间，中丹专家发表了关于余热回收、热源定价、供热计量与收费，以及热需求与热源匹配的主题演讲。随后，受邀专家（包括中丹清洁供热专家组的专家）进行了小组讨论和问答，就第四代区域供热（4GDH）在供热行业整合中的作用进行了探讨。

讨论的要点如下：

丹麦奥尔堡大学的Henrik Lund教授指明了第四代区域供热系统的主要原则，强调政策在推动向4GDH过渡中的作用。他指出，数字化是降低热源温度和激励消费者降低回水温度（通过激励性热费）的关键手段。
清华大学的张希良教授解释说，第四代区域供热在中国仍然是一个相对新的概念，需要政策制定者的重视，并改善4GDH发展的支持环境。在国家层面，4GDH的角色应在国家能源政策和战略中得到认可。在地方层面，4GDH应在规划过程中予以考虑。需要开发商业模式并推动试点项目。中国供热行业受到大量补贴，补贴方案可以调整以鼓励供热技术的创新，如推广4GDH。国家碳市场也可能成为一种杠杆，有潜力提供直接激励。
奥尔堡供热公司的战略供热规划团队负责人Silas Alvin Hupfeld解释说，多热源是4GDH的关键特征之一。然而，现有基础设施需要做出一些变更，特别是在热网的设计上，以便集成不同的热源。一旦实现，这将带来许多优势，正如最近的能源危机所示，丹麦的区域供热公司因能够根据燃料或电价的波动选择替代能源而表现良好。为了实现这一目标，数据管理是优化系统运行和生产（预测）的前提。
中国水利水电规划设计总院（CREEI）主任工程师张鹏指出，未来中国区域供热将在解决可再生能源电力消纳、加快热电一体化、推动能源领域绿色低碳转型等方面发挥重要引领作用；未来区域供热市场主要参与者的定位将发生深刻变化，即由单纯的能源生产者转变为既是能源生产者又是能源消费者；随着电力市场的快速发展，未来区域供热将更加一体化、智能化。
中国建筑设计研究院有限公司副总工程师徐稳龙强调，即使在区域供热热源仍然依赖或主要依赖化石燃料的情况下，区域供热系统在热电一体化方面具有三大关键优势：

首先，化石燃料利用效率高。区域供热通常采用热电联产（CHP）系统，即在供热的同时发电，与依靠化石燃料直接燃烧的分散式供热技术相比，这种方式的能源效率更高，这也是第二代和第三代区域供热系统得到广泛采用的主要原因。

第二，区域供热系统可以充分利用工业余热、垃圾焚烧、地热能和城市污水等资源。在有这些资源的地方，高效利用这些资源可以大大提高能源利用率，甚至完全取代化石燃料。

第三，区域供热系统配备大型储热设施后，具有跨季节储热的潜力。在电力供应经历重大季节性波动或资源可用性随季节变化（如太阳能）的情况下，长期季节性储热可以在平衡全年供热需求方面发挥关键作用。然而，当能源供应主要基于电力时，第一个优势就不那么重要了。这是研究将区域供热纳入低碳能源系统时的一个重要考虑因素。

中国科学院深圳先进技术研究所研究员冯威教授强调，中国正在经历电力市场的新变化。山东省出现负电价，凸显了中国电力市场改革的迫切需要和巨大潜力。近年来，中国安装了大量可再生能源，但需求却没有匹配。区域供热可以发挥作用，因为它可以通过大规模热泵避免弃风。目前还没有部署，但应该进行示范，以展示热泵如何发挥作用。冯威同意徐稳龙对热存储作用的看法，这是一种廉价而可靠的技术。
丹麦能源署首席顾问 John Tang 解释说，丹麦正在以指数级的速度安装越来越多的大型空气源热泵。这种热泵即使在寒冷的天气下也能工作。二氧化碳热泵比氨热泵更胜一筹，因为它们在寒冷的天气下表现更好。然而，在中国的一些地区，冬季气温比丹麦低，这会使空气对空气热泵的效率降低。因此，可能需要考虑其他类型的热泵，例如地源热泵。
联合国环境规划署哥本哈根气候中心高级顾问陈卓伦强调，城市层面的废热利用潜力巨大。第一步是在供热规划的早期阶段就考虑到这一点。联合国环境规划署哥本哈根气候中心在中国开展了一些项目，旨在基于地理信息系统（GPS）制定供热规划，从而确定废热的位置以及如何整合/利用废热。在某些地区，开展热电联产规划可以带来丰厚的利润。联合国环境规划署哥本哈根气候中心的经验表明，现有建筑区域面临的挑战更大。地方政府需要提高认识，还需要为必要的投资提供资金, 可以使用碳交易。中国向联合国环境规划署哥本哈根气候中心提交的报告显示，余废热回收已被强调为可以利用碳交易作为金融机制的领域之一，可以抵消巨额的前期投资。
徐稳龙详细介绍说，目前关于余热利用的讨论很多，工业余热利用和数据中心余热利用在实际应用中面临几个重大挑战：

第一个挑战是地理匹配。通常，工业废热产生地与热能需求地相距甚远（通常相距数十公里）。虽然长距离大温差输送技术可以大大降低管道安装成本和热输配能耗，但仍然存在诸如资本投入高、管道规划区域协调广泛以及设计复杂等挑战。

第二个挑战是供需时间不匹配。工业废热通常全年可用，而供暖需求主要是季节性的，主要发生在冬季。这种时间差严重影响了系统的整体经济可行性。

第三个挑战涉及供热的可靠性。工业废热的稳定性至关重要，因为生产工艺的修改、生产能力的变化，甚至意外停产等因素都可能扰乱余热的产生，从而影响供热。这个问题需要在热源设计时进行彻底的分析，并实施必要的措施来降低风险。数据中心废热利用面临着类似的挑战，但它也有自己独特的问题。首先，采用较新的冷却技术，如自然冷却，可能根本不会产生废热。其次，数据中心有严格的可靠性要求，利用余热可能会损害其冷却系统的可靠性。

要实现工业余热、数据中心余热等资源的有效利用，需要强有力的政策支持、综合的技术解决方案以及所有相关利益者之间的密切合作。

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