【公益沙龙】哈工大吴荣华教授详解环境热能区域化供热与储能解决方案

近日，全联新能源商会光热+专委会举办第223期中华新能源沙龙线上活动。本次沙龙特邀哈尔滨工业大学二级教授、博士生导师吴荣华分享行业前沿成果与实践经验，探讨供热及储能产业发展新机遇，助力企业把握技术发展趋势、探索多元合作模式。

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吴荣华教授深耕清洁能源供热与储能领域多年，主持多项国家级课题，落地多个大型示范项目，成果丰硕、经验丰富。他在分享中指出，当前供热行业主要有热电联产、天然气供热、工业余热废热利用、环境热能热泵供热四种方式，其中环境热能作为低品位能源，涵盖污水、河水、地热能、工业余废热、太阳能等，其与热泵、储能技术的结合，是实现大规模清洁替代的关键路径。

针对环境热能区域化的核心概念，吴荣华教授作出明确界定：以区县市为整体实施对象，按每100万平方米供热面积设置1座分布式能源站，通过规模化布局，实现整个区域的燃煤、燃气供热替代。这种模式不仅利于政府规划统筹，更能通过储热技术集中消纳绿电，借助峰谷平电价差异实现经济效益，破解传统热泵单点实施难以规模化替代的痛点。

为直观展现技术可行性，吴荣华教授分享了两个典型示范案例。在河北邯郸魏县项目中，团队自2017年起推进整县清洁供热替代，规划供热面积1200万平方米，目前已建成800万平方米，铺设90多公里管网，覆盖62个小区。该项目以河水地表水为主，污水源、空气源为辅，搭配燃气电锅炉作为保障热源，采用多元协同方案，攻克北方湖水最低1.2度的进冰点取热技术，成为全国整县规模化清洁能源供热的标杆。

青岛高新区项目则规划供热面积1500万平方米，目前已建成3座能源站，辐射供热面积400多万平方米，自2021年投用以来已稳定运行多个采暖季。该项目以污水、地表水、空气为主要能源，采用污水大温差取热技术，将污水温度从12度降至1度，使供热面积翻倍，同时结合峰谷平电价，设计管网储热与建筑蓄热系统，实现能效与效益双提升。据悉，该项目相关能源站每年可节省煤炭近15万吨，年减排二氧化碳约37万吨，减排量还可进入碳交易市场产生价值，环保与经济效益显著。

针对行业普遍关注的环境热能能量密度低、区域化供热安全性等问题，吴荣华教授给出明确解答：通过多能协同、保障型设计和储能技术，可实现区域化供热的安全稳定运行。他提出“211设计方法”，以一种低品位能源为主、另一种低品位能源为辅，搭配高品位能源，按2/3低品位能源+1/3高品位能源的比例配置，同时通过环境热能增量取热、热泵集群化设计、空气与土壤耦合等技术，破解能量密度低、设备运行不稳定等难题。其中，空气与土壤耦合模式可将土壤源打井数量减少50%以上，有效降低投资与占地成本。

在储热技术方面，吴荣华教授介绍了管网储热、建筑蓄热、官群储热三种实践路径，其中官群储热采用“水热同储”模式，避免传统水塔储热的换热损耗，在青岛项目中的应用已实现至少25%的节能效果。他强调，储能是热泵供热实现经济效益的关键，相较于提升机组效率，利用峰谷平电价差异进行储热，能更显著降低运行成本——以空气源热泵为例，储能可使单位成本从78元降至56元，水源热泵可从49元降至31元，本末不可倒置。

吴荣华教授还分享了环境热能区域化供热的实施路径，包括当地资源调查、热源与热网现状梳理、能源站选址规划、系统设计、保障性评估、经济性分析及分期实施等环节，并给出两种多元协同热源配置方案，适配不同区域的资源条件。据介绍，该模式的投资成本按建筑面积计算，北方非严寒地区约60-70元/平方米，严寒地区略高；运行成本非严寒地区约10-25元/平方米，严寒地区约15-30元/平方米，通过储热技术可有效控制运行成本。

此外，吴荣华教授指出，环境热能区域化供热对电网友好，可大规模消纳绿电，契合国家相关政策导向。据核算，若山东省1/3的供热面积采用该模式，可将全省新能源发电的弃风弃光率降低约56%，显著提升电网稳定性。目前，团队已开发成熟污水大温差取热、湖海水进冰点取热、空气源热泵集群化取热等核心技术，为行业规模化发展提供支撑。

此次沙龙由商会光热发电专委会秘书长何彦德主持，他表示，全联新能源商会作为国家级行业组织平台，未来将持续围绕行业需求开展会内外交流，进一步明晰环境热能区域化供热与储能的发展路径，为企业技术创新、模式探索提供重要参考，助力供热行业加速向清洁低碳转型，为“双碳”目标实现注入新动能。

来源 | CNECC

编辑 | 中华新能源