導語：“碳達峰”“碳中和”的背景下，中國風、光等可再生能源發電并網規模持續高速增長，通過熱電協同技術和機制，一方面可以有效地提升可再生能源消納空間，另外一方面也為可再生能源供熱提供了更加靈活的技術形式，為整個電力系統提供更高的靈活性和可靠性。

中國北方許多地區風光資源豐富，“三北”（西北、東北、華北）地區風電和光伏發電裝機增長迅猛，但是也面臨著本地消納能力不足、風光波動性影響電網安全運行的問題，同時風光電力外送也受到省間壁壘、外送通道容量、通道剛性運行要求的約束，棄風棄光的現象比較嚴重。

尤其是在冬季，熱電機組調峰能力受限而風電大發的事情，矛盾更加嚴重。面對冬季霧霾天氣等環境因素對人民生活影響，在能源結構調整的背景下，中國北方地區冬季供暖面臨著調整熱源結構和保障供熱民生的雙重壓力。

北歐提出的第四代區域供熱理念，構建清潔的分布式智能能源網。從熱源結構上，充分利用可再生能源，完全摒棄化石燃料；從用戶角度，其分布式可再生能源系統產生的能源可以并入區域供熱網，從熱力公司向用戶的單向供熱轉為根據用戶需求的雙向互動選擇；采用低溫區域供熱系統，供水溫度在50～60℃，以提高能源效率和靈活性。

熱電聯產、熱泵技術、電鍋爐、儲熱、需求側響應等熱電協同技術是其重要組成部分。相較于熱力，電力具有傳輸距離長、損耗小的優勢，但是也有瞬時平衡、不宜儲存的缺點。將電力系統和熱力系統相融合、熱電系統聯動，可以綜合二者優勢，實現能源系統的資源優化配置。

熱電協同可以幫助熱力系統改善熱源結構，降低化石能源在熱源結構中的比例，同時也可以提高區域能源互聯網中本地電力消納水平，在冬季供暖期為電力系統提供更多的靈活性設備，有效提高可再生能源利用比例。

｜集中式供熱｜

在集中供熱系統中，熱電聯產機組可以作為熱電協同的關鍵性組件，實現2個系統的協調運行。通過在熱電聯產機組的產熱回路中加入熱泵、儲水罐等設備，調節熱電聯產機組在保證其高效工況下產熱量和電量比例調節的靈活性，以實現熱電聯產機組在電力系統中的調峰容量不受供熱干擾，同時不影響整個機組的能量轉換效率和機組設備的運行壽命。

電力負荷低谷期，電壓縮式熱泵消耗過剩電，制取低溫水與高溫水，分別儲存在蓄熱罐中；而在電負荷高峰期時，釋放高溫水用于替代部分供熱量，減少機組抽汽量，增加高峰發電能力。通過這些手段電廠發電調節范圍可增至50%～90%，同時可以更好地回收電廠余熱。

｜分布式供熱｜

在一些熱力用戶相對分散的地區，集中供熱的管路熱損耗大、供熱效果不好，通過分散供熱，可以有效地減少小型采暖鍋爐的應用，控制空氣污染。

通過各種類型的熱泵技術替代小型采暖鍋爐，一方面增加了本地電力需求，可在供熱領域消納更多的可再生能源電力（風電、光伏）；另一方面，以分布式熱泵作為熱電協同的關鍵性組件，結合分布式儲熱或儲能設備，可以幫助分布式光伏和分散式風電更好地實現小范圍的能源利用平衡。

通過在北方地區試驗，低溫空氣源熱泵等熱泵技術單位面積采暖電耗為18～40kWh/m2，與其他化石能源供熱相比，成本相對較高。但考慮大氣污染控制、散煤替代等方面的制約因素日益提高，淺層地溫能熱泵技術、空氣源熱泵技術已成為北方地區農村清潔供暖的重要技術手段。

儲熱式電鍋爐將用電低谷時段的電力轉換為熱力，能有效增加低谷時段的電力消納能力，緩解電力系統中可再生能源比例不斷上升帶來的挑戰。在棄風嚴重的“三北”地區，電鍋爐供熱的應用規模都在不斷增加，相關的政策機制也在探索中。

張家口市探索建立了“政府、電網、發電企業、用戶”的四方協作機制，通過政府補貼、降低電網輸配電價和利用用電低谷時段供暖的方式，實現用戶供暖電價為0.15元/kWh左右，2017年底前實現500萬m2的電供暖。

｜熱電協同項目｜

2022年冬季奧運會的舉辦地崇禮，為實現“綠色低碳奧運”的目標，通過熱電協同的理念，建立以清潔低碳可再生能源為基礎的電力和熱力系統。

規劃以比賽場館附近的風電和光伏發電作為奧運場館和奧運村的主供電源，依托冀北電網，實現高比例可再生能源的電力利用，滿足區域電力負荷；依托熱泵等技術將可再生能源電力轉化為熱力，同時利用太陽能、地熱等可再生能源供熱技術，實現高比例可再生能源的熱力利用，滿足同等容量的熱力負荷；在熱電協同系統中，電池儲能站、蓄熱鍋爐和電動汽車充放電系統等靈活性技術，將對平衡電力和熱力需求起到重要的支撐作用。

目前，大部分熱電協同技術的經濟性較差，一方面需要政府出臺相應的激勵機制和補貼政策，鼓勵可再生能源對燃煤的替代；另一方面需要通過完善市場機制，在市場交易中能夠體現熱電協同技術所帶來的系統靈活性的價值。

注：本文節選論文《淺析可再生能源供熱與區域熱電協同》，作者韓雪、胡潤青，來自國家發展和改革委員會能源研究所。