新能源供热是指利用太阳能、风能、地热能、空气能等非化石能源,或通过绿电驱动高效设备,为建筑、工业等提供热能的清洁供热方式,其核心在于能源来源的可再生性与低碳性,旨在替代传统燃煤、燃气供热,助力“双碳”目标实现。
从能源转型趋势来看,风电、光伏将成为主体电源。风电、光伏电源的间歇性与建筑供热负荷的可间断性,可通过时空互补机制实现建筑供热与风电、光伏的动态平衡,从而发挥供热对新型电力系统的支撑作用。
太阳能供热技术主要分为光热系统和光伏+电加热两种形式。光热系统通过平板或真空管集热器吸收太阳辐射加热水,可直接用于采暖或生活热水;光伏+电加热则是光伏发电后驱动电锅炉或热泵供热,结合储能技术可实现全天候稳定供应。
风能供热主要有两种技术路径,一种是风电转化为电能后驱动电锅炉或热泵供热,另一种是风能直接供热技术,将风能直接转化为热能,跳过发电环节,效率提升15%以上。
3.地热能供热
地热能供热技术主要包括浅层地源热泵和中深层地热两种形式。浅层地源热泵利用地下100~200米土壤恒温特性,通过换热井提取热量;中深层地热则是钻探至2000米以上高温岩层,直接获取高温热水用于集中供暖,部分项目还采用井下换热型地热技术,通过闭式循环系统提取热量,无需抽取地下水,环境友好性更强。
4.空气能供热
空气能供热基于逆卡诺循环原理,通过少量电能驱动压缩机,从空气中提取低品位热能,经制冷剂循环升温和释放,实现高效供热,制热能效比(COP)可达3~5,即1度电可搬运3~5倍热量,相比传统电暖器节能75%以上,比燃气锅炉节能50%左右。
技术瓶颈待突破:部分新能源供热技术在极端环境下性能有待提升,如空气能热泵在-15℃以下的极寒地区制热效率会明显下降,部分机型需开启电辅热,导致能耗增加;光热发电成本虽然有所下降,但仍高于传统火电,制约了其规模化发展。
初始投资成本高:新能源供热设备价格普遍高于传统供热设备,如空气能热泵设备价格是传统电暖器的3-4倍,地源热泵系统初投资较传统空调系统高出35%-48%,对于热力企业而言,初始投资压力较大。
热力系统融合与电气系统适配难度大:新能源供热需与现有热力系统融合,但只能与二网融合,难以与一网融合,只能分散布置,不便于集中管理;部分地区配电容量不足,无法新建变压器,影响了新能源供热技术的可行性论证。
政策执行与标准不完善:新能源供热项目投资高,尽管国家层面出台了相关政策,但地方配套政策落地滞后,没有热价疏导机制,项目整体投资收益率较低,回收周期长,不利于技术的推广应用。
四、发展趋势
随着技术进步,未来新能源供热必将是供热的重要支撑力量。北京市发展改革委发布《北京市新能源供热新技术目录清单(2025年)》,8项具有先进性、创新性、节能降碳效果显著的新能源供热技术入选。
序号 | 技术名称 | 工艺技术内容 | 目录依据 | |
1 | 地热能 | 中浅层高效复合式地源热泵供能技术 | 以浅层、中浅层地源热泵为核心的高效复合式创新技术体系,系统整合自主知识产权的中浅层高效地埋管技术(深度可达到200-500米)、固定式+移动储能供能复合式供热系统、光储热一体化技术、智慧化运行管控技术等关键核心技术工艺,形成覆盖“冷热源高效获取-复合式能源站系统-智慧化运行管控”的全链条解决方案。 | 北京市新技术评审已通过 |
2 | 地热能 | 中深层地下岩热型供热系统 | 通过钻机向地下深度2~3km、温度70~90℃的中高温岩土层钻孔,在孔径2~3cm的钻孔中安装一种密闭的金属换热器,通过换热器内的闭路循环介质传导将地下深处的热能导出,并通过专用设备系统向地面建筑物供热。 | 国家绿色技术推广目录(2024年版) |
3 | 地热能 | 基于超长重力热管的变革性地热开采及高效利用技术 | 该技术在地热井内安装全封闭的管体,通过管内工质的沸腾-凝结实现地热能由地下(沸腾吸热)到地面(凝结释热)的长距离传输。重力热管靠近地下一端为蒸发段,靠近地面一端为冷凝段。在蒸发段受热时,液体状的工质吸收热量气化成蒸汽,蒸汽流向地面端、在冷凝器内由于受到冷却使蒸汽释放汽化潜热凝结成液体,液体在重力的作用下,回流到蒸发端并再次气化,以此循环提取利用地热能。适用于开发不同深度、不同类型的地热能资源。 | 国家重点推广的低碳技术目录(第五批) |
4 | 地热能 | 中深层无干扰地热能供暖技术 | 该技术应用中深层地岩热同轴套管换热器设计、中深层地岩2500m深热换热孔施工技术和中深层地岩热供热系统智能控制技术,向地下2000m深处岩土层钻孔,孔径约200mm,在钻孔中安装密闭的金属换热器,将软化水作为循环工质注入换热器,通过热传导及热对流方式将岩土层中的热能导出,通过地面专用机组系统向用户供热。适用于建筑地暖,也可为工业生产及加工、农业设施提供中低温热源。 | 国家重点推广的低碳技术目录(第五批) |
5 | 工业余热利用 | 一体化智能烟气余热回收技术 | 主体材料为316L不锈钢,采用不对称板式结构,配置烟温传感器、水温传感器、烟气微压差传感器、热量表、水泵等,实现运行数据采集、自动控制,运行能效实时计算统计等,实现根据烟气流量和温度对水泵流量进行实时调节,同时采用物联网技术,实现云端对接对历史数据进行整理并上传到云端,实现手机APP和云平台的实时监控。 | 北京市新技术评审已通过 |
6 | 空气源 | 超低温CO2空气源热泵技术 | 采用CO2跨临界复合式循环系统,通过两种工质的压缩制冷循环,吸取空气中的热量用于供暖。通过对CO2高温热能的梯级利用及涡流管技术,提高CO2提取室外环境中空气热能的能力;集成设计空气换热器实现快速融霜。 | 北京市新技术评审已通过 |
7 | 空气源 | 跨临界CO2热泵的并行复合循环关键技术 | 热泵压缩机把低温低压气态CO2压缩成高压高温的气态,与水进行热交换,高压的CO2在常温下被冷却、冷凝为液态,再经过蒸发器(空气热交换器)吸收空气中的热能,由液态CO2变为气态CO2,低温低压的气态CO2再由压缩机吸入,压缩成高压高温气态CO2。如此往复循环,不断地从空气中吸热,在水侧换热器放热,制取热水。 | 国家工业节能技术推荐目录(2021) |
8 | 空气源 | 新型热源塔热泵系统 | 以空气为热源,通过热源塔的热交换和热泵作用,实现制冷、供暖以及生活热水等多种功能。智能化控制平台以数据驱动+智能算法为核心,通过对用户末端的冷、热负荷预测,管网水力平衡进行分析,优化群控策略实现热源塔热泵系统的自适应控制,从而提升控制精度,优化系统运行综合能效,实现热源塔热泵系统智能化稳定运行,降低运行成本,提高运行效率。 | 北京市新技术评审已通过 |