供热制冷能源消费约占全球终端能源消费总量的 50%，是能源需求结构中重要的组成部分。提高可再生能源在供热中的利用比重，是实现发展绿色清洁能源系统的重要组成部分。在一些国家和地区，可再生能源已成为供热系统的主要能源来源。

在北欧地区，如瑞典的可再生能源供热已占热力需求量的68%以上，而芬兰、丹麦等国家的可再生能源供热比例也在 30%以上，一些产业化的经验和机制都可以成为中国发展可再生能源供热的重要参考。

清洁化的供热制冷是中国能源转型向绿色低碳能源系统的重要环节。国家提出的推动能源生产和消费革命的战略，“推进北方地区冬季清洁取暖”、“坚决打好蓝天保卫战”等任务的提出，让清洁化供暖成为中国能源转型走向绿色低碳能源系统的重要环节。

可再生能源供热技术是通过将风、光、生物质、地热能等形式可再生能源转化为热力，以蒸汽、热水、供暖等形式提供供热服务。表 1 对常见的可再生能源供热技术种类进行了汇总，太阳能、地热能、生物质能和其他类型的热泵技术都可以实现由可再生能源向热源形式的转变，其中热泵依靠电力驱动，通过收集环境当中的热能，实现较高的电和热之间的能源转换效率，可再生能源电力供热则需建立与弃风弃光问题联动的机制。

表1常见的可再生能源供热技术种类

图 1 根据不同技术的单位投资成本和技术适用的供热规模，对不同可再生能源供热技术进行了比较。热泵技术和电锅炉主要应用的场景为分散式供热，在用户侧实现其他形式的能源向热能的转换；热电联产和中深层地热热电厂提供的热源规模较大，一般应用于集中供热场景，通过供热管道对用户供热；而太阳能供热技术的供热能力和太阳能集热器的面积成正比，理论上在集热器铺设面积满足的情况下可以提供任意容量的热源；电锅炉的规模可大可小，储热式电锅炉能较好地实现灵活性调节作用。本章将根据技术类型分别介绍常见的可再生能源供热技术。

图 1 可再生能源供热技术供热规模和投资汇总

1. 太阳能热利用

1.1太阳能热水（中低温）

太阳能热水是利用太阳能集热器吸收太阳辐射能、加热流经太阳能集热器的水， 并将热能储存在储水罐中实现供热。太阳能供热水技术成熟，在中国已实现产业化和市场发展，每平方米集热器可产 50～80L 热水，其主要应用领域为户用太阳能热水器，占太阳能供热水技术市场整体的 90%，而宾馆、浴室等集中供热水的应用占市场整体的近 8%。投资回收期约为 2～6 年，集热器投资为1200～1500 元/m2。

太阳能集热器也可以应用在工业和农业领域。在工业领域，既可满足部分工业生产和工艺流程中中低温的热力需求，也可用于工艺预热和备热；在农业领域， 太阳能可被用于温室、太阳房、干燥器等应用。

1.2太阳能供暖

太阳能供暖技术成熟，但受到冬季太阳能资源强度较弱的影响，需较大的屋顶面积安装太阳能集热器，应用条件受到一定的限制，多应用在别墅、低层住宅上。单位太阳能集热器面积可满足 5～10m2 建筑的供暖需求。太阳能供暖的初始投资较大，但运行成本低。

2. 地热能

2.1中深层地热能供热

通过人工钻井的方式开采地热水或蒸汽资源，通过供热系统将地热水或蒸汽的热能传输到用户端。由于地热水质当中通常含有大量杂质，一般采用间接供热机制，通过热介质和地热水换热再经供热系统传输出去。中深层地热能供热技术已经实现大规模商业化应用，单位建筑面积投资为 90～150  元/m2，但存在一次性投资大、投资回收期长、运维成本较高的风险。同时，此项技术受地热资源和地理条件的约束较大。

2.2浅层地温能热泵

浅层地热能供热是指通过热泵技术从浅层岩土体、地下水、地表水中提取低位热量，为用户提供供热制冷服务。主要技术类型有：地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统等。目前，这些浅层地热能热泵技术已基本成熟，进入大规模商业化应用的阶段。

热泵技术的供热容量级别可以从 10kW 到 10MW 级别，可以应用于住宅、办公楼、学校、医院、工业厂房等不同场景，但热泵的容量受到埋管面积或水域面积的限制。热泵能效比一般为 3～4，热泵系统单位投资大约为 100～300 元/m2，初期投入较大，但运行成本较低。

3. 生物质能

3.1供热锅炉

生物质锅炉供热通常以生物质固体燃料为主要原料，如成型压块燃料、成型颗粒燃料、碎木燃料和农作物秸秆等。中国生物质锅炉的主要燃料形式为成型燃料，而国外生物质锅炉多以林业废弃物和农业秸秆作为主要燃料。中国目前生物质成型燃料年产量为 600 万t，其中约 80%用于生物质燃料供热。生物质锅炉的容量一般小于 20 蒸吨/h，目前在运项目中，最大规模为 80 蒸吨/h， 可供应蒸汽 50 万t。

生物质供热锅炉既可用于城市居民供暖的燃煤锅炉替代，也可用于农产品加工、温室、建筑设施的热力和热水供应。其单位投资大约为 50万～70 万元/蒸吨。我国尚没有直接燃用秸杆的生物质锅炉，生物质成型燃料的价格又普遍高于煤炭价格、且产量相对较少，对于生物质供热锅炉的广泛应用和燃煤替代造成了一定障碍。

3.2热电联产

生物质热电联产采用生物质为燃料，在发电的同时将发电余热用于供热。通过热电联供提高系统整体能源转换效率，降低运行成本。在现有的技术中，低真空+抽气供热的技术经济性较好。生物质热电联产对于生物质资源的依赖性较强，需要充足的生物质资源保证热电联产机组的稳定运行。

另外和集中式供热的其他方式相似，热负荷距离热电联产机组的距离应在 20km 以内，以保证较小的热损失和较为合理的一次管网建设成本。对于 1 个 130 蒸吨/h、发电容量 2.5 万kW 的热电联产机组，可以保证 125 万m2 的供热面积， 其单位投资约为 50 万～70 万元/蒸吨。

4. 热泵

4.1空气源热泵

空气源热泵通过热泵技术从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便安装简单。然而，此项技术受到环境温度影响较大，其系统能效比（COP）会随着环境温度的降低以及室内外温差增大而急剧降低，因此在北方地区应用受到限制。低温空气源热泵通过对压缩机工作频率变化以及串并联的改变使得空气源热泵在低温情况下依然可以保持较高的系统能效比，因而在北方地区也得以适用。

4.2 污水源热泵

污水源热泵是指通过热泵技术从工业余热、污水、再生水等水源中提取低位热能，为用户提供供热制冷技术。应用上普遍使用间接式的方法，减轻水中杂质对系统的影响。由于间接式系统中供热水源和热泵机组是隔离的，因此对于热泵没有特殊要求，但对于水源条件，如水温、水量、水质有一定要求。

另外， 热源与用户之间的距离也是影响污水源热泵应用的重要因素，要求热源和用户之间的距离小于20km，且一次管网的投入也较高。污水源热泵技术单位投资成本约为 150～350 元/m3，系统能效比（COP）一般为 3～4，初期成本投入较大，但运行费用较低。

注：本文节选论文《浅析可再生能源供热与区域热电协同》，作者韩雪、胡润青，来自国家发展和改革委员会能源研究所。如有内容侵犯了您的权益，请与我们联系，我们将在收到信息后即刻删除相关内容。转载内容并不代表本网观点，本网亦不对转载内容的真实性负责。