城市碳达峰碳中和愿景下，基于工业低品位余热构建城市清洁电热协同网，实现“电热协同、跨网互济”，为城市能源革命探索新路径。

　　其关键在于：一是电热转化。在新一代电热转化技术支撑下，将以往废弃的工业低温余热等低品位热能进行整合，变成可用资源；二是电热协同。以电热转化技术为核心、以智慧化手段为支撑实现电热之间的协同互补，将在提高供能稳定性的同时有望为构建新型电力系统提供低成本灵活性资源。

　　在热电协同网场景中，当前最新的工业电热泵技术COP能达到8以上，远高于空气源热泵，在工业、建筑供热中有巨大应用价值。

　　然而，目前我国电热泵在工业中应用极少,以空气源热泵、地源热泵等为主。根本原因：一是技术限制。纺织等行业余热理论上可回收后使用电热泵升温实现现场再利用，但所需要的高温电热泵技术难度较高，以往技术不成熟而限制了其应用；二是缺少在工业余热再利用的有力推动。在不能就地利用的场景中，由于余热与最终用户存在距离、余热波动性等因素，需要跨主体协作，难度较大。

　　清洁电热协同网在已经掌握了工业高温电热泵等核心技术的基础上，除了加强工业余热现场回收利用，还将建设低温热网实现低品位热能的输配，打破余热“产”-“用”空间障碍，在热网终端为热用户更好的提供个性化、高质量的供热服务。对于工业用户可考虑配置高温电热泵，以此为主要热源生产蒸汽供工业使用；对于建筑用户，可采用高效电热泵技术，实现高效低碳化供热。

　　工业余热的波动性是其难以应用的主要的因素。对此，应用电蓄热技术，利用低谷电价电力制热，并储存在蓄热装置中，从而为电热协同系统的稳定运行提供重要保障。

　　选择电制热主要是考虑到未来可再次生产的能源发电的低边际成本和高消纳成本，这一方式将能够在使用零碳能源的同时为电网提供低成本的灵活性资源，实现用户和发电侧的双赢。

　　（三）基于建筑热惯性，结合直流柔性网关技术实现用户接纳度更高的柔性源网荷储互动需求响应。

　　对于保温良好的建筑来说，其温度的动态响应时间常数较大，使得建筑电热系统具备较大的电力灵活性资源基础条件。然而，传统“0-1”式建筑需求响应仍然具有较低接受度，频繁开关电器设备不仅带来寿命损耗提高，也会导致频繁启停过程的能耗显著增高，功率柔性调控的节约能源的效果难以实现。

　　清洁电热协同网采用直流柔性网关可有效解决这一问题。相比交流网关，直流柔性网关可以在一定程度上完成设备正常运行的无级调节，实现不间断运行，以此来降低设备频繁启停带来的损耗；同时，光储直柔系统可进一步挖掘建筑热惯性潜力，通过协同光伏与热泵、蓄热机组等设备正常运行策略，将热惯量转换为电惯量，实现光储直柔低碳建筑的友好并网，平抑分布式光伏功率波动，缓解配网末端大量光伏接入导致的电压波动等问题。

　　由于城市低品位热能资源分散、供给波动，设备单机组容量低，如果像传统热能利用项目那样专人现场值守运行，则项目的可靠性和经济性都很难保证。

　　通过系统的高度数字化、智慧化，使热泵、储热罐等能源设备实现分散式自治运行，并借助通信技术实现全域设备正常运行状态的采集、远程监测和集中管理，实现供需资源实时匹配和优化，能够在保证可靠性的同时大大降低项目后期的运维成本。

　　供热技术的清洁化和低碳化，将在实现碳达峰碳中和的过程中发挥关键作用。“电热协同、跨网互济”的目标实现，关键在于热网能否形成对电网的支撑。在实际实施过程中需做好多种相关技术的评估对比，才能为电热系统的协同稳定运行提供坚强支撑。

　　（作者分别系国网(苏州)城市能源研究院城市能源产业技术中心、战略中心研究员）

　　■殷俊平 史文博《 中国能源报 》（ 2021年11月08日 第26 版）

　　城市碳达峰碳中和愿景下，基于工业低品位余热构建城市清洁电热协同网，实现“电热协同、跨网互济”，为城市能源革命探索新路径。

　　其关键在于：一是电热转化。在新一代电热转化技术支撑下，将以往废弃的工业低温余热等低品位热能进行整合，变成可用资源；二是电热协同。以电热转化技术为核心、以智慧化手段为支撑实现电热之间的协同互补，将在提高供能稳定性的同时有望为构建新型电力系统提供低成本灵活性资源。

　　在热电协同网场景中，当前最新的工业电热泵技术COP能达到8以上，远高于空气源热泵，在工业、建筑供热中有巨大应用价值。

　　然而，目前我国电热泵在工业中应用极少,以空气源热泵、地源热泵等为主。主要原因：一是技术限制。纺织等行业余热理论上可回收后使用电热泵升温实现现场再利用，但所需要的高温电热泵技术难度较高，以往技术不成熟而限制了其应用；二是缺少在工业余热再利用的有力推动。在不能就地利用的场景中，由于余热与终端用户存在距离、余热波动性等因素，需要跨主体协作，难度较大。

　　清洁电热协同网在已经掌握了工业高温电热泵等核心技术的基础上，除了加强工业余热现场回收利用，还将建设低温热网实现低品位热能的输配，打破余热“产”-“用”空间障碍，在热网终端为热用户提供个性化、高质量的供热服务。对于工业用户可考虑配置高温电热泵，以此为主要热源生产蒸汽供工业使用；对于建筑用户，可采用高效电热泵技术，实现高效低碳化供热。

　　工业余热的波动性是其难以应用的重要因素。对此，应用电蓄热技术，利用低谷电价电力制热，并储存在蓄热装置中，从而为电热协同系统的稳定运行提供重要保障。

　　选择电制热主要是考虑到未来可再生能源发电的低边际成本和高消纳成本，这一方式将能够在使用零碳能源的同时为电网提供低成本的灵活性资源，实现用户和发电侧的双赢。

　　（三）基于建筑热惯性，结合直流柔性网关技术实现用户接纳度更高的柔性源网荷储互动需求响应。

　　对于保温良好的建筑来说，其温度的动态响应时间常数较大，使得建筑电热系统具备较大的电力灵活性资源基础条件。然而，传统“0-1”式建筑需求响应仍然具有较低接受度，频繁开关电器设备不仅带来寿命损耗提高，也会导致频繁启停过程的能耗显著增高，功率柔性调控的节能效果难以实现。

　　清洁电热协同网采用直流柔性网关可有效解决这一问题。相比交流网关，直流柔性网关能够实现设备运行的无级调节，实现不间断运行，从而降低设备频繁启停带来的损耗；同时，光储直柔系统可进一步挖掘建筑热惯性潜力，通过协同光伏与热泵、蓄热机组等设备运行策略，将热惯量转换为电惯量，实现光储直柔低碳建筑的友好并网，平抑分布式光伏功率波动，缓解配网末端大量光伏接入导致的电压波动等问题。

　　由于城市低品位热能资源分散、供给波动，设备单机组容量低，如果像传统热能利用项目那样专人现场值守运行，则项目的可靠性和经济性都很难保证。

　　通过系统的高度数字化、智慧化，使热泵、储热罐等能源设备实现分散式自治运行，并借助通信技术实现全域设备运作时的状态的采集、远程监测和集中管理，实现供需资源实时匹配和优化，能够在保证可靠性的同时大幅度的降低项目后期的运维成本。

　　供热技术的清洁化和低碳化，将在实现碳达峰碳中和的过程中发挥关键作用。“电热协同、跨网互济”的目标实现，重点是热网能否形成对电网的支撑。在实际实施过程中需做好多种有关技术的评估对比，才能为电热系统的协同稳定运行提供坚强支撑。

　　（作者分别系国网(苏州)城市能源研究院城市能源产业技术中心、战略中心研究员）