通过热电协同，优化电、热、燃气构成的能源系统的运行，实现北方地区清洁取暖
党的十九大报告强调坚持农业农村优先发展，提出“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”的总要求。今年的《政府工作报告》指出，推动农村各项事业全面发展，改善供水、供电、信息等基础设施。对于北方农村来说，实现清洁取暖，已成为广大农民对美好生活的重要诉求。
随着我国城镇化的飞速进展，北方城市建筑冬季供暖有了显著改善。城市供暖的主要问题已经从20年前的室温低、高投诉、热费上缴率低等民生问题，转变成为目前的室内过热、高能耗和降低污染物排放等面向生态文明发展的新问题。而对北方农村来说，冬季室内取暖却逐渐显现出多方面问题：尽管户均耗煤量已超过城市居民水平，但冬季室内温度大多在10—16℃之间，不足以满足室内舒适性的基本要求；大量散煤低效燃烧导致冬季室内外空气质量恶化，并且还成为形成冬季北方大面积PM2.5的污染源之一。
北方农村实现清洁取暖，有助于大幅度降低冬季供暖燃烧形成的PM2.5相关污染物的排放，从而改善北方冬季雾霾现象，并降低北方地区的化石能源消耗总量和碳排放总量。具体而言，需要通过热电协同，优化电、热、燃气构成的能源系统的运行，实现清洁取暖。
我国目前70%的电力还是由燃煤火力发电产生，热电转换效率不足40%，这就表明约60%的能源在这两次转换中白白浪费掉。应该怎样高效地把电力转换为热量呢？我国目前已有成熟的热电转换技术，比如热电联产、地源热泵、空气源热泵、低品位余热和生物质等，以及利用生物质能直接燃烧供热或制取生物质燃气作为供热热源，这在生物质资源丰富的内蒙古、东北三省等地区也有很多成功案例。那么，怎样选择和组合上述方式，才能实现清洁和经济的供暖，并且实现热电协同，缓解目前冬季的“弃风弃光”现象呢？这又取决于被供暖建筑的密集程度。可简单地把北方地区分为高密集度的城镇建筑和低密集度的乡村建筑两类。
对高密集度的城镇建筑来说，我国北方地区中等以上城市都已建成较完善的集中供热管网，80%以上的建筑都可以与城市集中供热管网连接。这就使得这些地区可以充分利用目前的热电厂资源，通过热电联产改造，为建筑提供热量。对于建筑密集度低的北方广大农村，集中供热网的投资高，运行效率低，因此应发展分散的供热方式。除了个别利用工业余热和生物质能的供热外，最现实的、高效的和可操作的方式就是分散的空气源热泵方式，这也是北京郊区经过多次反复后，最终作为清洁取暖方式而大量推广的主导方式。
在农村大规模采用这种方式运行，可以使安装在农村的空气源热泵成为电力峰谷差调节装置，在实现农村清洁取暖，改善生活状况的同时，为破解电力系统的难题、缓解“弃风弃光”现象找到一条新的途径。由于参与电力削峰填谷，农民也可以获得低价电费的回报，从而为减轻清洁取暖改造的经济压力找到一条新的出路。
（作者单位：清华大学建筑节能研究中心）
