清华大学建筑学院教授付林 | 余热+余电-热电联产由“以热定电”到“热电协同”

102010 0 0 0 关键词: 付林 热电协同   

2026
03/23
14:03
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中国节能协会热电产业专业委员会秘书处
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导读

以下内容根据付林教授在2025第二届热电产业高质量发展大会上所作报告整理而成。一、热电联产核心矛盾:现货电价带来的根本性冲击当前热电联产最突出的问题,是热与电的协同与冲突,而对行业影响最大的变量,是电力现货市场机制的全面推行。我们梳理了2022-2023年山东采暖季现货电价数据:电价日内波动极大,低谷低至-0.08元

以下内容根据付林教授在2025第二届热电产业高质量发展大会上所作报告整理而成。

一、热电联产核心矛盾:现货电价带来的根本性冲击

当前热电联产最突出的问题,是热与电的协同与冲突,而对行业影响最大的变量,是电力现货市场机制的全面推行。

我们梳理了2022-2023年山东采暖季现货电价数据:电价日内波动极大,低谷低至-0.08元/度,高峰突破1元/度,直接颠覆了传统火电厂“以热定电”的运行逻辑。

过去供热成本低,山东约40元/GJ、山西约17元/GJ,电厂靠热摊薄电成本,对余热利用积极性不高。

现货机制下,供热成本被电价严重拉高:

电价为负时,发电必亏,但保供热又必须多发电,山东供热成本逼近70元/GJ,远高于售价,企业严重亏损;

电价高至1.2元时,抽气供热成本近100元/GJ,电厂更愿意全力发电,缺乏供热动力。

从运行数据看:电价8毛左右的严寒期,电厂供热量反而下降;电价3-4毛区间,供热量才明显回升。负电价期间,即便气温低、供热需求大,供热量仍处于同期最低。

矛盾核心:电厂既要保民生供热,又要保证自身经济运行,必须通过技术与机制重构实现平衡。

二、解决方案:“余热+余电”热电协同模式

我们提出余热+余电的热电协同思路,核心是把热、电运营逻辑拆分,让电归电、热归热。

1. 低电价时段

利用电网难以消纳的“余电”,通过高效热泵将电能转化为热能,配合电厂低温余热一起储入储热装置,补充热网。相比熔盐储热、电锅炉,水储热更经济,热泵转换效率更高。

2. 高电价时段

电厂全力发电、获取高电价收益,供热需求由储热系统保障;同时回收机组发电产生的低温余热储存,形成循环。

该模式可类比为抽水蓄热,相当于“热电池”,比卡诺电池更贴合供热场景、成本更低。

采用复合热泵(热驱动+电驱动),低谷储热、高峰放热;

传统抽气供热成本约37元/GJ,新模式可降至22元/GJ,降幅超1/3,投资回收期约6年;实现零碳供热,同时让火电厂真正成为电网调峰主力。

三、跨季节储热:构建“热电库”,解决热源连续性问题

火电厂深度调峰后,运行小时减少、余热总量下降,会影响供热连续性,因此需要跨季节储热。

思路是把非采暖期(夏季)机组发电余热,通过“余热+余电”模式存入大型储热体,形成热电库,冬季释放供热,夏季可制冰浆供冷,实现冬夏两用。

目前在济南实施的大型水体储热项目为国内规模最大:

采用水体储热,热容大、热阻小,储热温度5℃-95℃;

施工简便:挖坑铺设耐高温防水膜+保温覆盖;

顶部可建设光伏、运动场地,实现土地综合利用,明年将为济南CBD供能。

四、长输供热:突破距离限制,补充城市热源

传统供热半径一般不超20公里,而城市热源日趋紧张,需要长输供热引入外部大型热源。

济南“辽热入济”输热距离达110公里,为全球最长供热管线,采用大温差+余热利用,大幅降低输送损耗与成本;

早年太原古交电厂—市区项目约40公里,克服山地条件实现安全稳定运行,供热成本仅30余元/GJ,低于燃煤锅炉;

长输供热逻辑与西气东输、输油管线一致,技术成熟可靠,正成为西安等省会城市的重要热源方案。

五、烟气余热利用:潜力巨大的新增量

目前行业余热利用多集中在低压缸乏气,而脱硫塔后烟气余热价值被严重低估。

烟气中的白烟本质是水蒸气,蕴含大量汽化潜热。我们通过换热器+烟气吸收式热泵回收余热,并可配套喷淋降温,实现余热深度回收+烟气净化。

二代技术可将烟温降至15℃排放;青岛顺源电厂等项目已验证效果,兼具节能与环保效益。

六、关键基础:降低热网回水温度,实现大温差供热

余热利用、长输、储热的前提,都是大温差供热。

电厂可利用的低品位余热多在50℃以下,若回水温度偏高,低品位余热无法利用。在济南辽热北线设计中,我们坚持将回水温度控制在20℃以下(按10℃执行):

大幅提升低品位余热利用率;

提高管网输送能力、降低输送成本;

提升储热密度、降低储热投资。

通过吸收式换热技术,可将一次网回水降至20℃甚至更低,相关技术已在多台60万、30万机组规模化应用,乏气供热占比可达2/3,显著降低供热成本。

七、总结与政策建议

总结

1. 火电厂必须从“以热定电”转向热电协同;

2. 储热是集中供热与新型电力系统的重要支撑,跨季节储热空间广阔;

3. 烟气余热利用潜力巨大,应加快推广;

4. 降低热网回水温度、实现大温差供热,是所有先进供热模式的核心基础。

政策建议

当前政策仍适配传统热电模式,对“余热+余电”新模式支持不足:

电锅炉、熔盐储热可享受场用电政策;

热泵模式1度电可转换4-5份热量,效率远高于电锅炉,却未获得相应政策与电网支持。

建议相关部门出台针对性政策,支持高效“余热+余电”热电协同模式推广落地。

 
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