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风光温暖千家万户

——区域化储能供热促进新能源消纳的示范路径

一、核心内容概述

本文档围绕“区域化储能供热促进新能源消纳”的主题，探讨了山东省在新能源发电与供热方面的现状、区域化高效供热技术、区域化供热对新能源发展的支撑作用，以及区域化供热如何低成本参与电网调度。同时，介绍了该技术在山东省的应用潜力及团队的技术优势。

二、主要观点与关键信息

1. 山东省新能源发电及供热现状

• 新能源发电：截至2025年底，山东省新能源总装机约1.3亿千瓦，成为第一大电源，其中光伏装机全国第一，风电全国第五。
• 新能源特性：风光发电受气候影响大，波动性、间歇性和反调峰性较强，与负荷时序错配问题突出。
• 新能源利用率：2025年1-3月，风电、光伏利用率分别为91.8%和95.1%，低于全国平均水平。
• 传统供热限制：热电联产正从“供热主力”向“辅助调峰”转变，无法满足大规模稳定供热需求。
• 政策背景：双碳目标推动山东省供热燃煤锅炉逐步退出，天然气也将逐步退出主力供热序列。

2. 新能源区域化高效供热技术

• 技术简介：以环境能源为取热源，采用热泵与储能技术协同应用，实现“一份电量、三份热量”的能量倍增效应。
• 系统构成：
  • 能源站：以高效热泵机组为核心。
  • 储能设备：实现电热解耦，缓解新能源并网波动。
  • 供热管网：连接能源站、储能设备与热用户。
  • 用热小区：设有换热站，按需调节热量。
• 示范案例：
  • 河北魏县：全国首例整县新能源区域化供热改造试点，供热面积1200万 $m^2$。
  • 青岛高新区：全国首例新能源区域化供热新建试点，规划供热面积1446万 $m^2$。

3. 区域化供热对新能源发展的支撑

• 政策指引：
  • 《促进新能源消纳和调控的指导意见》鼓励提升负荷灵活性，推动新能源与热力系统联合调度。
  • 《促进新能源集成融合发展的指导意见》支持新能源供热项目试点，推动虚拟电厂聚合调节。
• 对新能源消纳的贡献：
  • 保守15%、稳健25%、激进35%的改造比例可分别提升新能源消纳空间5.73%、9.54%、13.36%。
  • 支撑新能源新增装机规模分别为0.072亿kW、0.119亿kW、0.167亿kW。
  • 节约燃煤532万吨、887万吨、1242万吨，减少 $CO_2$ 排放0.10亿吨、0.17亿吨、0.23亿吨。
• 碳减排意义：区域化供热可显著降低碳排放，是实现“双碳”目标的重要路径。

4. 区域化供热低成本参与电网调度

• 运行策略：结合分时电价，谷电时段满功率储热，峰电时段适时停机，利用储热供热。
• 峰谷调节能力：
  • 保守15%改造比例可降低净负荷峰谷差24.07%。
  • 激进35%改造比例可降低净负荷峰谷差56.10%。
• 成本分析：
  • 储能供热方式单位面积能源成本约14.1-16.45元，显著低于传统供热方式（22.8-26.6元）。
  • 储热系统年化投资与运维折算的电能搬运成本约为0.02-0.03元/kWh，远低于电池储能的0.5元/kWh。

5. 推广应用潜力与团队优势

• 自然条件支持：
  • 山东省供暖季平均气温高于3℃，适合空气源热泵高效运行。
  • 拥有丰富的水源资源，适合水源热泵大规模应用。
• 团队优势：
  • 哈工大（威海）具备国家级重点学科与实验室，技术积淀深厚。
  • 已开发成套技术与装备，实现规模化落地应用。
  • 与地方城投、金融机构等合作，探索“技术+建设+运营”三位一体的创新模式。
  • 拥有丰富的科研成果，包括专利、论文、著作及多项国家级科研项目。

三、技术成果与创新点

• 原创技术：
  • 污水及地表水源热泵供热技术（近冰点大温差取热）。
  • 双源热泵供热技术（空气、土壤双源协同）。
  • 冷水相变供热技术（冰点取热）。
  • 干热式空气源热泵供热技术。
  • 管网及罐群储热系统（短时错峰调配）。
  • 环境能源多能协同供热系统（区域化、规模化供热）。
• 科研成果：
  • 发表高水平论文200余篇。
  • 出版专业著作3部，研究生教材1部。
  • 授权发明专利100余项，三项技术被鉴定为“国际领先”。
  • 承担国家级、省部级及地市级科研项目近20项，科研经费累计近亿元。

四、总结

区域化储能供热技术通过整合新能源、环境能源、储能与智能调控，能够有效提升山东省新能源消纳能力，降低碳排放，并实现电网调度的灵活响应。该技术具备良好的推广前景，尤其在空气源热泵与水源热泵应用方面具有显著优势。哈工大（威海）团队凭借扎实的技术基础、丰富的科研成果及多元合作模式，为该技术的落地与推广提供了坚实保障。