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光伏發(fā)電和熱泵通常被視作是兩個完全獨立的領域：光伏屬于能源生產領域，而熱泵則屬于建筑能效領域。我們把它們劃分到不同的政策版塊，由不同的部門分管，為其提供不同的激勵措施，設定各自的發(fā)展目標。

而現(xiàn)在，我們更多地需要開始考慮如何將新能源技術整合起來與集中式、公共事業(yè)級光伏相關的各種并網整合問題受到了媒體和決策者的廣泛關注。在中國，由于批發(fā)電力市場和輸電系統(tǒng)相當缺乏靈活性，集中式光伏電站往往需要進行輸電方面的投資。為了應對可再生能源發(fā)電的波動性問題，中國正在大型清潔能源基地旁建設新的燃煤發(fā)電廠，這將對未來的碳排放產生鎖定效應。

然而，近年來中國分布式能源蓬勃發(fā)展，特別是在廣大農村地區(qū)。分布式能源更適合用來滿足當?shù)氐挠秒娦枨?，如果上網則會與其他太陽能所面臨同樣的并網問題，同時還會產生棄電風險。家庭電力負荷雖然相對較小，通常無法吸收中午前后的峰值太陽能發(fā)電，但是在適當?shù)臈l件下，使用熱泵可以有助于增加本地太陽能消納，并且還可以避免更多使用主流的化石燃料進行供熱。眾所周知，燃燒化石燃料會產生溫室氣體排放，不但會對當?shù)乜諝赓|量產生負面影響，還會造成室內的空氣污染。

整縣推進光伏是一個相對較新的分布式太陽能計劃，目前尚未引起媒體的廣泛關注。在牛津能源研究所發(fā)表的一篇新研究論文中，筆者建議應將整縣推進計劃擴展到熱泵領域，從而為該計劃下產生的大量分布式太陽能電力尋找消納出路。這樣的整合舉措可以有助于解決熱泵和分布式光伏部署面臨的一些障礙，達到一舉兩得的效果。

整縣推進光伏計劃

2021 年6 月，中國國家能源局啟動了整縣推進光伏試點計劃。在其2021年9 月公布的各地報送的試點名單中，共計有676個縣和其他同級行政單位（如新開發(fā)區(qū)）參與此項計劃，約占中國縣級行政單位的一半。

參與該項目的試點縣并非全都地處農村地區(qū)，但它們較平均而言更接近農村的特征，這也反映了該計劃的目標。這些試點地區(qū)的人口合計約占全國人口總數(shù)的24%。整縣推進光伏計劃要求各參與縣的住宅屋頂總面積的至少20%安裝光伏發(fā)電，同時還提出了其他針對工商業(yè)和政府屋頂?shù)陌惭b目標。這一計劃的主要創(chuàng)新之處在于各縣能夠通過一次性拍賣覆蓋所有屋頂，大大降低了項目開發(fā)建設的軟成本（即：與建設沒有直接關聯(lián)的費用，如工程、融資、營銷和法律費用），特別是對于那些可能無法單獨盈利的小型系統(tǒng)而言。

光伏與熱泵部署相結合

同樣的制度創(chuàng)新也可以用來鼓勵熱泵的安裝部署。熱泵也面臨著許多與分布式太陽能相同的發(fā)展障礙，比如公眾認知度低、資本成本高、回報率差、單個項目規(guī)模較小等。

如果一幢房屋已經安裝了太陽能，那么可以用廉價的光伏電力來驅動熱泵，有助于改善整個系統(tǒng)組合的經濟效益。中國的電價相對便宜，但對于那些自己擁有發(fā)電能力的家庭或村莊來說，與在中午將太陽能電力回饋至電網相比，熱泵仍能為其提供更好的經濟回報。

這在炎熱的夏季看起來相當不錯，但是對于冬季來說其經濟回報又如何呢？考慮到冬季夜晚的供暖需求較大，那么將供暖和太陽能光伏結合起來是否仍有意義呢？令人驚訝的是，在某種條件下答案是肯定的。首先，中國的冬季比大多數(shù)其他國家都要陽光充足。在山東，一個家用太陽能電池板在整個冬季期間的發(fā)電量可以達到夏季水平的76％，與美國亞利桑那州鳳凰城的水平相當。相比之下，倫敦或慕尼黑的冬季光伏發(fā)電量僅相當于夏季水平的20％- 25％。

當然，如果沒有儲能來存儲光伏電力，熱泵在晚上則仍無法滿足供暖的用電負荷。在中國的寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)，光伏發(fā)電可以分別滿足家庭全年用電量的25％和32％。如果加裝兩小時的儲能（出于安全考慮，可能是由一個儲能裝置為整個村莊社區(qū)提供服務， 而不是在每個家庭單獨安裝儲能設備）， 光伏發(fā)電將可以滿足這些地區(qū)家庭用電量的42％和56％。

加裝熱泵還可以提高家庭自身對光伏發(fā)電量的消納能力。在沒有安裝熱泵的情況下，家庭光伏發(fā)電的自用率還不足10%，但加裝熱泵后，自用率可以達到20%-30% 左右，具體取決于所處的氣候環(huán)境。另外如果再加裝儲能設備，自用率可以達到40% 以上。
最重要的是，盡管初始投資成本較高，但為已經安裝了屋頂太陽能的家庭加裝熱泵在經濟上仍頗具吸引力。在中國中部和東部的大部分地區(qū)，相較于安裝新的電阻式供暖設備或燃氣鍋爐而言，為已有光伏的家庭加裝熱泵可以在三到六年內收回成本。與使用燃氣供暖相比，它的回報率則更好。即使與安裝新的清潔煤爐相比，在這些地區(qū)加裝熱泵在回收期方面也非常具有吸引力。然而，加裝儲能設備可能會使回收期明顯延長，即使是在分時電價的電價差相當大的的情況下也是如此。

克服重重障礙

低碳能源轉型影響到全社會的方方面面。近幾十年來，中國加大了對農村地區(qū)的關注和投資，旨在通過減少室內空氣排放提高居民生活質量，同時通過推廣清潔能源使農村家庭能夠在經濟上受益。但農村地區(qū)還面臨著一些特殊的障礙， 尤其是在熱泵普及方面。

最明顯的障礙在于缺乏公眾意識。在中國城鎮(zhèn)地區(qū)，供暖系統(tǒng)的建設在很大程度上被認為是房產業(yè)主和當?shù)毓┡髽I(yè)的事情，而農村居民則往往將建筑節(jié)能和清潔供暖視為政府的責任。在中國農村， 人們對采用清潔供暖可能帶來的成本節(jié)約往往缺乏了解，相反，人們對化石燃料取暖則持普遍接受的態(tài)度，認為這是農村地區(qū)取暖的一種歷史傳統(tǒng)。此外，農村地區(qū)對于室內空氣質量的認識和關注也較為缺乏。

第二個障礙在于較高的資本成本。幾乎所有的消費者都不愿意在高效的設備上支付更多的前期費用，而這些設備往往能夠在未來節(jié)省開支。與其他國家一樣，中國消費者不愿升級建筑能源系統(tǒng)可能與以下因素有關：缺乏對家庭能源成本驅動因素的了解；對潛在的節(jié)能收益預估不夠準確；更傾向于憑借感知而非實際的節(jié)能效果來做出能源決策。整縣推進光伏計劃可以很好的緩解這種擔憂，一方面可以讓工商業(yè)用戶共同分攤項目的資本成本，另一方面也可以通過能源服務公司或商業(yè)貸款更好地為此類項目籌措資金。
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第三個障礙則是行政能力和協(xié)調問題。從歷史上看，農村地區(qū)的能源效率和清潔能源政策一直存在責任分配不清、不同政府部門之間權責分散、激勵機制相互矛盾等問題，導致地方層面政策執(zhí)行不到位且缺乏動力。通常，此類政策主要適用于新建建筑，且缺乏長期的執(zhí)行監(jiān)督。整縣推進光伏計劃的設計至少也可以幫助解決這些協(xié)調問題。
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推廣普及熱泵的好機會

我們的研究顯示，在整縣推進光伏計劃取得成功的基礎上還有進一步發(fā)展的潛力。這是由于，中國參與該計劃的縣級人口總數(shù)幾乎相當于整個美國的人口規(guī)模，這些地區(qū)未來幾年有望貢獻大量的太陽能發(fā)電量，即使有些縣可能達不到最初設定的目標。因此，有必要將整縣推進光伏的模式作為在中國和其他地區(qū)推行分布式能源和能效舉措的一個政策參考，以解決小型用戶在轉變家庭供電和供熱制冷方式上面臨的經濟和其他障礙。否則，他們將很難投入時間和精力，更別說在金錢上投資于這種轉變。
原標題：光伏與熱泵結合助力減排增效