科创中国

随着建筑技术的迅速发展，我国建筑能耗已经攀升到社会总能耗的1/3，随着人民生活水平的提高，预计将在2030年上升到40%，其中作为“能耗大户”的暖通空调设备能耗约占建筑能耗的50%。2020年9月22，习近平主席在联合国大会上宣布，中国将采取更加有力的措施，“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。因此探究节能环保的建筑供能技术具有重要的意义。

在21世纪，中国经济发展的步伐逐渐加快，经济发展导致社会能源消费持续增加、城市化的持续进步、住宅建筑的持续增长，清洁能源的使用已成为冬季供暖和环境保护的主要手^]。近年来，北方清洁取暖各项工作在国家政策引导下有序推进，但随着“煤改电”工程的逐步深入，相关的技术问题也显现出来。首先，传统单一技术产品的局限性极大：如太阳能无法连续；空气源热泵不适合低温或者多湿地区；地源热泵在寒冷地区的地下热不平衡问题严重；采暖末端温度要求与热源温度不匹配（如热泵与散热器的匹配问题）等等。为了提升可再生能源消纳能力，提高能源利用效率，多种能源综合互补利用的概念被广泛应用。

然而，传统的多能互补系统基本都是简单拼合，设备重复建设却又无法有机结合起来，既造成初期成本高昂，又造成运行成本高居不下，既不节能也不节钱。并且“煤改电”推广面临的主要问题是能源供应存在短板，部分地区的配电电网薄弱，改造成本极高，无法承担高峰用电的负荷冲击^[14]。随着电网压力越来越大，政府出台了分时电价政策，以鼓励用电用户减少高峰用电负荷。因此蓄能空调凭借削峰填谷、运行费用低等优势得到广泛的应用。

本项目开发了一种可再生能源多能互补协同蓄能的建筑供能系统，可以实现可再生能源高效利用，通过夜间蓄能，实现“移峰填谷”，是推行“煤改电”的高效经济和供能技术。可再生能源多能互补协同蓄能的建筑供能系统在满足用户需求的同时，充分利用可再生能源，协同蓄能技术 “移峰填谷”，实现系统的高效经济运行。系统在夏季夜间蓄能模式下，机组平均COP分别为3.2。白天水箱蓄的冷量可以满足用户在峰电时段的需求，平电时段需用空气源热泵直供末端，热泵机组平均COP为2.4。当系统冬季夜间以空气源热泵耦合水源热泵梯级制热工况运行，系统平均COP为2.3，白天水箱可满足建筑全天的供热需求。系统运行稳定，性能较好，冬、夏季系统运行均能达到设计要求。通过对系统性能评价可知，该系统设计合理且运行高效，是可值得推广应用的可再生能源高效利用技术。

该项目已经开展了多个示范应用，运行结果表明，系统经济效益较好，可再生能源增补投资可在3-5年回收，且有很好的减排低碳社会效益。