一、案例简介

现在北方农村基本冬季取暖依靠土暖气，家家烧煤、户户冒烟、污染空气、危害健康。除了煤烟和粉尘对空气的污染以外，还有煤烟中毒隐患。天然气、电供暖的成本相较燃煤增加过多;大部分农民普遍较难承受，“煤改电”“煤改气”等技术路线在补贴退坡的情况下，出现了大量的“散煤”复烧现象，北方农村冬季清洁供暖的技术路线尚待更高效率、更低成本的新产品、新技术研发加以解决。

随着生活水平的不断改善，“既要温暖过冬，又要蓝天白云”的需求强烈，强力促进政府不断施策，大力推进大气污染防治攻坚，西北地区光照资源丰富，大部分地区处于二类及以上光照资源区。

随着太阳能光热转换效率提升和燃煤价格上涨，居民用太阳能+电辅采暖价格与燃煤价格持平，为项目推动带来机遇。

国家财政每年将北方地区部分城市中央财政支持范围，为项目提供保障。采用“太阳能+电辅热”技术施行供暖热源清洁化改造逐渐成为解决“散煤”替代的主要选择。国网甘肃综合能源服务有限公司先后实施了大量清洁供暖项目，具备强大的实力和丰富的经验。

2021年12月，国网甘肃综合能源服务有限公司建设1180户农村居民太阳能+电辅热采暖系统。一户建设需3天，费用为13000.00元。整体供热建筑面积56㎡，实际采暖面积不低于40㎡、不少于两个房间采暖需求。

室内全天平均温度不低于16℃，极端天气(室外气温-10℃及以下或连续3天阴、雪、雾霾)室内全天平均温度不低于14℃。在日辐照量17MJ/㎡的条件下，平板型太阳能集热器:集热板≥7块(集热面积14m)的情况下，集热系统日有效得热量≥91MJ。

二、技术方案

本项目采用太阳能+电辅热技术，白天太阳能收集热量输送储热水箱中并部分供暖，同时将多余热量储存在储热水箱，夜间及清晨利用谷电时段的低电价，自动切换为电辅热系统，同时充分利用谷电蓄热，运行过程中无有害气体排放，对环境零污染。

“太阳能+电辅热”供暖系统包括太阳能集热系统、蓄热系统、末端供暖设备、辅助能源加热系统及控制系统。

1.平板式集热器

平板式集热器主要功能部件为铝制全表面金属微通道集热板，集热介质为防冻液，集热效率高，抗冻凝，易操作，适合于寒冷及严寒地区太阳能供暖项目。相比其他技术路线，设备运行安全保障性高，售后维护成本低，用户接受程度高。

2.集热系统及集热循环控制

集热系统通过管路串并联形成集热阵列，总采光面积14㎡，导热介质选用-25℃不冻凝的醇基防冻液，比热容约为3.5J/kg*℃)，集热阵列与储热水箱内置换热器通过管路连接形成闭环回路，回路中布置集热循环泵，通过集热循环泵驱动导热工质在回路中高速循环，工质流速不小0.5m/s。

在供热季，集热循环泵采用温差循环控制模式，集热器出口侧母管上布置温度传感器1，储热水箱内置温度传感器2，传感器1的温度与传感器2的温度温差大于8℃时，集热循环泵启动，温差小于3℃时，集热循环泵停止。

在其他非供热季，集热器采用遮阳网覆盖，防止过热的同时可以制取生活用热水。

该集热器具有集热性能可靠、制造成本低、施工安装简便、维护成本少等优点，性价比较高，在示范工程使用。

3.储热系统及末端供热循环控制

系统配置一定容积的储热水箱，储热水箱内置水-水换热器和电加热装置，保障水箱内水温满足供热水温要求。

水箱容积1m³，热损系数小于12.234(W/㎡)。储热水箱通过管路与室内供暖循环管路连接，供暖循环管路布置供暖循环泵，供暖循环泵通过室内温度传感器温度控制自动启停，设置不同时间段的启停控制温度，满足供暖的同时实现最大化节能运行。

4.末端散热器

供暖末端采用风机盘管式末端设备(如用户有地暖设施的可直接利用)，风盘换热器采用全铝结构水空换热，具体结构为板翅式，风机盘管运行采用温度控制自动启停。末端散热器设计功2.5kW。

三、商业模式及客户收益

1.商业模式

本项目采用工程建设模式。具体实施过程中可以采用合同能源管理、工程总包、BOT建设运营等各种模式。

2.客户收益与效果

(1)经济效益。

改造前，农村居民平均1户建筑冬季采用燃煤供暖约需用煤1.5~2t，按2021年煤价燃煤费用约2400~3200元。改造后，辅助加热电费在7~15元/日，月电费约320~360元，一个采暖季该电辅热电费在1500~2500元之间，同比燃煤供暖减少700~900元，大大降低了居民采暖成本。通过本项目1180户居民项目实施，每户增加6kW，每天低谷运行10h，可实现电能替代电量1062万千瓦时。

(2)环境效益。

改造后，每户可减少标煤燃烧1.42t，减少碳粉尘0.97t，减排二氧化碳约3.56t，减排二氧化硫0.1t，减排氮氧化物0.05t。1180户居民共可减少标煤燃烧1685t，减少碳粉尘1146t，减排二氧化碳约4200t，减排二氧化硫126t，减排氮氧化物63t，大大提升农村人居环境和农村居民生活质量。

(3)示范效果。

该项目具有很强的推广和示范效果，为农村清洁供暖提供“零碳”解决方案，使农村居住环境大幅度改善，助力美丽乡村“双碳”目标顺利实现。同时对电力公司拓展同类型业务、品牌形象提升起到积极作用。

四、项目亮点及经验总结

1.项目亮点

(1)该案例热源部分采用太阳能平板集热器和电辅热，结合峰谷电价、建筑负荷特性，构成了源荷协同的复合能源采暖技术路线，该技术具有先进性和可推广性，可有效减少二氧化碳排放。

(2)采用抗冻液传热介质的平板型集热器抗冻性好，在非采暖季采用部分遮挡方案防止过热，可确保系统全年安全稳定运行。

(3)集热器为全金属结构，耐压性强，可靠性高，集热器采用串联布置，工质行程长，出口温度高，可以满足采暖要求。

(4)该方案采用双回路循环方式，设置了较大的储热水箱，可有效容纳太阳能集热器和谷电提供的能量，实现集热、储热、供热同时稳定运行，降低成本。

(5)末端供热控制考虑系统综合能效，建立了以能效为核心的综合管控平台，对建筑室内温度、水箱水温、低谷电利用进行协同优化控制，可有效降低用户供热成本。

(6)系统采用机械式强制循环，智能化模块自动控制集热系统启停、取热介质流量流速，在不同光照条件下，配合智能阀组，灵活调用储热单元不同温度介质，实现太阳能集热效率最大化。

2.经验总结

(1)管理方面:一是防止设备损失，在合同中明确运维方义务，由供货方设立项目运维站，明确5年质保期内由其负责资产的运维，确保运维到位、安全可靠，发挥设备效力;二是建立设备入网试验检测标准，做好设备质量监造和试验检测;三是制定严格的质量控制措施，按照第三方检测机构提供的验收条件严把质量关;四是严格监控已投运设备的取暖成本，发现问题，及时优化系统设置。

(2)技术方面:一是要适应北方寒冷及严寒地区冬季极端天气运行条件，保障太阳能集热设备抗凝、耐低温、不失效;二是充分利用系统储热蓄能单元，在电网谷电时间段结合建筑温度情况灵活充分进行蓄热储能;三是同时兼顾太阳能集热系统的运行工况，实现集热、储热、供热“三同时”。

(3)推广策略:一是从能源结构、资源条件、政府推动、成熟产品等方面形成相应的清洁供暖推广模式，建议主要以“太阳能+电辅热”为模式;二是因地制宜，以“太阳能+电辅热”或热泵热风机为主导，着力减少煤炭散烧，降低大气污染物排放，以“清洁排放”为衡量标准:三是以居民可承受为中心，选取适宜清洁供暖策略，积极开展“太阳能+电辅热”或热泵热风机，重点布局农村地区。

(4)适用条件:一是有清洁能源采暖电价支持地区;二是太阳能资源丰富地区;三是地方政策支持，有财政补贴资金的地区。

(5)目标客户市场:一是村镇建筑采暖;二是别墅分户采暖;三是偏远地区、燃气管网铺设不便地区。