产业报告2024丨案例篇：一、案例选择原则；二、典型案例-四季沐歌河北省南宫市纯水岸小区集中供暖项目

一、案例选择原则

清洁供热是重大的民心工程、民生工程，自2017年实施北方地区冬季清洁取暖五年规划以来，北方地区清洁取暖成效显著。实现碳达峰碳中和，供热是一个重要领域，近年来我国清洁供热技术在全国各地有很多具有先进示范意义的应用案例。这里，主要从项目概述、主要技术及创新点、商业模式、可推广性分析、综合示范效益等5个方面展示案例先进性。

本篇共介绍9个具有代表性的清洁供热典型案例。

1．技术先进性

“双碳”背景下，我国将构建清洁、低碳、安全、高效的新型能源体系。我国能源升级无法效仿西方国家路径，而要逐步提升非化石能源消费比重，不断提高消费端电气化水平，压缩能源转型升级时间；坚持安全降碳，将经济社会发展和人民群众改善生活的能源需求放在重要位置；坚持节能优先，将节能放在重要位置；能源开发利用必须减少对生态环境的不利影响，降低二氧化碳等温室气体排放强度；以居民可承受为前提，不能脱离中国国情、超越发展阶段，推动煤电从基础性电源向基础性和系统调节性电源并重转型，实现能源安全、高效、清洁、低碳、可持续发展。

技术先进性应坚持减污降碳，促进供暖电气化和可再生能源供暖。具体来说，热源侧包括热电机组深度解耦技术、核能供热技术、工业余热供热技术、热泵技术、生物质利用以及跨季节储热技术、中深层无干扰地热供热技术等“零排放”“分布式”“可再生”能源利用技术等；热网侧包括热力平衡调控、先进热计量技术以及供热系统管理平台等；用户侧包括超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑以及按需供热、热计量收费等，随着新能源大规模并网以及终端电气化率的不断提高，未来产能建筑和高效用能设备也将登上历史舞台。

2．转型示范性

在“双碳”目标背景下，终端用能电气化是大方向。在供热领域，绿色低碳转型理念将贯穿全产业链环节。短期来看，在城镇集中供暖区优先选择工业余热、热电联产、地热等方式；农村地区要因地制宜，尽量采用分布式采暖，并探索洁净煤炉具，鼓励生物质供暖、分散式生物质成型燃料+专用环保炉具、“太阳能＋”、水源热泵等多种方式。长期来看，清洁的可再生能源电力供热是最终方向。北京大学能源研究院数据显示，2021年，光伏发电的上网电价再创新低，降至0.1476元/千瓦时，随着技术进步，未来将降至0.07元/千瓦时甚至更低，为电供暖奠定基础。我国要大力提高电能在终端能源消费中的比例，从目前的占比约26%提高到50%以上。应充分利用各地的屋顶资源建设分布式光伏，将可再生能源的分散特性户用采暖的分散性相结合，降低供热管网等基础设施投资。同时，可以利用先进热计量技术，提升清洁电力供暖的经济性，实现清洁供暖的商业化。

3．综合效益性

清洁供热作为重大民生、民心工程，要坚持“以供定改、先立后破”的原则，因地制宜推广“煤改电”“煤改气”、清洁燃煤集中供暖、工业余热供暖以及地热、生物质、太阳能等可再生能源供暖方式，实现环境、社会、经济的综合效益。

环境效益方面，北方地区冬季清洁取暖是保障百姓温暖过冬、减少环境污染、打赢蓝天保卫战的重要举措。国家和地方政府高度重视清洁取暖工作，自2017年《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》发布以来，清洁供热对大气主要污染物减排贡献显著。展望未来，一方面清洁取暖工作仍需要不断巩固取得的成果；另一方面，未来应以减碳为发展方向和重要抓手，推动减污降碳协同增效，促进全社会绿色转型发展。

社会效益方面，清洁供暖长期稳定运行是推进工作中的重中之重。在能耗双控并逐步转向退发票控制背景下，要进一步挖潜增效，提高系统供热效率，深度回收低碳热源、开发零碳热源，加快调整热源结构。加快节能降耗、提质增效、减排降污技术的开发与应用是供热企业竞争力的一个非常重要的体现，供热企业需要尽快实现高效、智慧、精细化运营。

经济效益方面，改造成本是政府选择技术路径的主要因素，而运行成本是用户考虑是否持续使用的主要因素。综合两者，优秀的清洁供热技术方案和典型案例将保障清洁供热长效机制的建立。

未来一段时间内燃煤热电联产集中供热占比会不断下降，但仍要承担基础性热源的保障功能，尤其是在严寒、寒冷地区。在2060年碳中和目标下，我国电力装机结构中仍会保留一定量的热电机组，相应碳排放由负碳源抵消；为适应新能源为主的新型电力系统，热电机组会继续推进热电解耦，进一步提高机组出力调节范围和爬坡速度，增加供热能力，降低上网电量，相应地电供热占比会持续增加，尤其是蓄热式，既增加电力系统灵活调节能力，又可提升稳定供热能力（虽牺牲了局部时间的能源利用效率，但提高了系统价值）。

在北方农村地区以分户式采暖为主，包括生物质户式采暖炉具、燃煤户式采暖炉、热泵、电暖器、热风机、燃气壁挂炉、地热等。要统筹考虑经济性和低碳环保性，北方农村地区应优先就地或就近利用生物质供热，发展农村循环经济模式；电供暖（优先考虑热泵等高能效电供暖方式）与分布式光伏充分结合，洁净煤短期内仍是严寒、寒冷等地区不可或缺的重要兜底保障能源，其他热源作为补充热源进行因地制宜地利用。

4．模式推广性

中国工程院院士杜祥琬认为，未来一次能源的主流可以概括为核聚变。核聚变有两类：第一类是太阳上的核聚变即太阳能。广义的太阳能包括光伏、光热。实际上，风能、生物质能都来自太阳能。它们是清洁、低碳、零碳和可再生的。第二类是地球上的受控核聚变也称为人造太阳。目前是裂变核电站在支撑核电，业内正在突破人造太阳受控核聚变。

清洁供热产业仍处于快速发展阶段，化石能源供热比例将会有所下降，电、地热、生物质等清洁能源供热比例会进一步提高。在能耗双控背景下，优秀清洁供热典型技术案例需要进一步挖潜增效，提高系统供热效率，深度回收低碳热源、开发零碳热源，加快调整热源结构。加快节能降耗、提质增效、减排降污技术的开发与应用，同时供热企业需要尽快实现高效、智慧、精细化运营。

二、典型案例

1．四季沐歌河北省南宫市纯水岸小区集中供暖项目

关键词：CAS系统、空气源热泵、集中供暖

（1）项目概况

南宫市位于河北省南部、邢台市东北部南与威县、广宗县相连，西与巨鹿县接壤，北和新河县、冀州市、枣强县毗邻，东南隔清凉江与故城县、清河县相望。东南-西北向最长60公里，西南-东北向最宽20公里，总面积863.3平方公里。南宫市属暖温带亚湿润大陆性季风型气候区，气候四季分明，昼夜温差较大。春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽，冬季寒冷少雪；全年平均气温13.1℃，1月平均气温-3.7℃，3优秀供热案例集极端最低气温-20.8℃（1971年12月21日）。7月平均气温27.1℃，极端最高气温42.7℃（1968年6月11日）。日均气温0℃以上持续时间273天。无霜期203天，年日照时数2471.8小时；光照充足，雨热同季。

图5-1 纯水岸居民住宅实物图

该项目主要热源为超低温空气源热泵，辅助热源原则上为供暖系统的稳定、高效运行提供更加可靠的保障，同时尽可能的降低项目的初投资。因地制宜，按需供暖。采用环保型产品，无任何废气、废水、废渣排放，绝对环保。使用寿命长的设备，减轻政府能源补贴负担。针对项目的相关特点，本着以用户的安全使用、系统的稳定运行、能源的高效利用以及对环境友好为设计理念进行方案设计。

表5-1 纯水岸小区热负荷情况

图5-2 空气源热泵系统图

安全：这里的用户安全说的是实际使用者，本项目的实际使用者是居民，那么对居民来说，最实际的安全即是保证其环境的舒适、适宜、恒定。

稳定：说的是设计方案所用技术是稳定成熟的，系统能够稳定运行。这里既包括所选设备的成熟，也包括系统控制逻辑的成熟。

高效：能源的高效利用主要体现在系统的节能，而节能有三方面，一是利用先进的技术，二是采用清洁的能源，三是设备之间相互耦合运营，总结来说，即是“围追、堵截”。所谓“围追”，即是以先进的技术、系统（比如空气源热泵、多能耦合系统等）来发挥可再生、清洁能源的利用效率。同样的能源消耗，更高的能量输出，提高能源利用的性价比；“堵截”即是设备之间互补，降低建筑物需求能量与设备供能之间的不协同导致的能量损耗，实际上也是对能源的一种高效利用。

环境友好：所用技术不仅需要注重效率的提升，还要兼顾对环境友好的原则，比如减少碳排放等。

图5-3空气源热泵室外布置图

（2）主要技术及创新点

1）主要技术——CAS智慧控制系统

热源系统主要空气源设备、电锅炉两大主要设备组成，辅助系统包括，补水泵、软化水器、软化水箱。当地采用清洁能源供暖具有电价优惠政策。日常以空气源热泵为主，空气源热泵提供系统所需主要热量，辅助电锅炉在极寒天气或是空气源热泵故障等供热不足时启用，加热对象为循环管道中的供水。供暖中期，12月和次年1月，晚上室外环境温度低于设计工况下温度，启动电锅炉，且电锅炉处于峰谷电价运行期间，运行费用较低。居民室内温度为控制因子，设定最低温度18℃，最高温度设定24℃，通过室外温度和供回水温度以及循环水量进行调控。供热季开始时，首先开启空气源热泵作为热源。根据室外环境温度设定T1（可设定）。每30min根据室外环境温度调节一次供水温度。监测补水点压力，高于250kPa时，补水泵停止，低于200kPa补水泵开启。

2）CAS控制逻辑

①概况及控制原则

A.系统由28台空气源热泵机组+1台600kW电锅炉组成。

B.热源的启动优先次序是：空气源热泵机组、电锅炉，故障和被禁用设备跳过，停止顺序相反。

C.根据室外环境温度调节供水温度，自动加载和卸载。

D.加卸载原则遵循满足水温的控制范围要求，能适应开机或者负荷变化的需求，避免频繁启动和停止的振荡状态。

E.设置远程视频监控系统分别监控主机及机房。

F.控制系统可远程在线监测并设置各参数。

②逻辑控制总则

A.先启动水泵HP-1-1/2（HP-1-3为备用泵，可手动/自动切换），30s后再启动低环温空气源热泵。

B.先启动水泵HP-2-1，30s后再启动电锅炉。

C.7台空气源热泵设置一个水流开关。

D.空气源热泵最多2台同时启动，顺次启动时间间隔30s（可设定）。减机时逐台递减，时间间隔30s（可设定）。

E.机组具备待机防冻功能，防冻模式下联动水泵启动。

F.监测末端供水温度T1，回水温度T2；监测低环温空气源热泵总管供水温度T3；监测每台低环温空气源热泵出水温度T4；监测锅炉出水温度T5；监测室外环境温度T6。

G.空气源热泵预留RS485通讯接口，modbus通讯协议。

H.电锅炉预留RS485通讯接口，modbus通讯协议。

I.设置温度传感器监测水系统管道各点温度，温度传感器精度0.1℃。设置压力传感器监测各点压力，压力传感器精度100Pa。

J.环境温度传感器精度0.5℃。

K.分别设远传峰谷电表计量水泵、空气源热泵、电锅炉运行电量及运行时间，设远传热量表计量总供热量，设远传水表计量系统补水量。

表5-2 CAS系统根据温度自动调整出水温度并启停机器

（3）商业模式

根据合同，南宫市纯水岸一二期供热项目由我公司筹措资金、自主建设、自主经营、自负盈亏，经营期限为15年，起始时间为合同签订时间。我公司按照规定价格收取用户采暖费，政府给予补贴。

住宅供热按20元/平方米收费，商业供热按25元/平方米，可以根据政府物价部门价格变动进行调整，采暖建筑每个采暖季的采暖面积按照房本或购房合同面积计算,费用根据当地市场及政府物价部门规定调整。

（4）可推广性分析

本项目积极响应落实《大气污染防治行动计划》等文件精神，空气源热泵+电锅炉清洁能源联合系统立足先进节能技术，低成本、高能效、零排放的解决供暖问题，增加了供暖的稳定性、降低系统投资、运行节能、设备寿命提高，具备良好的经济价值和环保效益，对于“推进清洁能源、减少雾霾天气”有着积极的示范意义，也为严寒地区空气源热泵耦合其他能源升级改造提供了借鉴，工程实践主要体现在几个方面。

1）采用电锅炉补热技术对空气源热泵采暖升级改造具有良好的可行性和经济性。根据南宫市纯水岸、丽滨嘉苑小区供暖前期采暖运行数据监测对比分析，空气源热泵+电锅炉系统供暖效果明显优于单一空气源热泵供暖效果，实践证明空气源热泵耦合其他能源供暖技术方案可行并可靠。另外，通过采用复合能源进行优化升级，避免了空气源热泵随着室外温度降低能效降低导致的供热不足的缺点，空气源热泵能效较低的时候，电锅炉正处于峰谷电价时段。经过供暖前期运行数据分析，空气源热泵耦合电锅炉系统稳定可靠，运行费用和空气源热泵单独运行费用相差不明显，经济性可接受；相较于单一能源供暖的方案，耦合系统的技术方案在供暖效果、设备寿命上都提升20%以上，综合性能增强，经过证明这种技术方案可推广复制。

2）电锅炉补热空气源热泵系统在严寒低温天气条件下能实现稳定的高温供暖。通过供暖前期数据分析，在严寒低温天气以及低温雨雪环境下，电锅炉补热空气源热泵系统供水温度能够稳定满足50℃的高温供暖，末端暖气片供暖可达到22℃。

3）电锅补热系统优化了设备技术性能和提升了设备使用寿命。电锅炉补热改变了空气源热泵出水工况，使得压缩机设备运行的冷凝温度和冷凝压力降低，设备的技术性能充分发挥，始终在稳定高效区间运行。通过COP值推算排气温度可降低30%左右，大大降低了低环温条件运行时压缩机烧毁的风险，而且大幅提升了设备的使用寿命。

4）电锅炉补热系统实现大温差供暖更适应地暖采暖特性。电锅炉补热系统的温度提升使得供回水温差增加，那么相应的循环水流量减少，这样可以实现大温差小流量运行，以降低热网循环泵运行功率。就南宫纯水岸为例，设计理念是供热末端循环温差为10℃，通过压差旁通阀一部分循环水流量进入空气源热泵，机组循环温差为5℃，而热网循环泵设置在压差旁通阀上游，导致循环水泵运行功率非常大，如果设计循环温差为10℃，那么运行功率减半或者一台泵循环即可满足设计需求，这样有利于节能和满足末端用热需求。

5）在同等供热效果条件下复合系统总投资低于空气源热泵系统。从以往的空气源热泵供暖系统运行效果、投资费用等方面来看，常见的空气源热泵系统，若达到同等供热效果，需大量增加机组数量，按该项目的现有情况测算，耦合系统总投资低于空气源热泵系统。另外与常见的空气源热泵相比，耦合系统从技术上大幅减少了设备维护投入。

图5-4 荣誉证书

（5）综合效益

1）经济效益分析

空气源热泵供暖期平均COP达到2.7，每平方米年耗电量26.88千瓦时；系统供暖采用质调节，定流量运行，水泵耗电量为0.75千瓦时；供暖期建筑平均每平米耗电量为27.63千瓦时/平方米。

通过供暖前期监测数据表明，居民室内温度参数均达到预期效果，最冷时间点日耗热量为0.409千瓦时/平方米。2020-2021采暖季电费359114.80元，单位面积13.63元，平均一天0.1134元/平方米。

图5-5 项目运行前两个月耗电量

表5-3 项目综合效益指标

2）社会效益

节能减排：空气能采暖系统高效利用空气中的热能，其能源利用率远高于传统的燃煤、燃气等采暖方式。这种节能效果有助于降低能源消耗，减少温室气体排放，是落实国家节能减排战略的有效手段。

环境保护：由于空气能采暖不直接燃烧燃料，因此不会产生烟尘、废气等污染物，极大减轻了对大气环境的负荷，有利于改善空气质量，符合国家对生态文明建设的要求。

安全可靠：空气能采暖系统的工作原理是闭路循环，无火焰、无明火，避免了火灾和煤气中毒等安全隐患，为公众提供了更安全的生活环境。

提高生活质量：空气能采暖能够提供温度稳定、分布均匀的暖气，有助于提高室内舒适度，改善人民生活质量，满足人民群众对美好生活的向往。

促进经济转型：空气能采暖产业的推广与发展，有助于推动传统能源结构向清洁能源转型，促进绿色经济和循环经济的发展，带动相关产业链的增长。

支持“煤改电”工程：在国家推进的“煤改电”工程中，空气能采暖作为重要的替代技术，有助于减少北方地区冬季对煤炭的依赖，改善农村地区的生活环境，提升农村基础设施水平。

智能家居的融合：随着技术的进步，空气能采暖设备可以与智能家居系统相结合，提高采暖系统的智能化、网络化水平，推动家居行业的现代化发展。

推广空气能采暖是实现可持续发展和构建美丽中国的重要举措，对提升公共福祉、促进社会和谐具有深远的影响。

（6）单位简介

四季沐歌科技集团有限公司成立于2000年，是一家专注于热水和采暖系统解决方案的企业。我们致力于为客户提供全方位的热水、采暖产品和服务，覆盖从单机到系统、从城市到乡村、从家庭到商用的广泛应用场景。

作为沪市A股主板上市企业，四季沐歌一直秉持着高质量、高可靠性的原则，为客户提供最佳的产品体验。同时，我们拥有强大的研发团队，不断推动技术创新，以满足市场和客户的需求。

四季沐歌的产品线非常丰富，包括集成热水机、太阳能、空气能、电热水器、燃气热水器、壁挂炉等全系列热水、采暖产品。这些产品不仅具有高效节能的特点，还能够提供舒适温暖的生活体验。

四季沐歌集团在中国市场拥有广泛的客户基础，并且产品已经出口到德国、美国等100多个国家和地区。四季沐歌连续多年成为中国房地产500强首选供应商，并入选中国品牌价值500强、全球新能源500强榜单。此外，我们公司还获得了全国售后服务十佳单位和中国最佳雇主等荣誉。