一、研究背景
　　为了控制和减少燃煤的消耗及其所带来的污染，北方多个城市正在农村地区大力推进“煤改电”、“煤改气”工程，但由于缺乏顶层设计和总体统筹，巨额的设备补贴和能源补贴未能充分发挥其经济杠杆作用，造成初投资和能源的浪费；同时也产生了大量的问题，如厂家缺乏技术积累、质量参差不齐、技术路线不合理、运行费用高、政府补贴负担重、即使有政府的补贴农户仍然难以承受高昂的运行费用。本项目由清华大学，北京市可持续发展促进会负责，针对目前农村煤改清洁能源工作中存在的问题，研究开发可远程电力调峰控制、适合北方寒冷地区（尤其是山区农宅）采暖的空气源热泵热风机（简称热风机），并在北京延庆、密云、怀柔选择气候相对更为寒冷、极端天气更为恶劣的村庄进行示范工程建设，通过实际运行研究制定电力调峰控制策略。在实现清洁取暖的同时，有效引导、利用大规模使用热泵产生的新增灵活性用电负荷对电网负荷进行削峰填谷，同时为北京山区农村煤改电决策提供技术支撑。
　　二、工作成效
　　1.社会环境效益。本项目通过低环境温度空气源热泵热风机的开发与智能调峰系统的规模化应用，为社会环境治理提供了创新解决方案。在生态保护方面，设备在严寒地区的稳定运行显著降低了传统燃煤取暖依赖，经实地验证，一户可有效减少散煤燃烧1-3吨，农村用能清洁化在颗粒物、NOx和SO2方面产生的减排效果对全国总减排量的贡献比例分别为11.9%、4.7%和1.1%，因此采用热风机可大幅降低PM2.5、二氧化硫等污染物排放，对改善京津冀等重点区域冬季空气质量产生积极影响。
　　受惠于示范区的成功实践，数千户农村家庭告别了室内烟尘污染，呼吸道疾病风险明显下降，人居环境质量获得实质性提升。在能源系统转型层面，技术首创的“热泵集群柔性调控”模式破解了山区可再生能源消纳难题——通过负荷响应能力，设备群可主动追踪风电、光伏出力波动，示范期间成功提升区域绿电消纳率数个百分比，为构建高比例可再生能源新型电力系统提供了可复制的农村样板。项目通过行业标准的确立，系统性规范了清洁取暖与电网协同的技术路径，既缓解了偏远山区因电网容量不足导致清洁能源推广受限的长期矛盾，又为乡村振兴战略下的能源公平性提供支撑，间接带动产业链就业与技能升级，形成“减污降碳-民生改善-产业振兴”的多维正向循环。
　　2.经济效益。技术推广的经济价值体现在用户成本节约、电网效能优化及产业动能激发三重维度。用户侧核心优势在于颠覆性降低采暖成本，示范案例表明，相较于传统电采暖或燃气设备，热泵热风机结合智能调控可使农户季节性采暖费用显著下降约20%-30%，其经济性在政府补贴退坡背景下尤为重要。电网侧则释放出规模化柔性调节潜力：单县域数千台设备集群通过参与需求响应，可等效替代小型调峰电厂，年削减尖峰负荷上百小时，直接延缓输配电网升级投资数亿元量级。若在北方省份推广，该模式有望激活电力辅助服务市场，创造可持续的灵活性资源收益渠道。产业链方面，双级变频压缩机、LoRa远程控制等核心技术的突破，推动制造企业的发展。未来通过与光伏、储能的系统集成，农户可进一步降低30%以上用能支出，形成“设备增值收益-用能成本递减”的市场自驱机制，预估技术迭代将撬动百亿级新兴市场空间，为能源转型注入持久动力。
　　三、成果转化及商业推广前景
　　针对北京山区农宅清洁采暖方式适宜性、大规模煤改电后采暖用电对电网的影响等问题，研究开发了可远程电力调峰控制、适合北方寒冷地区采暖的空气源热泵热风机，通过搭载双级变频压缩机、变频增焓循环系统控制等技术，无电辅热实现-20度强劲制热，-30℃可靠运行，为将来低碳目标下北方清洁取暖提供了一款经济使用、切实可行、可大规模推广的新产品；针对山区农宅分布特点，以及远程控制数据通信可靠性、稳定性需求，研究出基于LoRa的空气源热泵热风机远程控制的通信技术整体方案，并研究开发远程调峰控制平台与区域控制器、通信模块和区域控制器之间的通信协议，实现低功率、远距离传输的同时实现空气源热泵热风机监测数据上传和远程控制指令下发等功能，并将研究成果形成两部标准规范和引领行业发展；
　　在北京极端天气更为恶劣的山区农村进行了1200台的热风机示范工程建设，通过实际运行研究制定电力调峰控制策略，在保证满足用户室内的热环境需求的同时，实现了单位采暖面积运行费用低于现有空气源热水热泵等清洁能源采暖方式。在实现清洁取暖的同时，有效引导、利用大规模使用热泵产生的新增灵活性用电负荷对现有电网负荷进行削峰填谷，实时对设备进行优化调度，实现设备用能的时分复用，达到电能有效利用、可再生能源有效运行小时数增加、保证用户采暖效果的同时采暖费用降低的多赢的效果，为山区煤改电决策提供技术支撑。
　　四、下一步工作建议
　　在零碳目标与可再生能源高比例接入的背景下，本项目调峰技术体系可向"热泵柔性负荷+光储协同"方向深度迭代：过耦合建筑光伏与分布式储能系统，构建基于电价信号和气象预测的 "光-储-热" 智能调度中枢，实现热泵群控系统对光伏出力曲线的主动追踪——在午间光伏大发时段提升制热功率蓄存热能，高峰时段切换至储热模式，推动采暖负荷从 "刚性用电" 向 "可中断柔性资源" 转化。同步研发直流母线架构下热泵与储能的即插即用接口，支撑农村地区 "光储直柔" 微网示范，最终形成 "可再生能源就地消纳为主、电网调峰为辅" 的新型能源架构。该演进路径可使农户光伏自发自用率提升，降低电网扩容压力，并为参与电力现货市场交易提供技术基础。

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