城市能源系统实现碳中和的重要路径之一是建筑供暖电气化，即建筑供暖的去煤和去天然气化。国际能源署（IEA）在其发布的全球能源部门2050年净零排放路线图中提出，在“1.5摄氏度”温控目标要求下需要从2025年起在全球建筑领域禁止新增化石燃料锅炉。这对中国而言是巨大的挑战。
一方面，在我国不少寒冷和严寒地区，住宅集中供暖能源仍主要以燃煤为主；另一方面，由于历史原因，我国夏热冬冷地区并没有住宅集中供暖。随着老百姓生活水平的提高和气候频繁极端变化（虽然越来越多地出现暖冬，但也越来越多地出现气温骤降的极端严寒），夏热冬冷地区对住宅供暖的需求越来越大，呼声越来越高。因此，笔者认为建筑供暖既有燃煤替代工作任务艰巨，新增建筑供暖的低碳能源需求市场空间广阔。而煤改电，正是建筑领域降碳的关键环节，也是中国实现碳达峰碳中和目标的重要组成部分。
现实中不乏这样的观点：“煤改电”都用热泵供暖不就行了，很简单！此类观点未免过于低估了现实困难。首先，我国目前的电源结构仍以煤电为主。以我国电网的平均碳排放因子测算，如果电力驱动热泵的供暖性能系数低于2.5，其间接碳排放量与效率90%的天然气锅炉供暖基本持平，没有任何减碳优势。而普通空气源热泵的供暖季节性能系数甚至低至1.9。这就需要提高热泵的供暖效率。
IEA曾提出，空气源热泵供暖效率要在现有最好的产品基础上再提高50%。这对相关制造厂商和研发单位而言，无疑是一个巨大考验。现实要求更加严酷，其要发挥实际功效就不能仅限于试验台上的样机，而是能够量产的、消费者负担得起的产品。实际上，即便空气源热泵性能可有大幅度提升，由于原理上的先天不足，在我国严寒地区应用基本上还是无法满足需求。
提高热泵效率的另一条路径是为热泵配置合适的热源（取代空气），近年来也涌现了一批成功项目，用地表水、用土壤换热、用中深层地热、用工业余热等。其热泵性能系数可以提高到3.0以上，但要推广和普及也存在许多障碍。作为热源，首先，因其不只是简单的家用电器，而要涉及取热、换热等全过程，是一套完整的“系统”，技术含量要求高；其次，正因为其是一项系统工程，在我国高密度城市的现实国情下，很难找到合适的热源，尤其是针对我国北方大量既有住宅集中供暖的改造，不仅所需投资巨大，而且工程实施难度很高。
更大的挑战在于如何降低我国电力结构中的煤炭比例。今年我国遇到的缺煤缺电现象，给我们很大的警示是：改变以煤为主的发电结构，不可能一蹴而就。笔者认为，碳达峰碳中和不能“一刀切”，但更不能“一刀不切”。这离不开各参与方的协同发力，只有脚踏实地，才能行稳致远。
（作者系国际制冷学会终身名誉会员、同济大学高密度智能城镇化协同创新中心特聘教授）
原标题：城市能源系统“碳中和”离不开建筑供暖电气化
