在我国以煤为主的电力结构下,用热泵供暖,其间接碳排放需要特别重视。碳排放量取决于当地电力的平均碳排放因子及热泵的效率()。
根据发电结构,各地的碳排放因子有很大差异。碳排放因子可以用3种方法获取:
1)我国西部地区(典型的如青海、云南)因为主要电力来源于可再生能源(水电、太阳能),因此碳排放因子很低。而东部部分省市(如上海),在国家统一调配下大规模输入西部绿电,限制本地燃煤电厂运行,因此碳排放因子也比较低。问题在于,如何确定该省级电网输入电力的来源,而这对于各地电网公司并不困难。近期有研究者测算了2019年中国区域和省级电网的平均碳排放因子,极有参考价值。其中省级电网碳排放因子最高的是河北省(0.935 6 kg/(kW·h)),最低的是青海省(0.096 4 kg/(kW·h))。北京市的碳排放因子是0.627 6 kg/(kW·h),上海市是0.536 7 kg/(kW·h),广东省是0.410 6 kg/(kW·h)。区域电网中碳排放因子最高的是华北电网(0.817 9 kg/(kW·h)),最低的是南方电网(0.379 4 kg/(kW·h))。也有研究者质疑用省级电网计算碳排放,认为省级电网不是独立电网,电力是互通的,分不出哪股电力来自河北,哪股电力来自青海。笔者认为,电力确实是互通的,但排放权是清楚界定的,每年发出的电,卖给北京、上海有账可查。这也是国家鼓励东部较富裕省市向西部可再生能源大省购买绿电的初衷。
2)采用国家全电网的平均碳排放因子(全国电力年总碳排放量除以当年全国总发电量),优点是全国用统一的碳排放因子,便于相互比较;缺点是不利于碳交易和影响购买绿电的积极性,更不能体现可再生能源大省在国家双碳目标下的地位。2021年12月,国家生态环境部公布了2020年全国电网平均碳排放因子,为0.583 9 kg/(kW·h)(2015年是0.610 1 kg/(kW·h))。
3)目前可依据的公开权威数据是国家发展改革委每年公布的“年度减排项目中国区域电网基准线排放因子”。其中包括各区域电网的电量边际排放因子()和容量边际排放因子(),其中指的是运行边际排放因子,即目前正在运行的可调度发电设施的排放因子(可调度电厂指火电厂);指的是建设边际排放因子,即新建电厂中容量较大的电厂的排放因子。这2个数据主要用来在清洁发展机制(CDM)中作比较的基准。也就是说,新建电厂排放量一定要低于该基准。而在建筑碳排放计算中,用会严重高估终端间接排放量。所以,有研究者呼吁不能用或计算终端减碳量。但在没有其他可靠数据来源的前提下,可以用本区域电网的和的加权平均值(权重各50%)作为平均碳排放因子计算。
选取碳排放因子时,建议采用1)、2)、3)的排序。
以供热量10 kW·h为例,比较不同供暖方式的碳排放,结果见表1。
从表1可以看出,空气源热泵供暖间接碳排放取决于当地碳排放因子,取省级电网平均碳排放因子最高值计算,空气源热泵供暖不具减排优势;而取国内最低的碳排放因子计算,空气源热泵供暖减排效果很好,可以取代燃煤和燃气锅炉。按照北京市的碳排放因子(0.627 6 kg/(kW·h))计算,末端地板供暖有一定减排作用,而采用散热器供暖,碳排放量就比天然气供暖大了。以燃气锅炉制热量10 kW·h的碳排放量(2.32 kg)衡量,需要在当地电力碳排放因子小于0.51 kg/(kW·h)的条件下使用多联机才有减排效益。而如果当地电力碳排放因子小于0.22 kg/(kW·h),可以用电锅炉取代燃气锅炉。