光伏发电和热泵通常被视作是两个完全独立的领域：光伏属于能源生产领域，而热泵则属于建筑能效领域。我们把它们划分到不同的政策版块，由不同的部门分管，为其提供不同的激励措施，设定各自的发展目标。
而现在，我们更多地需要开始考虑如何将新能源技术整合起来，以响应中国源- 网- 荷一体化的政策号召。
与集中式、公共事业级光伏相关的各种并网整合问题受到了媒体和决策者的广泛关注。在中国，由于批发电力市场和输电系统相当缺乏灵活性，集中式光伏电站往往需要进行输电方面的投资。为了应对可再生能源发电的波动性问题，中国正在大型清洁能源基地旁建设新的燃煤发电厂，这将对未来的碳排放产生锁定效应。
然而，近年来中国分布式能源蓬勃发展，特别是在广大农村地区。分布式能源更适合用来满足当地的用电需求，如果上网则会与其他太阳能所面临同样的并网问题，同时还会产生弃电风险。家庭电力负荷虽然相对较小，通常无法吸收中午前后的峰值太阳能发电，但是在适当的条件下，使用热泵可以有助于增加本地太阳能消纳，并且还可以避免更多使用主流的化石燃料进行供热。众所周知，燃烧化石燃料会产生温室气体排放，不但会对当地空气质量产生负面影响，还会造成室内的空气污染。
整县推进光伏是一个相对较新的分布式太阳能计划，目前尚未引起媒体的广泛关注。在牛津能源研究所发表的一篇新研究论文中，笔者建议应将整县推进计划扩展到热泵领域，从而为该计划下产生的大量分布式太阳能电力寻找消纳出路。这样的整合举措可以有助于解决热泵和分布式光伏部署面临的一些障碍，达到一举两得的效果。
整县推进光伏计划
2021 年6 月，中国国家能源局启动了整县推进光伏试点计划。在其2021年9 月公布的各地报送的试点名单中，共计有676个县和其他同级行政单位（如新开发区）参与此项计划，约占中国县级行政单位的一半。
参与该项目的试点县并非全都地处农村地区，但它们较平均而言更接近农村的特征，这也反映了该计划的目标。这些试点地区的人口合计约占全国人口总数的24%。整县推进光伏计划要求各参与县的住宅屋顶总面积的至少20%安装光伏发电，同时还提出了其他针对工商业和政府屋顶的安装目标。这一计划的主要创新之处在于各县能够通过一次性拍卖覆盖所有屋顶，大大降低了项目开发建设的软成本（即：与建设没有直接关联的费用，如工程、融资、营销和法律费用），特别是对于那些可能无法单独盈利的小型系统而言。
光伏与热泵部署相结合
同样的制度创新也可以用来鼓励热泵的安装部署。热泵也面临着许多与分布式太阳能相同的发展障碍，比如公众认知度低、资本成本高、回报率差、单个项目规模较小等。
如果一幢房屋已经安装了太阳能，那么可以用廉价的光伏电力来驱动热泵，有助于改善整个系统组合的经济效益。中国的电价相对便宜，但对于那些自己拥有发电能力的家庭或村庄来说，与在中午将太阳能电力回馈至电网相比，热泵仍能为其提供更好的经济回报。
这在炎热的夏季看起来相当不错，但是对于冬季来说其经济回报又如何呢？考虑到冬季夜晚的供暖需求较大，那么将供暖和太阳能光伏结合起来是否仍有意义呢？令人惊讶的是，在某种条件下答案是肯定的。首先，中国的冬季比大多数其他国家都要阳光充足。在山东，一个家用太阳能电池板在整个冬季期间的发电量可以达到夏季水平的76％，与美国亚利桑那州凤凰城的水平相当。相比之下，伦敦或慕尼黑的冬季光伏发电量仅相当于夏季水平的20％- 25％。
当然，如果没有储能来存储光伏电力，热泵在晚上则仍无法满足供暖的用电负荷。在中国的寒冷地区和夏热冬冷地区，光伏发电可以分别满足家庭全年用电量的25％和32％。如果加装两小时的储能（出于安全考虑，可能是由一个储能装置为整个村庄社区提供服务， 而不是在每个家庭单独安装储能设备）， 光伏发电将可以满足这些地区家庭用电量的42％和56％。
加装热泵还可以提高家庭自身对光伏发电量的消纳能力。在没有安装热泵的情况下，家庭光伏发电的自用率还不足10%，但加装热泵后，自用率可以达到20%-30% 左右，具体取决于所处的气候环境。另外如果再加装储能设备，自用率可以达到40% 以上。
最重要的是，尽管初始投资成本较高，但为已经安装了屋顶太阳能的家庭加装热泵在经济上仍颇具吸引力。在中国中部和东部的大部分地区，相较于安装新的电阻式供暖设备或燃气锅炉而言，为已有光伏的家庭加装热泵可以在三到六年内收回成本。与使用燃气供暖相比，它的回报率则更好。即使与安装新的清洁煤炉相比，在这些地区加装热泵在回收期方面也非常具有吸引力。然而，加装储能设备可能会使回收期明显延长，即使是在分时电价的电价差相当大的的情况下也是如此。
克服重重障碍
第三个障碍则是行政能力和协调问题。从历史上看，农村地区的能源效率和清洁能源政策一直存在责任分配不清、不同政府部门之间权责分散、激励机制相互矛盾等问题，导致地方层面政策执行不到位且缺乏动力。通常，此类政策主要适用于新建建筑，且缺乏长期的执行监督。整县推进光伏计划的设计至少也可以帮助解决这些协调问题。
文/ Anders Hove
牛津大学能源研究所(OIES) 高级研究员
作者曾担任德国国际合作机构GIZ 中德能源转型项目的执行主任。文中提到的部分研究为该项目期间所取得的成果。完整的分析报告将在牛津能源研究所中国能源项目的网站上公布。
