空气源热泵特性及其对配电网影响研究 CNR219-244

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了空气源热泵特性及其对配电网影响研究，有效提升了作业效率与安全水平。与直接电采暖设备不同，空气源热泵的负荷特性受环境温度、设备类型和用户行为共同影响，其大规模接入对配电网的影响难以直接沿用传统经验判断。

空气源热泵分为定频和变频两类，两者在启动电流、运行功率和调节能力上差异明显。定频设备启动时存在压降问题，变频设备则能较好避免。当大量设备同时接入台区，负荷波动和同时率变化会改变台区原有的负荷性质，可能引发电压过低、线损率过高等问题。

在此背景下，本项目围绕空气源热泵负荷特性及其对配电网的影响展开研究，通过建模仿真、台区算例和入户实测，提出配电网规划改造方案，并分析补贴政策对规模化接入的引导作用。

存在问题

• 负荷特性不清：空气源热泵与传统电采暖设备差异显著，定频与变频设备启动和运行特性不同，缺乏针对性建模方法。
• 台区影响不明：大规模接入后负荷波动明显，同时率差异较大，现有评估指标难以准确反映台区负荷性质变动。
• 规划改造依据不足：台区配电变压器容量和线路参数按原有负荷设计，接入后可能出现电压过低、线损率过高等问题，缺乏改造方案验证。
• 补贴政策针对性不强：现有国内外补贴政策角度各异，未充分兼顾不同利益相关者，难以有效引导规模化接入。
• 实测数据缺乏：采暖示范户运行效果和运行能耗的入户实测数据不足，影响仿真结果的可靠性。

创新目标

项目旨在建立定频与变频空气源热泵的负荷模型，提出负荷率和同时率指标评估大规模接入对台区的影响，结合村庄台区原始数据完成仿真预测，形成配电变压器和输电线路的规划改造方案，并基于入户实测和补贴政策分析，为“煤改电”台区规划与政策制定提供依据。

技术方案

项目将空气源热泵分为定频和变频两类，分别建立仿真模型，对比启动压降和运行特性。在此基础上设置负荷率和同时率两个指标，用于评估大规模接入后负荷波动和同时率差异，反映台区负荷性质变动情况。

以一个村庄为例，结合“煤改电”台区用户负荷情况、配电变压器容量、线路参数等原始数据，完成大量空气源热泵接入后的台区仿真计算，并对接入后的负荷情况进行预测。针对仿真中出现的电压过低、线损率过高等问题，提出配电变压器和输电线路的规划改造方案，并对改造后的配电网进行评估，验证改造方案的有效性。

同时，项目设立采暖示范户，对运行效果和运行能耗进行入户实测，分析测试结果，为仿真提供可靠数据支持。通过列举国内外现有补贴政策，从不同利益相关者角度分析其优点和不足，为制定更有针对性的补贴政策提供参考。

创新亮点

• 分类建模：将空气源热泵分为定频和变频两类分别建模仿真，准确反映启动压降和运行差异。
• 指标评估：提出负荷率和同时率两个指标，定量描述大规模接入后负荷波动和同时率差异。
• 台区实证：以村庄台区原始数据为基础完成仿真预测，提出配电变压器和输电线路改造方案并验证有效性。
• 入户实测：设立采暖示范户，实测运行效果和运行能耗，为仿真和改造提供可靠数据。
• 政策分析：从不同利益相关者角度分析国内外补贴政策，为制定针对性补贴政策提供参考。

落地应用效果

项目已在实验室环境中完成验证并取得一定成果。仿真和实测结果表明，大规模空气源热泵接入会显著提升负荷总功率，对台区配电网产生显著影响。通过配电变压器和输电线路规划改造，可有效缓解电压过低和线损率过高等问题，改造方案经评估验证有效。

随着“煤改电”工程大规模实施，研究成果可为台区规划改造和补贴政策制定提供参考，并有望为产业单位带来用电量增长效益。未来将继续收集更多村庄配电网数据，设立不同仿真场景，进一步总结用电特性，探究适合的规划配置方案。

产出物：空气源热泵负荷模型、台区仿真评估方法、配电网规划改造方案、补贴政策分析报告、采暖示范户实测数据。

适用场景：“煤改电”台区配电网规划改造、空气源热泵规模化接入评估、电采暖补贴政策制定参考。

常见问题

Q：空气源热泵接入对配电网的主要影响是什么？

A：大规模接入会显著提升负荷总功率，带来较大负荷波动，同时率差异明显，可能引发电压过低和线损率过高等问题。

Q：项目如何评估大规模接入的影响？

A：通过设置负荷率和同时率两个指标，结合村庄台区原始数据进行仿真计算，预测接入后的负荷情况。

Q：研究成果如何应用？

A：可用于“煤改电”台区配电变压器和输电线路规划改造，也可为制定更有针对性的补贴政策提供参考。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。