零碳热源从何而来？
目前北方城镇建筑供热面积约160亿㎡，平均按照0.3GJ/㎡的话，总的供热量需求为48亿GJ。热量的主要来源：45%为热电联产余热，40%为燃煤和燃气锅炉，15%为热泵和分散的燃气锅炉。
到2060年，北方城镇供热面积约为200亿㎡，建筑做好节能改造后，平均按照0.25GJ/㎡计算，总的供热量约为50亿GJ。
建筑零碳化的实施方案为——
一是完全依靠各类电动热泵，实现全面电气化，但是由于安装位置的限制，高层建筑会被整的乱七八糟。另外会使得冬季电负荷增加2亿kW，电量增加4000亿kWh，目前冬季供热的电力缺口为6.5～7亿kW，再加上这两个亿就差8～9亿kW，所以就恶化了冬天的电力缺口。
二是依靠各类余热热源，变废为宝，可能可以比较好的解决这个问题。
未来的零碳热源
通过建筑节能改造后，未来的建筑用热总量为50GJ，电力缺口为6kW，零碳热源主要有以下几个方面：
中国核电一共有2亿kW，北方地区沿海（从山东往北计算）至少会有5000万kW，1.5亿kW在南方，冬天的余热都排放到海里，实际上有0.6亿kW的余热，全年的总量应该有15亿GJ。
调峰火电全国一共6～7亿kW，北方地区有3亿kW，热电联产如果利用好了会有3.6亿kW的功率，全年的余热总量为20亿GJ。
此外，北方冶金、化工、有色、建筑领域全年余热总量约为15亿GJ，数据中心和垃圾焚烧领域全年余热总量约为10亿GJ。
以目前的技术，很难把所有的余热都利用起来，比如只回收70%，供热功率可以达到3.6亿kW，而建筑供热的总需求量为6亿kW，光靠余热是不够的，仅能满足60%的建筑用热需求，其他的40%采用热泵供热，增加的电功率为0.8亿kW。
但是，如果采用跨季节储热，把全年的余热量全部利用起来的话，则可以满足热量需求的85%，其他15%采用热泵供热，增加的电功率仅为0.3亿kW。
实现零碳热源必须破解的三大问题
采用跨季节储热就需要安装大规模的跨季节储热装置，这是现在没有的，已经提到了议事日程上。
要想把这些余热利用好就必须解决三大问题：
一是热源产热和终端用户用热在时间上不同步。热源根据生产需要排出热量，比如全年排热，而终端仅冬季需要用热。以数据中心为例，全年都排热，拿这个余热来采暖，仅仅冬天使用的话只能利用它的1/3不到，而如果把余热储存起来都在冬天使用，供热面积可以提高三倍以上。要想做到全部余热的利用就需要建设大规模的跨季节储能装置，实现热源端与用热侧之间的解耦。
二是热源的分布位置与用热终端地理位置不一致，比如北京没有，但是唐山有很多，那就需要长距离跨地域经济输送热量。长距离输热的经济距离与管径成正比，800cm的管能输送30公里，而1.6m的管就能输送60公里，规模加大了距离也就拉长了；采用大温差热水循环，比如40℃提高到80℃，使经济输送距离达100公里以上；通过“水热同送”技术，单管输送，使得经济输送距离可提高到200公里；全国统一规划，一张蓝图分片实施。
三是热源输出的参数与终端用热的参数不匹配。如果不同参数的热量掺混，或“就高不就低”，就会造成巨大浪费。通过基于吸收式或电动热泵的热量变换装置，可以改变参数变换热量。
大规模跨季节储热的可能性
储热的方式主要有相变储热、地下埋管和地下土壤蓄热、储存热水、冬储冰供夏用和夏储热水供冬季用。
这些方式都有做过尝试，比如在内蒙古的山上做了一个世界上最大的地埋管储热项目，把工厂的余热储存起来供冬季使用，但是发现会把余热的品位降低，并不合适。
通过对比后发现，建设大型储热水库是最有可能实现的，在水库上面加一个盖，储存90℃的热水，流经用热侧后最终降到了15℃返回，中间有75℃的温差。
有人可能会质疑，夏天储存的热水到冬天就变成凉水了。其实并不是这样，一杯水可能一下就凉了，要是一立方米的水箱里面放入90℃的热水，一下午它的温度也降不下来，要是把一个大礼堂一样大的水箱都储存上热水，一个礼拜甚至十天温度都降不下来，这符合傅里叶定律。
按照傅里叶数，F0＝at/R2，尺度增加一倍，时间能增加4倍，因此只要尺度足够大（大于30m），就能减少热损失和品位损失，最小的规模为10万立方米以上。
建设大型储热水库要考虑到土地资源造价，仅建筑供暖，按照1立方米/平米建筑计算，1000万平米建筑需要1000万立方米的土地，如果找一些山头和荒地，建设大型储热水库的成本能够控制在100元/立方米以内。
1958年开始，中国建了大量的水库，解决水害的问题，同时保证农业灌溉的用水需求，其实并不需要如此大的容量，不可能完全开发利用，需要寻找合适的地理条件，充分利用沟、塘和地下空间，还可以进行整修，加浮盖后开发太阳能光伏。水库为了解决用水、防洪、发电问题可以占用土地建设，蓄热水库为了实现低碳发展，解决热源问题，且表面可以发电，同样可以占用土地建设，前提是做好科学选址和环境评价，实现综合开发利用。
我国北方需要储热30亿GJ，库容约100亿立方米，很多人会觉得投资成本太高了，但是建设大型储热水库相比储电相比，成本不到其1/10，如果储电的目的就是用热，那为何不直接储热呢，所以从新的角度来看待这个问题，这就变成合理的事情，也是该去做的事情。
跨季节供热的收益
建设大规模跨季节储热装置回收全年的余热，避免春夏秋季热量的浪费，收益为投资的2～3倍。热量回收、输送装置、系统得以全年利用，系统回收期缩短，原来系统只工作三四个月，另外八九个月全歇着，现在全年运行，系统利用的投资就减少了。
建筑冬季供热、工业生产用热都会大范围波动，无蓄热装置时必须按照可能的最大负荷安排热源和输配功率，而有了蓄热装置后，可以使系统容量减少到原来的1/2到1/7。
通过大型水库蓄热，可以使热量供给的可靠性大幅度提高，保证民生需求。
对于热源来说，供热系统是其冷却系统，大容量蓄热装置可以提高热源冷却的保证率。
跨季节储热的成本虽然高，但是远低于储氢、储电、储水发电、储高压气等方式。
长距离经济输热
从上世纪80年代开始，输热距离不断延长，目前银川、石家庄、太原、呼和浩特、西安、济南、郑州、乌鲁木齐等北方省会城市都在做长途输热工程。
经济输送距离与管径成正比，规模越大、流量越大，距离越短。
保温材料的进步和局部冷桥的处理使得管道散热降低，管径越大、流速越快，相对热损失越小。
大温差输热技术，供水温度从120/60℃发展到120/20℃，使得同样流量下热量提高70%，显著改善了经济性。
水热同送，单管输送，成本进一步降低至一半。
热量变换避免掺混损失，实现供热匹配
未来就是一根大管网，由跨季节储热、工业余热等联合输送到区域热网，满足建筑供热等用热需求，这样一来就必须统一参数，比如90/20℃，于是就要做热量变换。
热源提供者送入热网的温度必须统一调整到要求的温度，比如120℃；热量使用者返回热网的温度必须统一调整到要求温度，比如20℃。那么，可以通过第一、第二类吸收式换热器来实现热量变换，就和变压器一样，实现不同温差的热水温度的变换，现在已经有好几个企业在大量生产，年产值也有几十亿。
末端要用蒸汽怎么办？通过闪蒸罐将热水闪蒸成低压蒸汽，然后经过水蒸气压缩机压缩到工业要求参数的蒸汽，而且是小装置，冷凝水的回收利用也很灵活，这都是靠集中供热的余热经过末端的电动装置来实现的。
长江流域及以南地区建设大型能源站合适吗？
能源站配置：大规模集中冷源，100万～300万平米规模，7～12℃供冷；燃气锅炉或引入热电联产集中供热热源。
运行管理模式：按照面积收费，如50元/㎡/年；“全时间、全空间”模式运行；按照计量冷热量或风盘运行时间收费，风机盘管运行小时数很低，约30%；温差降到2～3k，泵耗占比接近40%。
根据实际项目的调查数据显示，风机盘管的开启数量比上面多联机的室内机开启数量还要少，根本就不开，结果整个系统的某一个瞬间只有10%的末端开着，更可怕的是系统的电磁阀可是不关的，即使风机停了，水依然在走，水泵的能耗特别多，只有2℃的温差，结果水泵的电耗和主机的电耗有得一比。而按照规定需要5℃的温差，像这种大规模的项目，得设计8～10℃的温差。
因此，上述两种运行管理模式都不行。那为什么还要做的？得到的答案是节省建筑空间和节省总的初投资。节省总的投资是对的，但节省建筑空间是伪命题，用直径一米的管子把水送到各个楼里面去，把地下空间全占了。供热项目的管道都是50℃的温差，而它只有5℃的温差，流量特别大，所以地下空间并不省。可以给楼里面节省一点机房的面积，但还是有换热器和水泵在运行。
为什么已经“屡战屡败”还要“屡败屡战”？投资商通过“绿色”获得低价空间，高价收取运行费获利，因为供给端和使用端二者不均衡，末端弱势，不管是后来租房子的商业建筑，还是把房子卖给了老百姓，到时候规定就是这个价钱，最后也没人去算账，因此使用者的地位是不平等的，无选择权，不知情。
储能是建设零碳能源系统的关键
电力：风电光电的输出由自然状况决定，而非需求决定；热力：各类余热热源的输出量是由其生产者的主营业务决定，与使用侧的需求无关；储能已成为可再生和零碳能源发展的核心和关键，初期：源侧的初投资是主要矛盾，少量不可调能源并不影响系统调控；目前：不可调控源的比例增加到一定程度，调控成为主要矛盾，只能依靠储能。
不解决储能问题，一方面弃风弃光弃热，一方面靠化石能源补充储能的投资比电源、热源建设的投资还高。1W光电投资3.5元，1天工作6小时，发电6Wh，储电3Wh，投资5元；1kW余热热源建设投资1500～2500元，1年工作3500小时，输出热量12G，储热6，投资1800元。
储能涉及大量的政策机制，包括国土利用、储能价格等，需要打破常规，多部门协调，资源共享，综合利用，更需要大量技术创新。
