清洁能源转型指使用更清洁的替代品取代不清洁的化石燃料，脱碳进程的步伐可能取决于清洁能源技术的发展速度。目前，清洁能源包括太阳能、地热能、风能等，单一的能源无法满足建筑物的所有用能需求，多能互补系统应运而生。1清洁能源的使用1.1清洁能源的概念清洁能源可能是不产生污染的能源，能源本身是干净的；或者通过技术手段达到能源的清洁开发和利用[1]。1.2清洁供能的主要技术清洁能源供能分类如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.021.F001图1清洁能源供能分类（1）空气源热泵。空气源热泵具有统一的冷热源，无须单独设置制冷室、锅炉房，机组放置位置较随意，施工方便，安装简单；无冷却水循环能量消耗和冷却水系统功耗；机组不需要锅炉燃料，无须除尘和烟气排放，安全可靠无污染；无须备用机组，运行过程中由电脑自动控制，系统运行自动化，使输出功率与工作环境相适应。但是系统热泵的能效系数（COP）随着室外温度的降低而降低，北方室外气温较低，冬季热泵机组制热不足，需要设置辅助加热器。（2）水源热泵。水源热泵的冷热源是地球水体，可利用水体包括地下水、河流、湖泊以及海洋，可使用范围广、可再生；水源热泵运行效率高、费用低、节能效果好、系统运行稳定可靠；系统无须燃烧，无排烟及废弃物，可建造在居民区附近，环保效益显著；热泵系统一机多用，可制热和制冷。水源热泵使用时应要结合当地政策，满足水源温度和清洁度要求，水源无法做到100%回灌可能造成水资源浪费或水源污染。（3）太阳能。太阳能使用不受地域限制，可以直接开发利用，易于采集，是最清洁的能源之一。太阳光是分散的，到达地球表面的太阳辐射量非常大，但能量通量密度很低；受地域、天气、季节、海拔等因素的影响，太阳能极不稳定，大规模应用具有难度；有些太阳能利用装置效率低，成本高；使用时应参考当地阳光照射，有时需要增加辅助热源。（4）固体电蓄热。固体电蓄热技术将低谷时段的电能转换在固体蓄热材料中，占地面积小、热效率高；蓄热温度高，可以设置温度；技术的操作指令简单，安全系数高；能够充分利用峰谷电价，移峰填谷，平衡电网，在一定限度上避免能源浪费。（5）生物质能。生物质能分布广泛，总量丰富；生物质的硫、氮含量低，燃烧过程中生成的SOx、NOx较少；存在形式多样化，应用领域广泛。但生物质能的产业化程度和发展规模不高；国家采用了许多补贴手段，但是产业门槛较高，成本价格难以控制。2提高能源利用灵活性的方法2.1使用单一清洁能源面临的挑战热泵系统利用电网电力和低品位热源，为建筑物和基础设施提供稳定的能源供应[2]。不同天气条件下，热泵系统的能量消耗低于传统的供能系统，在减少NOx、CO2、SO2等环境空气污染物方面具有间接盈利能力。仅选择1种热泵为建筑供能时，长期运行会对机组或环境造成一定限度的损害。空气源热泵的制热效率受室外温度的影响，室外温度较低时，热泵系统的COP值急剧下降，影响供暖效果；地源热泵的地热潜力在长期的连续运行和不平衡负荷中会受到损害，以供暖或供冷为主的地区，常年的取热、放热不均匀会导致地面温度或水源温度下降，进而导致系统COP值降低。太阳能是方便的可再生能源，以多种形式被使用，如电能和热能。太阳能发电在离网应用中具有很大的优势，太阳能热水器以其结构简单、运行稳定、收集效率高等优点被广泛应用[3]。为大型建筑供能时，太阳能自身的不稳定性导致供能系统不稳定，使得太阳能无法单独用于建筑供能，需要辅助热源，如燃气燃烧器、电加热等。低谷电蓄热系统分为水蓄热和固体蓄热，可以合理转移峰值能耗，稳定峰谷负荷，提高系统运行效率，在运行过程中几乎无污染物排放，能够降低热用户供暖成本，为热用户稳定地提供能量。低谷电蓄热技术的推广使用受电价和电力交易方式的限制，初投资和运行成本较高[4]，大规模使用不够经济，基本作为辅助热源为建筑供能。生物质能是世界第四大能源，分布广泛，适用于区域供热，生物质能的使用必须建立在地区生物质燃料丰富的基础上，部分地区生物质燃料收集困难，燃料成本高，不能或不足以作为建筑的唯一热源。2.2多能源互补的优势很多清洁能源逐渐走进居民的日常生活，可单一能源系统在长时间运行中，供能效果无法达到预期设想。为了提高能源利用的灵活性，建立稳定的供能系统，采用多种清洁能源互补使用的方法，使用多种清洁能源，减少一次能源消耗和二氧化碳排放，克服单一能源系统的相关挑战，为建筑物和基础设施提供高效、稳定、可靠和成本效益高的供能方式。3多能互补系统的应用实例及分析3.1多能互补系统应用实例辽宁大厦位于沈阳市，是多功能型四星级商务酒店，对能源的需求为夏季制冷、冬季制热、全年生活热水供应。改造前辽宁大厦拥有4台蒸汽锅炉，3台溴化锂冷水机组[5]。能源改造后，建筑供能由地下水源热泵、太阳能、低谷电蓄热组成的多能互补系统提供。供暖季，空调系统热源采用水源热泵系统和低谷电蓄热系统联合供暖，确保空调系统稳定运行；生活热水的制备热源以水源热泵为主，以蓄热水箱的温度是否达到设定值作为切换条件，无法满足加热需求时启用低谷电蓄热系统。供冷季，空调系统冷源为水源热泵机组；生活热水的制备热源以太阳能为主，太阳能蓄热水箱温度不足时切换为水源热泵系统，供冷季停用低谷电蓄热系统。监测数据显示，与原燃煤锅炉系统相比，改造系统每年节约标准煤约1 977 t，年运行费用节省约340万元，SO2排放量每年减少39.54 t，NOy排放量约74.14 t，碳粉尘排放量19.77 t，CO2 排放量4 883 t[6]。湖北武汉某宾馆属于高级接待中心，能源需求为夏季制冷、冬季制热，全年生活热水供应。改造前酒店拥有3台开利冷水机组和2台2 t燃气真空热水锅炉[7]。能源改造后，建筑供能为空气源热泵和湖水源热泵耦合的供能系统提供。结合实际情况，运行策略以空气源热泵为主，湖水源热泵为辅，最大限度地保障建筑用能系统稳定可靠运行。监测数据显示，系统运行一年，空调系统能够达到舒适性空调的标准，节约标准煤约555.3 t，总费用减少了约103.3万元，每年能减少烟尘排放5.8 t，SO2排放13 t，氮氧化物2.8 t，CO排放17.6 t，CO2排放1 538.3 t[7]。3.2多能互补系统应用分析自然界中不可再生能源的耗用量快速递增，存储量越来越低，不可再生能源大量消耗带来的环境污染问题和生态破坏问题也愈发严重，绿色、可持续性发展已成为世界能源发展的主题内容。清洁能源在我国能源体系中的地位稳步上升，发展清洁能源将成为我国清洁能源发展的必然趋势[8]，寻找合适的建筑供能系统，提高能源利用率。根据能源特点和建筑的实际情况选择多种清洁能源互补方法，为建筑节能提供新的方法和新思路。太阳能在空间供暖中的应用受地理位置、天气等问题的限制，供能效果不理想；地下水源热泵的长时间单独运行可能导致地区地下水温下降；沈阳地区冬季热负荷大，供暖季存在用能高峰期，低谷电蓄热系统作为辅助热源可以保障系统有条不紊运行，太阳能、地下水源热泵和低谷电蓄热技术组成的多能互补系统，为建筑物和基础设施提供高效、稳定、可靠和成本效益高的能源供应。辽宁大厦针对建筑实际情况，结合当地自然资源和清洁能源政策形成多能互补系统，加强能源系统的整体协调和集成优化，促进了多种能源的协调发展，大幅提高了供能系统效率，减少了工作人员的人数和劳动强度，在节能、经济性及环境保护方面均取得了显著成效。武汉某宾馆具有良好的湖水源热泵使用条件，空气源热泵在冬季单独运行会受到室外温度的影响，制热效率会随着室外温度的降低而下降，利用空气源热泵和湖水源热泵组成互补系统，可以最大化利用能源。多种清洁能源互补使用，能够充分利用各自特点，进行优化组合，达到集成优化的目的，与单一能源系统相比，使用互补能源可以同时调度以满足能源需求，进一步提高区域能源供应的可靠性和灵活性，响应国家节能减排的号召，更好地推动我国多能源互补相关先进技术的进程，为可再生能源技术进步做出贡献。4结语两个项目实例证明多能互补系统是经济、环保、高效、稳定的供能方式，打破了只能使用单一能源的固性思维，实现能源利用最大化。多能互补系统可以因地制宜地组合应用多种能源，缓解能源供需矛盾，使用可再生能源促进生态环境良性循环。多种能源互补使用，能够充分发挥能源各自优势，扬长避短，促进清洁能源快速发展，打开节能新局面。多能互补系统的应用中，控制对象由单一变为多样，将面临一系列挑战。在多能互补建设过程中，应不断进行技术创新，确保系统安全、可靠、高质量运行，对各供能单元进行合理设计，找到最佳运行策略，提高清洁化能源利用，有效地解决能源调度问题，为环境和消费者建立双赢关系，为社会带来实质性好处，助力“双碳”目标实现。