2017年9月，国家能源局等四部委出台了《关于推进北方采暖地区城镇清洁供暖的指导意见》，推进北方地区冬季清洁取暖是中央提出的一项重要战略部署，对保障人民群众温暖过冬，改善大气环境具有重要现实意义。
一、我国北方地区清洁供暖的背景
北方地区清洁供暖是我国能源转型的重要组成部分，也是减少碳排放的有效手段，不仅城镇地区，广大农村地区对能源替代的呼声也日益高涨。
近几年，国家相关部门通过对京津冀及周边“2+26”城市大气污染治理，汾渭平原实行煤改电、煤改气，积极探索推广生物质、空气源热泵、地热能、太阳能+等多种能源利用方式，使过去广大农村、城郊地区采暖季主要依靠烧煤取暖的状况得到了很大改善。但是，清洁能源高效利用的最优解始终处于探索中。
二、我国北方地区清洁能源供暖现状
传统能源的替代需要一个过程，笔者经过对以下能源替代方式分析发现，无论哪种供暖方式，均存在不足之处。
1.直热式电供暖
该方式对现有电网负荷要求高、改造压力大、运行费用高，且山西省电网中60%-70%的电能依然来源于燃煤电厂。
2.空气源热泵供暖
相比直热式电供暖，该方式能效比高，具备一定节能效果。不足之处在于，投资成本高，运维存在一定技术难度，在寒冷地区，能效比随气温的降低效率明显下降，耗电量随之增大。
3.水源热泵供暖
该方式能效比高，较为节能。但受制于水源匹配要求高，且抽采地下水回灌有一定难度，不合理的操作会污染地下水资源。
4.地源热泵供暖
该方式受土壤温度影响明显，实践证明：随着时间的推移，土壤温度会降低且难以自行平衡恢复到原有温度，系统提热效率大幅降低，电耗逐年增大，采暖效果会越来越差。
5.各类燃气供暖
我国并非“富气”国家，且受管网布局制约，存在以下问题：一是没有管网，铺设管网费用太高；二是供气不足、不稳定；三是气价太高导致供暖成本太高。
6.生物质供暖
该方式设备一次性投资低廉，但运行成本较高。北方生物质资源相对匮乏，农村地区大力推广可能会造成大气污染物排放增加，导致乱砍乱伐，影响生态平衡。
7.太阳能+电或生物质辅助供暖
相较于前几种供暖方式，太阳能+电或生物质辅助供暖方式，虽然在投资成本、节能、资源禀赋等方面有一定的进步，但仍达不到最理想的清洁能源利用效果。
那么，如何寻求一种老百姓用得起、效果好、运行稳定可靠且清洁的供暖方式，从而使北方广大农村地区真正享受到清洁供暖带来的便利和恩惠，成为整个清洁能源利用行业从业着需要攻克的“桥头堡”。可以预见的是，未来，能源替代利用趋势一定是“多能互补、综合利用”。
三、太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术
（一）太阳能特点
太阳能是截至目前各种能源中，完全不会引起环境污染、温室效应和自然失衡的能源。
全球人类目前每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。
中国有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射总量为3340-8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。
虽然我国北方地区太阳能资源丰富，取之不尽、用之不竭，但是，也掣肘于太阳能辐照强度弱、不连续、不可控，非采暖季节需求少、采暖季节需求大，白天有、晚上无，晴天多、阴雨天少，正好与人类的需求意愿背道而驰。因此，太阳能亟需与其他能源互补，从而实现能效的最佳化。
（二）太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术存在问题和不足
以太原市为例，整个非采暖季的太阳能辐照量占全年总量的71%，而采暖季的辐照量仅占全年辐照总量的29%。如果将非采暖季丰富的太阳能资源在投资成本可接受的前提下存储到采暖季节使用，实现“纯太阳能”清洁供暖将成为可能。
但是，现有太阳能供暖技术仍存在一些问题。
根据存储类型，可将太阳能供暖划分为储存式和非储存式两种。储存式方式又可分为跨季节储存和短期储存两种。
非储存式（如太阳能+辅热）和短期储存式（昼存夜用、晴存阴用）的太阳能集热器在整个非采暖季是基本闲置的，其资产利用效率和太阳能集热效率均很低。
目前，跨季节储存式技术的应用，使投资资产利用率和太阳能利用率均有一定幅度提升，但受其技术影响经济性仍然很差，存储效率很低。保湿水灌储热是现有的主要存储方式，其造价十分昂贵，用户难以承受。
另一种储热方式是在土壤中打竖井设置U型管阵列，用U型管导热，用土壤储热。这种储热方式造价不低，热耗散很大，储热损失量大于存储量。
如何解决现有的太阳能跨季节储热技术存在的问题和不足，就成为首要攻克的难题。
目前，山西省太阳能协会正在牵头多家大专院校、科研院所、新能源企业成立山西启迪清洁能源技术推广中心，中心团队经过分析研究国内外大量的太阳能供暖、跨季节蓄热供暖案例，进行了充分的理论探讨、实践论证，并通过一系列试验，研究出一种新型太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术。
为了使该技术尽早转化为实际应用，中心在充分调研的基础上，在介休市委、市政府的大力支持下，拟选在介休市建立国内首个新型太阳能跨季节土壤蓄热供暖供热项目，并进行试验试点示范。目前，项目在介休市已开工建设，预计12月下旬竣工。
相信在多方的共同努力下，结合北方清洁供暖的实际，冬季供暖“多能互补、综合利用”的目标将会早日实现，服务社会、造福人民，让天更蓝、水更绿！（作者：山西省太阳能协会 刘效云、乔云廷）
注：本文章转载自 山西省太阳能协会，不代表本网观点立场。
