不同能源類型供熱方式經(jīng)濟技術(shù)比較與分析

趙猛

摘要：能源結(jié)構(gòu)的改善和技術(shù)的不斷進步，使供熱能源類型呈現(xiàn)多樣化，除應(yīng)結(jié)合本地區(qū)特點優(yōu)先發(fā)展可再生能源、工業(yè)余熱供熱外，利用傳統(tǒng)能源供熱方式的環(huán)保與經(jīng)濟性也是值得我們研究的課題之一。現(xiàn)階段，用于供熱的主要能源類型包括煤炭、天然氣、電。本文基于榮成市供熱專項規(guī)劃及相關(guān)調(diào)研結(jié)果，選取以燃煤、天然氣、電作為能源的7種供熱方式，從能耗、污染物排放量、經(jīng)濟性等方面進行比較。本文中的集中供熱對象為城市或城市部分地區(qū)；分散供熱對象為單體建筑或小范圍內(nèi)建筑；分戶供熱對象為單個用戶。

關(guān)鍵詞：不同能源；供熱方式；經(jīng)濟技術(shù)；供熱對象；能耗

1供熱方式

①燃煤供熱以集中供熱為主，主要包括燃煤熱電聯(lián)供集中供熱、燃煤鍋爐房集中供熱。熱電聯(lián)供集中供熱方式兼具發(fā)電、供熱功能，有效提高了能源綜合利用率。與燃煤小型鍋爐房分散供熱相比，燃煤鍋爐房集中供熱采用大型燃煤鍋爐，不僅熱效率得到大幅提高，而且煙氣可得到有效處理，污染物排放指標(biāo)理想。②天然氣供熱主要包括燃氣鍋爐房分散供熱、燃氣壁掛爐分戶供熱，后者既能供熱又能提供生活熱水，應(yīng)用靈活方便。③電供熱主要包括蓄熱式電鍋爐分散供熱、電驅(qū)動熱泵分散供熱、電熱膜分戶供熱等。蓄熱式電鍋爐可利用夜間低谷電進行蓄熱，白天放熱。電驅(qū)動熱泵的低溫?zé)嵩纯蓙碜钥諝?、地表水、土壤等，利用電能將低品位熱能提升為高品位熱能，本文選取電驅(qū)動空氣源熱泵分散供熱進行比較。電熱膜是電供熱末端散熱裝置的一種，利用半透明聚酯薄膜通電后發(fā)熱，產(chǎn)生紅外線，加熱房間內(nèi)密實物體，再由這些物體通過輻射傳熱來升高室內(nèi)溫度。

2供熱方式比較分析

2.1 能耗比較

①評價指標(biāo)

由于各供熱方式的能源類型不同，因此將各供熱方式的能耗量折算成一次能源耗量（本文采用標(biāo)準(zhǔn)煤作為一次能源）。在不考慮熱網(wǎng)輸送等損失的前提下，采用一次能源利用率計算各供熱方式單位供熱面積年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量。單位供熱面積年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量ms的計算式為：

式中ms——單位供熱面積年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，kg/（m2·a）；m——單位供熱面積年耗熱量（以標(biāo)準(zhǔn)煤計），kg/（m2·a）；IPER——不同供熱方式的一次能源利用率；t——年供熱時間，s/a；q——綜合供暖熱指標(biāo)，W/m2；QL——標(biāo)準(zhǔn)煤低位發(fā)熱量，J/kg，取29.308×106 J/kg

②一次能源利用率

a.方式1

燃煤熱電廠平均發(fā)電效率為20%，供熱效率70%，即10 MJ熱量的燃料，可產(chǎn)生2 MJ電力和7MJ熱量。而對于普通發(fā)電廠，產(chǎn)生2 MJ電力需消耗5.7 MJ燃料。因此，將燃煤熱電廠產(chǎn)出的電力按照普通電廠的發(fā)電效率除去燃料消耗，剩余的4.3MJ燃料可產(chǎn)生7 MJ熱量。從這個意義上講，燃煤熱電廠的供熱效率為163%，即燃煤熱電廠供熱的一次能源利用率取1.63。

b.方式2

燃煤鍋爐熱效率一般與鍋爐容量有關(guān)，大型燃煤鍋爐的熱效率一般為70%～80%，本文取75%，即燃煤鍋爐的一次能源利用率取0.75。

C.方式3

燃氣鍋爐熱效率為90%，即燃氣鍋爐的一次能源利用率取0.90。

d.方式4

燃氣壁掛爐熱效率為93%，即燃氣壁掛爐的一次能源利用率取0.93。

e.方式5

蓄熱式電鍋爐直接將電轉(zhuǎn)化為熱能，熱效率為100%。蓄熱式電鍋爐一次能源利用率，蓄熱式電鍋爐的一次能源利用率為0.324。

f.方式6

電驅(qū)動空氣源熱泵制熱性能系數(shù)為2.4～2.8，本文取2.6。電驅(qū)動空氣源熱泵一次能源利用率0.842。

g.方式7

電熱膜直接將電轉(zhuǎn)化為熱能，熱效率為100%。電熱膜的一次能源利用率與蓄熱式電鍋爐一次能源利用率同為0.324。

③計算結(jié)果

不考慮熱網(wǎng)輸送等損失，根據(jù)各種供熱方式的一次能源利用率，由式（1）、（2）可計算得到各供熱方式單位供熱面積年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量見表2。由表2可知，蓄熱式電鍋爐分散供熱能耗最高，電熱膜分戶供熱能耗僅次于蓄熱式電鍋爐分散供熱。燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的能耗最低，燃氣壁掛爐分戶供熱、燃氣鍋爐房集中供熱、電驅(qū)動空氣源熱泵分散供熱、燃煤鍋爐房集中供熱的能耗依次升高。

3經(jīng)濟性比較

經(jīng)濟性比較主要從單位供熱面積建設(shè)造價、年運行費用兩方面進行。建設(shè)造價主要包括熱源、熱網(wǎng)和用戶室內(nèi)裝置的建設(shè)造價。由于電費、水費等與供熱方式關(guān)系密切，且同一供熱方式不同情況下也存在較大差異，量化困難，因此對于年運行費用的比較僅考慮年燃料費用。由榮成市供熱專項規(guī)劃歸納得到的各供熱方式單位供熱面積建設(shè)造價見表4。

燃料價格按照某市的現(xiàn)行價格進行計算。燃煤價格按600元/t計算。居民用氣實行階梯氣價，本文取第一階梯氣價（2.8元/m3），工業(yè)氣價取3.8元/m3。居民生活用電分時電價為：8：00—22：00高峰電價0.5769元/（kW·h），22：00-8：00低谷電價0.3769元/（kW·h）。一般工商業(yè)分時電價為：8：30—11：30、16：00—2l：00高峰電價1.1135元/（kW·h），23：00-7：00低谷電價0.4144元/（kW·h），其他時間為平峰時段電價0.7639元/（kW·h）。

燃氣鍋爐、燃氣壁掛爐用氣價格分別按工業(yè)、居民用氣價格進行計算。蓄熱式電鍋爐按利用低谷電儲熱考慮，用電價格按0414 4元/kW·h）計算。電熱膜和空氣源熱泵供熱用電價格分別按照居民生活用電、一般工商業(yè)分時用電價格計算。經(jīng)計算可得到各供熱方式的單位供熱面積年運行費用。

由表3可知，燃氣壁掛爐分戶供熱的單位供熱面積造價最低，電熱膜分戶供熱最高。由于燃煤價格較低以及較高的一次能源利用率，燃煤熱電聯(lián)供集中供熱的單位供熱面積年運行費用最低。受天然氣價格影響，燃氣鍋爐房分散供熱的單位供熱面積年運行費用最高，甚至超出蓄熱式電鍋爐分散供熱。靈活的啟閉方式，使得燃氣壁掛爐分戶供熱、電熱膜分戶供熱的單位供熱面積年運行費用保持在合理水平，但這兩種供熱方式并不能保證良好的室內(nèi)熱舒適性。

4結(jié)論與建議

①應(yīng)因地制宜優(yōu)先發(fā)展可再生能源、工業(yè)余熱供熱。

②積極推進燃氣壁掛爐和電驅(qū)動熱泵等供熱方式。燃氣壁掛爐熱效率高，年費用較低，用戶可靈活控制室內(nèi)溫度，避免能源浪費。電驅(qū)動空氣源熱泵具有制熱性能系數(shù)高的優(yōu)點，但性能受冬季室外空氣溫度及相對濕度影響較大（表現(xiàn)為室外機結(jié)霜），需考慮配套輔助熱源。

參考文獻：

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