甘肅省炊具電能替代空間研究

焦杰，何永秀

（華北電力大學經(jīng)濟與管理學院，北京102206）

甘肅省炊具電能替代空間研究

焦杰，何永秀

（華北電力大學經(jīng)濟與管理學院，北京102206）

2013年國家電網(wǎng)公司在其經(jīng)營區(qū)域全面啟動電能替代工作,倡導“以電代煤、以電代油、電從遠方來”的能源消費新模式,不斷提高電能占終端能源消費比重,推進社會節(jié)能減排,提高能效[1]。而電炊具推廣是電能替代的一個主要方向。傳統(tǒng)燃氣炊具使用一直以來都存在熱效率低,燃氣燃燒不充分,污染物排放等問題。而電炊具由于安全環(huán)保、清潔衛(wèi)生、節(jié)能高效、控溫精確、智能控制等諸多特點受到推廣,已經(jīng)成為“以電代氣”的一個重要舉措。

目前,國內(nèi)外一些學者已經(jīng)對傳統(tǒng)燃氣炊具與電炊具的能耗、成本對比情況以及電能替代的技術(shù)評價方法進行了相關(guān)的研究。文獻[2]通過在印度北部農(nóng)村地區(qū)實驗性推廣電磁爐,收集了近1 000戶居民的使用數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計對比分析,提出電磁爐可以作為向印度農(nóng)村地區(qū)推廣的清潔炊具。文獻[3]通過實驗測量,集合數(shù)值模擬的方法來研究電磁爐與鍋之間的熱效率傳導。文獻[4]利用實驗測量出搪瓷鑄鐵和不銹鋼鍋具能夠在電磁爐的作用下獲得更高的熱傳導效應(yīng),并提出電磁爐使用推廣應(yīng)該與此類鍋具配套,以最大限度的節(jié)約能耗。文獻[5]-文獻[6]結(jié)合首都北京、天津地區(qū)的終端能源消費情況,從經(jīng)濟性和環(huán)境影響2方面來對各種終端生活用能進行比較評價,以研究電能在終端能源中的替代可行性。文獻[7]通過研究北京地區(qū)能源消費情況,探究不同能源消費的成本,從經(jīng)濟性的角度,研究北京地區(qū)普通家庭廚房進行電氣化改造的可行性。文獻[8]對南京地區(qū)餐飲服務(wù)業(yè)的商用電炊具進行了問卷調(diào)查,針對市場現(xiàn)狀對電炊具進行了經(jīng)濟性和社會效益評價。文獻[9]通過能源消費結(jié)構(gòu)分析,建立電能替代其他能源的指標體系,應(yīng)用綜合評價模型進行分析評價,為進一步推廣電能消費起到一定的理論支持。以上研究并未涉及炊具電能替代的具體方案,以及如何測算替代空間。

甘肅省當前面臨著較為嚴重的新能源消納問題,大力推行電能替代工作是解決方案之一,其電能替代潛力巨大[10]。本文在提出甘肅省炊具電能替代方案的基礎(chǔ)上,提出了一個簡單的炊具電能替代測算模型,參考甘肅省相關(guān)行業(yè)廚房統(tǒng)計數(shù)據(jù),對甘肅省炊具電能替代的替代空間進行測算分析,同時利用已有的評價模型對電炊具推廣進行經(jīng)濟性以及社會效益評價。

1 炊具電能替代方案

由于長期以來喜好明火烹飪的生活方式,傳統(tǒng)燃氣灶一直以來都是我國城鎮(zhèn)居民生活的首選。然而燃氣灶一直以來都存在著諸多問題,如：燃燒不充分,熱效率低,廚房環(huán)境差等。因此,為促進我國“以電代氣”項目的實施,設(shè)計炊具電能替代方案如圖1所示。

圖1 炊具電能替代方案

如圖1所示,針對不同的用戶類型,提出3種實施方案。其中方案一和方案二主要針對居民等小型用戶。由于受到明火烹飪的飲食文化影響,直接改造為電磁灶方案難以實施,因此設(shè)計過渡方案。方案一在不改造傳統(tǒng)燃氣灶的情況下,購進小型電磁爐,同時使用2種炊具,最后再逐步淘汰傳統(tǒng)燃氣灶。而方案二是將傳統(tǒng)燃氣灶改造為電氣一體灶。所謂氣電一體灶是一種整合型產(chǎn)品,將燃氣與電磁合二為一,一邊為燃氣爐,連接天然氣或液化氣管道,一邊為電磁爐。而后再逐步過渡到電磁灶。過渡方案的推行時間較長,但是可以使得居民等小型用戶逐步適應(yīng)電炊具,同時也有利于均攤改造成本。方案三主要針對餐飲行業(yè),食堂等大用戶,通過直接的整體改造方案,有利于整體的規(guī)劃,控制改造成本,由于改造工期一般較短,改造前后效果對比顯著直觀。而政府部門作為電能替代的主要推動者,應(yīng)當繼續(xù)推行“家電下鄉(xiāng)”等相關(guān)政策予以推動。電網(wǎng)公司作為電能替代的主要實施方和受益方,也應(yīng)該采取主動的營銷策略,采取“優(yōu)惠電價”等方式引導用戶選擇電炊具。

2 炊具電能替代空間分析及技術(shù)經(jīng)濟評價模型

2.1 炊具電能替代空間分析模型

本文采用可替代電量來表示可替代空間,自建一個較為簡單的測算模型,其基本原理是基于某一領(lǐng)域內(nèi)廚房數(shù)量和市場普及率增長的準確評估,同時按照廚房電炊具的基本配置數(shù)量及基本運行功率來計算總功率,最后再結(jié)合運行時間來測算可替代電量。具體折算方法如式(1）所示

式中：Q為可替代電量;為電炊具未來的預期市場普及率為電炊具當前的市場普及率;m表示廚房數(shù)量;為第i種電炊具的功率;為第i種電炊具的配置數(shù)量;t為炊具的使用小時數(shù);d為一年的使用天數(shù)。

2.2 經(jīng)濟可行性評價模型

能源的經(jīng)濟性是用戶在選擇炊具時的首要考慮因素,本文在此考慮單位可燃性能源的燃燒值轉(zhuǎn)化為等效電能值,再把能源價格都換算成電價,進行經(jīng)濟性比較。

式中：B為1單位可燃性能源等效電能值;為1單位某可燃性能源的燃燒值;為其熱效率;為1 kWh電能燃燒值,為3 600 kJ;l2為其熱效率;D為折算電價;P為1單位可燃燒能源單價。

為驗證炊具電能替代是否可行,本文在此建立一個考慮購置安裝成本、運行成本、維修成本的經(jīng)濟模型,對電炊具與傳統(tǒng)炊具的經(jīng)濟性進行評價。

式中：c為年平均成本;為購置安裝費;為運行成本或燃料費;為維修成本;n為設(shè)備使用年限;m為燃料使用量。

2.3 社會效益可行性評價模型

電炊具的使用除了能夠降低能耗,節(jié)約成本以外,還能夠極大地降低污染物的排放。由于燃氣的使用,每年會向大氣排放大量的污染物。目前造成我國大氣污染的主要污染物為二氧化硫、氮氧化物、煙塵等。本文在此利用2.2所求的等效電能值來進行相關(guān)能源以及電能對環(huán)境影響的測定比較。

式中：G為污染物折算量;E為某能源某類污染物的排放系數(shù);B為1單位可燃性能源等效電能值。

3 算例分析--以甘肅省為例

3.1 甘肅省炊具電能替代空間分析

考慮到甘肅省不同用戶對于電炊具的功率需求存在區(qū)別,因此本文針對甘肅省電炊具使用實際情況,分4個領(lǐng)域來分別進行測算,如圖2所示。

(1）餐飲業(yè)廚房

甘肅省餐飲業(yè)近年來發(fā)展迅速,甘肅省第三次全國經(jīng)濟普查主要數(shù)據(jù)公報[8]顯示,甘肅省2013年餐飲業(yè)共有企業(yè)法人單位1 240個,從業(yè)人員4.4萬人,同時每年的增長率保持在15%左右。公報中同時指出住宿和餐飲業(yè)有證照個體經(jīng)營戶有51 399個。此數(shù)據(jù)整體包含街頭林立的各類個體戶小飯店,以及歸屬住宿業(yè)的旅游飯店、酒店自備餐廳等。由此可以基本確定甘肅省餐飲業(yè)廚房大概在5萬戶左右。其中幾乎全部采用以天然氣、液化石油氣等為主的燃氣炊具。餐飲業(yè)廚房與居民家庭廚房有所不同,主要采用大功率的商業(yè)電炊具設(shè)備,當前我國市場流通的商用電炊具功率一般在3 kW～35 kW之間。結(jié)合甘肅省電炊具市場的實際情況,空間分析模型相關(guān)參數(shù)的評估數(shù)值如表1所示。

圖2 甘肅省電炊具主要需求領(lǐng)域

表1 餐飲業(yè)廚房相關(guān)參數(shù)評估值

(2）企事業(yè)單位食堂

依據(jù)《甘肅省第三次全國經(jīng)濟普查主要數(shù)據(jù)公報(第一號）》可知,2013年年末,甘肅省有法人單位130 872個(其中企業(yè)法人67 455個,機關(guān)、事業(yè)法人25 125,社會團體和其他法人38 292）,產(chǎn)業(yè)活動單位180 354個。而企業(yè)法人中,國有企業(yè)、集體企業(yè),外資企業(yè)等大中型企業(yè)6 424個。同餐飲業(yè)廚房與居民家庭廚房不同,企事業(yè)機關(guān)單位食堂主要是“吃大鍋飯”模式,能源使用較為集中,消耗功率較大,由此需要的是超大功率電炊具,參數(shù)評估值如表2所示。

表2 企事業(yè)單位機關(guān)食堂相關(guān)參數(shù)評估值

(3）學校食堂

學校食堂由于服務(wù)人數(shù)眾多且較為集中,也一直是能源消耗大戶。從甘肅省教育廳2012年教育事業(yè)統(tǒng)計簡報中可以得出,甘肅省學校統(tǒng)計情況如表3所示。

表3 甘肅省學校統(tǒng)計情況

食堂一直以來都是學校的標準配置,以高中教育學校平均2個食堂、高等教育平均3個食堂,其他學校平均1個食堂來計算,甘肅省學校食堂的廚房大致在1.7萬間左右。同企事業(yè)機關(guān)單位食堂一樣,學校食堂也主要是“吃大鍋飯”模式。參考企事業(yè)機關(guān)食堂的計算方法以及相關(guān)的參數(shù)評估值(由于學校寒暑假的存在,營業(yè)時間改為190天）,可以得出,即學校食堂電炊具的可替代電量在7.441億～9.320億kWh之間。雖然如此,但是由于甘肅省就學人口的限制,除非電炊具普及率的上升,否則其可替代空間增量將何難獲得提升。

(4）居民家庭廚房

依據(jù)國家統(tǒng)計局2010年第六次全國人口普查數(shù)據(jù)來看,甘肅省全省常住人口為25 575 254人,共計7 113 833戶,詳細統(tǒng)計情況如圖3所示。

圖3 甘肅省居民戶數(shù)統(tǒng)計情況

當前電炊具的使用主要集中于城鎮(zhèn)居民廚房,不考慮集體戶,城鎮(zhèn)居民家庭戶共計275.796萬戶。甘肅省城鎮(zhèn)居民主要還是使用傳統(tǒng)炊具,以燃氣、燃油等為主,電炊具的市場占有率目前只保持在15%左右,可提升空間巨大[9],其參數(shù)評估數(shù)值如表4所示。

表4 城鎮(zhèn)居民廚房相關(guān)參數(shù)評估值

綜上所述,以上四大類用戶以電代氣替代空間對比分析如圖4所示。

圖4 4類用戶替代空間對比分析

從圖4可以看出,在未來幾年,企事業(yè)機關(guān)食堂和餐飲業(yè)是甘肅省電炊具推廣的主要領(lǐng)域。教育系統(tǒng)可替代空間與其他相比雖然不具優(yōu)勢,同時受到甘肅省常住人口限制,其增長潛力也明顯不足,但是也不能忽視。居民生活可替代空間最小,但是其電炊具使用數(shù)量最多,覆蓋面最廣。

3.2 甘肅省炊具電能替代經(jīng)濟可行性分析

利用可行性評價模型,結(jié)合甘肅省相關(guān)能源價格,計算結(jié)果如表5所示。

表5 天然氣、液化氣電價折算結(jié)果

居民生活與一般工商業(yè)銷售電價如表6所示。

表6 甘肅省居民生活與一般工商業(yè)銷售電價一覽

對于餐飲行業(yè)而言,由于一般工商業(yè)電價(由于餐飲行業(yè)電壓等級不高,此處采用1 kV～10 kV等級電價）較居民用戶而言偏高,因此天然氣相對于電能還是在經(jīng)濟性方面更勝一籌,而對比液化氣,電能則擁有一定的經(jīng)濟性優(yōu)勢,同樣存在較大的替代空間。

以上是只考慮了燃料費用的經(jīng)濟性情況,此處分析全成本效益情況。本文以美的品牌電磁灶(C2-2ST3304）和燃氣灶(JZT-QL303B）進行對比,其中燃氣灶含2款(使用天然氣和使用石油氣）。該2款產(chǎn)品功率大致相等(燃氣灶4 kW,電磁灶4.3 kW）。

其中,假設(shè)每天以常規(guī)功率(電灶具1.5 kW,燃氣灶具2 kW）使用炊具2 h(電磁灶運行成本電價按照平段電價計）,一年按照360天計,維修費用按照購置成本的20%計取,使用年限按照國家燃氣灶具安全管理規(guī)程取6年,具體計算結(jié)果如表7所示。

表7 平均成本對比

從全成本經(jīng)濟效益分析來看,電磁灶平均成本為890.8,低于天然氣灶和液化石油氣灶,具有很強的替代性。

3.3 甘肅省炊具電能替代社會效益可行性分析

利用社會效益可行性模型,結(jié)合甘肅省實際情況,計算結(jié)果如表8所示。

表8 天然氣、液化氣污染物排放測定

其中電能污染物排放量取值于火電生產(chǎn)度電排放量。從數(shù)據(jù)直觀來看,電能的清潔度似乎并不是特別突出。但實際上,電能污染物排放只考慮了火電,并未考慮光電、風電、水電等清潔能源的零污染情況;同時,以上數(shù)據(jù)只是等效能值的統(tǒng)計數(shù)據(jù),并未考慮在實際使用中的等效能值的實際效率。因此綜合而言,電能清潔度較高。同時電能消耗過程中不產(chǎn)生任何污染物,是真正的清潔能源,將極大的改善廚房環(huán)境,為廚房人員營造良好的工作氛圍。同時電炊具使用噪音較小,無明火燃燒、無燃燒泄漏,可避免人員及環(huán)境安全隱患,還進一步突破了場地使用限制。

4 電炊具推廣政策建議

雖然電能替代意義巨大,同時也存在極大的潛力,但是在實際推廣過程中依然需要政策的支持。針對甘肅省的實際情況,提出以下建議。

(1）采取“以點帶面”的輻射推廣策略,有針對性的推進炊具電能替代。在前期,電網(wǎng)公司應(yīng)當與政府部門加強合作,主要針對各個可替代領(lǐng)域的可替代空間較大的企事業(yè)單位(12.747億kWh）和餐飲業(yè)(10.152億kWh）,推廣電炊具使用,以形成示范效應(yīng)。后期逐步過渡到覆蓋面廣、可替代空間增長潛力大的中小型企業(yè)和廣大用戶。

(2）加強電炊具經(jīng)濟性和環(huán)保性的宣傳。電炊具使用從長期來看經(jīng)濟性更好(電磁灶年平均成本890.8元,低于天然氣灶950.96元和石油氣灶1 501.46元）,而這一點往往為消費者所忽略。因此電網(wǎng)公司可以通過舉辦社區(qū)宣傳活動、上門走訪等途徑加強電炊具的經(jīng)濟性和環(huán)保性的宣傳。

(3）政府應(yīng)當繼續(xù)推行“家電下鄉(xiāng)”政策,以補貼的形式推動電炊具的銷售和使用。同時嘗試擴展政策覆蓋面,使部分符合條件的城鎮(zhèn)用戶也能得到政策惠及。

(4）電網(wǎng)公司作為電能替代的主要實施方和受益方,也應(yīng)當采取激勵措施以推動電能替代。電網(wǎng)公司可以以國網(wǎng)商城為平臺,實行產(chǎn)品組合的營銷策略,將電炊具與電能捆綁銷售,通過給予電炊具能耗一定的電價優(yōu)惠,以間接補貼用戶設(shè)備置換成本,鼓勵居民購置和使用電炊具。

5 結(jié)束語

通過以上分析,可以看出未來甘肅省炊具電能替代空間巨大,同時增長潛力也較大。隨著電能替代的逐步實施,電炊具逐步推廣,居民節(jié)能意識的加強,電炊具將逐步取代傳統(tǒng)炊具,成為人們餐飲生活的首選。D

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The study on electric cooker alternative space in Gansu province

JIAO Jie,HE Yong?xiu
(School of Economics and Management,North China Electric Power University,Beijing 102206,China）

在電能替代的背景下,提出了以電炊具替代傳統(tǒng)燃氣炊具的方案。根據(jù)用戶的不同分類,采用一種較為簡單的測算方法來測算可替代空間,并進行替代方案的可行性分析。最后結(jié)合甘肅省實際情況作算例分析,希望為我國實施電能替代方案提供一定的參考。

電能替代;電炊具;替代空間;折算電量

Under the background of electrical energy alterna?tive,this paper proposes a solution that uses electric cookers in place of gas cookers.According to different categories of users,this paper uses a relatively simple calculation method to measure the al?ternative space,and conducts a feasibility analysis.Finally,this pa?per does a calculation with the actual situation of Gansu Province as a numerical example.We hope to provide some reference for electric power alternation program.

electric power alternation;electric cookers;alter?native space;conversion quantity of electric energy

1009-1831（2017）02-0030-06

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.02.008

F407.61

B

2016-10-25；

2016-12-26