分散式電采暖替代燃煤、燃?xì)忮仩t供暖的可行性分析研究

張瑞

摘要： 電采暖替代燃煤鍋爐供暖方式，是減少霧霾的主要措施之一。本文分析了分散式電采暖的推廣優(yōu)勢(shì)，對(duì)居民使用分散式電采暖的行為節(jié)能情況進(jìn)行了測(cè)算，與燃煤、燃?xì)忮仩t對(duì)比進(jìn)行CO2減排效益分析，與集中供熱、小區(qū)燃?xì)忮仩t進(jìn)行建設(shè)成本、運(yùn)行成本對(duì)比分析研究，測(cè)算電采暖的單位用熱價(jià)格，確定分散式電采暖推廣的可行性。

Abstract： To replace coal-fired boiler heating with electric heating is one of the main measures to reduce haze. In this paper， the advantages of decentralized electric heating are analyzed， and the behavioral energy consumption of decentralized electric heating is calculated. The of CO2 emission reduction benefits of coal-fired boiler heating and electric heating are compared. The construction costs and operating costs of electric heating are comparative with centralized heating and residential gas boiler. The unit heating price of electric heating is calculated， and the feasibility of decentralized electric heating promotion is determined.

關(guān)鍵詞： 分散式電采暖；行為節(jié)能；節(jié)能減排；效益分析

Key words： decentralized electric heating； behavioral energy saving；energy saving and emission reduction；benefit analysis

中圖分類號(hào)：TU832.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）24-0185-03

0 引言

冬季采暖是河北居民的基本需求，除市區(qū)、重點(diǎn)縣城區(qū)是熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱外，農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城鄉(xiāng)結(jié)合部及縣城居民均采用小型鍋爐和家庭分散供熱。為減少冬季采暖而造成的空氣污染，提高環(huán)境質(zhì)量，河北省政府下發(fā)了《關(guān)于開展城鎮(zhèn)供熱“煤改電”試點(diǎn)工作的通知》，明確要求全面取締燃煤小鍋爐，加快推進(jìn)“煤改電”工程建設(shè)，給電采暖提供了廣闊的空間。

目前，分散式電采暖主要包含電熱膜、發(fā)熱電纜、碳纖維、碳晶、儲(chǔ)能式電暖氣等[1][2]。采用分散式電采暖代替燃煤供熱，已經(jīng)在北京、河北、天津等北方供暖地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，僅河北省衡水市就推廣分散式電采暖60萬平方米。以往對(duì)電采暖的經(jīng)濟(jì)性分析，主要是針對(duì)集中式電采暖系統(tǒng)與集中供暖進(jìn)行建模和分析論證研究[3][4]。本文結(jié)合分散式電采暖的應(yīng)用情況，與集中采暖進(jìn)行行為節(jié)能、節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效益分析研究，給分散式電采暖推廣提供參考。

1 分散式電采暖推廣的優(yōu)勢(shì)

分散式電采暖是將電能轉(zhuǎn)化為熱能的低溫輻射放熱采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)不需室外鍋爐房、熱交換站、室外管網(wǎng)等設(shè)備，安裝簡(jiǎn)單，操作便利，與傳統(tǒng)燃煤、集中供熱采暖相比，除環(huán)保外，還有主要有四方面的優(yōu)勢(shì)。

1.1 能源供應(yīng)可靠

近年來，通過特高壓輸電和智能電網(wǎng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域的電能資源優(yōu)化配置，形成了全國范圍內(nèi)的能源互聯(lián)網(wǎng)，在資源保障、可靠性和傳輸效率方面，相比其他能源具有明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)國網(wǎng)公司在電網(wǎng)末端，投入巨資進(jìn)行配電網(wǎng)改造，為分散式電采暖提供了接入可能。同時(shí)，24小時(shí)95598客服服務(wù)熱線和應(yīng)急搶修能力，為分散式電采暖的穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)強(qiáng)的服務(wù)保障。

1.2 節(jié)約土地資源

分散式電源所需的變配電設(shè)施與傳統(tǒng)鍋爐房、儲(chǔ)煤設(shè)施相比，占用空間較小，一般可以減少50%的空間，同時(shí)解決了傳統(tǒng)供暖管網(wǎng)敷設(shè)等占用較多地下空間的問題，提高了房屋使用率，間接節(jié)約了土地。

1.3 經(jīng)濟(jì)安全穩(wěn)定

分散式電采暖自動(dòng)化高降低了運(yùn)維成本，取消了傳統(tǒng)的水循環(huán)供暖方式，不會(huì)發(fā)生跑冒滴漏事故。對(duì)上班族居民來說，晚上是需要采暖熱能的主要時(shí)段，分散式電采暖可間歇供暖，充分利用低谷電價(jià)，降低運(yùn)行成本。根據(jù)河北省物價(jià)文件，居民電采暖22時(shí)至次日早晨8時(shí)為低谷電價(jià)時(shí)段，按0.295元/千瓦時(shí)執(zhí)行，比居民電價(jià)降低了40%，使分散式電采暖更有可推廣性。

1.4 控制靈活方便

分散式電采暖全部采用單戶計(jì)量，電能計(jì)量方案成熟且智能化程度高，與傳統(tǒng)供熱、天然氣等其它供熱的計(jì)量方式相比，具有明顯優(yōu)勢(shì)?？赏ㄟ^用電信息采集，找出電能的主要消耗點(diǎn)，與智能溫控器配合，分房間控制溫度。用戶可以提前設(shè)定程序，隨意控制其啟與停，實(shí)現(xiàn)行為節(jié)能。

2 分散式電采暖行為節(jié)能分析

目前，居民用戶采用集中供暖或燃?xì)忮仩t供暖，大部分采用按面積收費(fèi)，用戶不會(huì)像用電、用水一樣節(jié)省用熱，當(dāng)室內(nèi)溫度較高時(shí)會(huì)時(shí)常開窗通風(fēng)降溫，當(dāng)溫度較低時(shí)會(huì)不斷要求供熱提高室內(nèi)溫度，無論人員是否在室內(nèi)生活均保持著20℃以上，造成能源浪費(fèi)。分散式電采暖由于自動(dòng)控制方便，如果客戶白天上班不在家就可以設(shè)定在最低溫度，讓到家前半個(gè)小時(shí)自動(dòng)升溫，等回到家溫度已達(dá)到20℃以上，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)節(jié)能和供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.2 節(jié)能減排實(shí)例計(jì)算

衡水屬溫暖帶半干旱型大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.6℃左右，1月份平均氣溫-2.6℃左右，屬于國家建筑熱工分區(qū)的寒冷B區(qū)，每年的11月15日開始供暖，3月15日停暖，每年供暖天數(shù)120天。

衡水凱越名邸小區(qū)建筑面積9.5萬平方米，共8棟高層944戶，2010年交工入住，全部采用碳纖維分散式電采暖技術(shù)，由開發(fā)商隨主體工程同步建設(shè)。安裝變壓器總?cè)萘?000千伏安，戶均容量8.5千瓦。小區(qū)2015年冬季實(shí)際入住戶數(shù)為823戶，入住率為87.18%。以小區(qū)高層一戶實(shí)際采暖情況為例，建筑面積為117平方米，實(shí)際室內(nèi)面積為87.5平米，約為建筑面積的75%，再扣除廚房不做地暖的部分約計(jì)5平米，則實(shí)際鋪設(shè)地暖的面積為82.5平米?？鄢慈胱∮脩裘娣e后，折算到整個(gè)小區(qū)2015年冬季實(shí)際采暖面積為5.7萬平方米。

用戶冬季電量采用12月份、次年1月份和2月份電量做平均值，春、秋月均電量選用4月份、5月份和10月份電量做平均。經(jīng)分戶統(tǒng)計(jì)小區(qū)2015年冬季采暖電量為239萬千瓦時(shí)，CP取華北區(qū)域電網(wǎng)數(shù)值0.9803噸/兆瓦時(shí)，年CO2的排放量為2343噸。

小區(qū)采用燃煤鍋爐或燃?xì)忮仩t集中式供暖， 需選用一臺(tái)10噸鍋爐以滿足小區(qū)供熱。如是燃煤鍋爐需匹配用電設(shè)備有鼓風(fēng)機(jī)（45千瓦）、引風(fēng)機(jī)（55千瓦）、給水泵（55千瓦）、給煤機(jī)（3千瓦）、循環(huán)泵（28千瓦）等用電設(shè)備。如是燃?xì)忮仩t需匹配送風(fēng)機(jī)（30千瓦）、給水泵（55千瓦）、循環(huán)泵（28千瓦）、水處理等用電設(shè)備。鍋爐燃燒時(shí)間每天按運(yùn)行12個(gè)小時(shí)計(jì)算，每小時(shí)耗煤量1200公斤（或耗氣量720立方），燃煤年CO2的排放量為4734噸，燃?xì)饽闏O2的排放量為2240噸。

采用分散式電采暖比燃煤采暖年可減排CO2 2391噸，比燃?xì)獠膳暝黾覥O2排放量103噸。

4 分散式電采暖經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益分析

4.1 一次性投資分析

以衡水凱越名邸小區(qū)為例分析，因燃煤鍋爐對(duì)環(huán)境有污染，已停止使用。以集中供暖、燃?xì)忮仩t與分散式電采暖技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。

從以上投資來看，新建小區(qū)集中供暖建設(shè)配套費(fèi)每平方米65元，故集中供暖一次性投資最高。分散式電采暖比燃?xì)忮仩t初期投資高25%左右，但分散式電采暖除配套變壓器占地外，不占用土地資源，不需煙囪、氣罐等，在環(huán)保、消防安全、自動(dòng)化程度、占地面積等方面均優(yōu)于燃?xì)忮仩t。

4.2 日常運(yùn)行費(fèi)用分析

分散式電采暖按照設(shè)計(jì)負(fù)荷為50瓦/平方米，供暖期120天，考慮到居民在家時(shí)間和介質(zhì)熱惰性原理，按每天運(yùn)行峰段6小時(shí)、谷段4小時(shí)計(jì)算，執(zhí)行居民合表峰谷分時(shí)電價(jià)的電采暖小區(qū)，一個(gè)采暖季運(yùn)行費(fèi)用為27.06元/平方米（0.05千瓦/平方米120天6小時(shí)0.555元/千瓦時(shí)+0.05千瓦/平方米120天4小時(shí)0.295元/千瓦時(shí)）?？紤]采用分散式電采暖用戶的行為節(jié)能，實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論設(shè)計(jì)值，以2015年衡水凱越名邸實(shí)際入住823戶為例，冬季采暖電量為239萬千瓦時(shí)，采暖電費(fèi)85.05萬元，平均冬季運(yùn)行費(fèi)用為14.92元/平方米。

衡水采暖氣價(jià)為3.35～3.91元/平方米，按設(shè)定熱負(fù)荷50瓦/平方米、供暖期120天、10小時(shí)/天所需熱值計(jì)算，燃?xì)忮仩t運(yùn)行費(fèi)用約22.88-26.71元/平方米。

從實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用來分析看，分散式電采暖由于采取行為節(jié)能，實(shí)施峰谷電價(jià)，年運(yùn)行費(fèi)用低于燃?xì)忮仩t，也低于當(dāng)?shù)丶泄┡?1元/平方米·年的價(jià)格。同時(shí)由于化石能源存在爆炸等危險(xiǎn)性，燃?xì)忮仩t需要專人值守，集中供暖、分散式電采暖無需人員值守，這部分人員成本由于各地和各用戶不同而未計(jì)算，但是同樣存在一定的成本。

5 結(jié)論

分散式電采暖具有使用方便、無污染、清潔環(huán)保和占地少等特點(diǎn)。從行為節(jié)能、節(jié)能減排效益分析、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析來看，居民小區(qū)采用分布電采暖供暖優(yōu)于燃?xì)忮仩t，用戶采取行為節(jié)能后優(yōu)于集中供暖，替代燃煤鍋爐，在新建居民小區(qū)推廣是可行的。同時(shí)分散式電采暖日常運(yùn)行費(fèi)用與建筑保溫、用戶的行為節(jié)能密切相關(guān)，對(duì)于年輕上班族用戶，分散式電采暖更經(jīng)濟(jì)，可以最大限度的降低采暖費(fèi)用。

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