基于風(fēng)電供熱技術(shù)方案及經(jīng)濟(jì)性分析

楊志峰

國(guó)家電投集團(tuán)山西可再生能源有限公司 山西太原 030006

風(fēng)電供熱技術(shù)在普遍意義上來(lái)講是指當(dāng)部分地區(qū)的電力需求趨于飽和狀態(tài)時(shí)，利用風(fēng)力發(fā)電來(lái)用于產(chǎn)熱供熱，將電力系統(tǒng)的實(shí)際用途和現(xiàn)代化住宅進(jìn)行供需平衡的一種全新方式。既是對(duì)我國(guó)清潔能源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一種功能性完善，同時(shí)也是對(duì)我國(guó)部分地區(qū)風(fēng)力資源的有效應(yīng)用。尤其是對(duì)于內(nèi)蒙古自治區(qū)、東三省、青藏高原等需要冬季供暖，又具備良好風(fēng)力資源的地區(qū)而言，風(fēng)電供熱可以有效的滿足其冬季產(chǎn)熱供暖需求，并且通過(guò)風(fēng)電來(lái)解決傳統(tǒng)采暖供熱產(chǎn)生的污染和自然生態(tài)破壞問(wèn)題。然而目前我國(guó)風(fēng)電供熱技術(shù)仍然處于起步階段，需要利用各種方案的有效結(jié)合，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行細(xì)致分析，設(shè)計(jì)出既有性價(jià)比又有可行性的具體實(shí)施策略。

1 風(fēng)電供熱方案概述

1.1 電鍋爐無(wú)蓄熱供熱系統(tǒng)

電鍋無(wú)蓄熱供熱系統(tǒng)是風(fēng)電供熱方式中的重要方式，其原理是采用電熱水鍋爐，利用其中的三項(xiàng)電極將水加熱，再通過(guò)供熱系統(tǒng)將熱水送到千家萬(wàn)戶當(dāng)中。這種風(fēng)電供熱系統(tǒng)所使用的鍋爐可以分為電極鍋爐和電阻鍋爐兩類(lèi)，電極鍋爐的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，不需要降壓變壓器，其安裝程序能夠得到極為有效的簡(jiǎn)化。而電阻鍋爐最大的優(yōu)點(diǎn)是使用安全水中不帶電，能夠有效避免可能會(huì)對(duì)用戶造成的危險(xiǎn)，但是其缺點(diǎn)是每一臺(tái)電阻鍋爐的容量較小[1]。

1.2 固體蓄熱供熱系統(tǒng)

固體蓄熱鍋爐是一種大功率新型熱源，和傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)相比，所使用的水電分離技術(shù)以及高壓控制技術(shù)都更加先進(jìn)。其工作原理是充分利用我國(guó)電網(wǎng)在夜間閑置的電力或風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電力，將蓄能固體材料進(jìn)行加熱。同時(shí)為了有效避免熱量散失，還會(huì)使用多種保溫材料在其外表進(jìn)行處理。將恒溫?fù)Q熱風(fēng)機(jī)和可調(diào)換熱風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)蓄熱體加熱熱風(fēng)，再用熱風(fēng)加熱水，從而為用戶提供供暖，這一工作理念在我國(guó)電力使用過(guò)程中是移峰填谷的典型的解決方式。

1.3 電鍋爐水蓄熱供熱系統(tǒng)

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)是最典型的蓄熱罐使用方式，利用板式換熱器和風(fēng)力發(fā)電將蓄熱罐中的水進(jìn)行加熱。和傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)有所區(qū)別的是，該模式同樣利用了低谷電力作為加熱電力來(lái)源，同時(shí)可以將熱力進(jìn)行儲(chǔ)存，并且在用電高峰時(shí)期，將蓄熱裝置中的熱能進(jìn)行釋放，提供風(fēng)電供熱所需要的熱能。該系統(tǒng)是由電鍋爐，高溫蓄熱水罐以及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，如水泵、軟水系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、定壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成的[2]。

1.4 空氣源熱泵供熱系統(tǒng)

最后，空氣源熱泵系統(tǒng)其工作原理是利用壓縮機(jī)進(jìn)行逆循環(huán)，將制冷變?yōu)橹茻?。這種方式的電能消耗極低，是利用空氣中所吸收的熱量和電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換來(lái)加熱供暖用水的方式。該系統(tǒng)的適用范圍較廣，對(duì)自然環(huán)境的污染程度較低，運(yùn)行成本和其他方式相比更具經(jīng)濟(jì)性。但是這一方式同樣也有較為明顯的弱點(diǎn)，對(duì)于高寒地區(qū)，室外溫度環(huán)境低于零下25攝氏度時(shí)，其能效比會(huì)明顯下降，功率輸出不足。換言之這一系統(tǒng)更加適用于地暖采暖，不適用于傳統(tǒng)的散熱器采暖。

2 風(fēng)電供熱經(jīng)濟(jì)適用性的細(xì)致分析

2.1 風(fēng)電供熱鍋爐的經(jīng)濟(jì)性

首先，為了能夠有效提高我國(guó)風(fēng)電供熱方案技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，就需要了解我國(guó)國(guó)內(nèi)風(fēng)電供熱行業(yè)所使用的各類(lèi)鍋爐設(shè)備價(jià)格。只有設(shè)備價(jià)格低于傳統(tǒng)供熱模式，才能夠使風(fēng)電供熱方案更具性價(jià)比。目前我國(guó)電阻鍋爐設(shè)備國(guó)產(chǎn)化普及程度較高，造價(jià)和進(jìn)口鍋爐相比更具優(yōu)勢(shì)，而電極鍋爐制造技術(shù)尚未成熟，較為依賴(lài)進(jìn)口。這也導(dǎo)致了在鋪設(shè)相應(yīng)風(fēng)力供熱系統(tǒng)的過(guò)程中，不同地區(qū)的價(jià)格會(huì)存在較大差別的主要原因，為此優(yōu)先選用電子鍋爐，同時(shí)擴(kuò)大供熱面積，能夠更好的提高風(fēng)電供熱模式的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 蓄熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

其次，風(fēng)電供熱系統(tǒng)在完整構(gòu)建的過(guò)程中要注重蓄熱系統(tǒng)用電情況的實(shí)時(shí)配比，尤其是對(duì)于用電量較大，供電能力不足的地區(qū)，實(shí)行峰谷用電模式能夠更好的發(fā)揮其適用性和經(jīng)濟(jì)性。在此過(guò)程中固體蓄熱和水蓄熱兩種系統(tǒng)在初期投資金額沒(méi)有太大差別，但是水蓄熱系統(tǒng)由于運(yùn)行和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)更加完善。而固體蓄熱雖然更具性價(jià)比，但是其技術(shù)還處于摸索階段，因此合理的根據(jù)不同地區(qū)選擇固體蓄熱+水蓄熱的方案更加值得參考。

2.3 空氣源熱泵的經(jīng)濟(jì)性

另外，空氣源熱泵在風(fēng)電供熱系統(tǒng)當(dāng)中雖然耗電量更低，但是所加熱的水溫也更低。是否適合進(jìn)行風(fēng)電供暖需要參考所在地區(qū)的實(shí)際氣溫條件，對(duì)于冬季室外溫度較高的地區(qū)而言，所需要的熱水水溫較低，同時(shí)采取地暖的方式能夠更加有效的發(fā)揮水熱效應(yīng)，可以視情況選擇空氣源熱泵系統(tǒng)、而對(duì)于冬季室外溫度極低的高寒地區(qū)，該系統(tǒng)運(yùn)行模式以及設(shè)備上霜和損耗情況會(huì)導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性下降。

2.4 供暖方式的轉(zhuǎn)變

最后，風(fēng)電供熱方案是對(duì)我國(guó)風(fēng)電損耗有效利用，同時(shí)對(duì)于部分使用傳統(tǒng)熱能進(jìn)行冬季供熱的地區(qū)而言，能夠有效緩解其環(huán)境污染程度?；谖覈?guó)現(xiàn)代化建設(shè)，綠色可持續(xù)發(fā)展的角度進(jìn)行考慮具有更高的性價(jià)比[3]。然而如何選擇更具經(jīng)濟(jì)性的風(fēng)電供熱模式，還需要各地政府給予相應(yīng)政策，為了拓展風(fēng)電供熱系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和影響力，還需要政府能夠平衡傳統(tǒng)供熱企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，在電價(jià)、環(huán)境補(bǔ)貼等方面給予扶持。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電供熱項(xiàng)目雖然在我國(guó)尚處于初始階段，然而在面對(duì)大量地區(qū)供電不足和環(huán)境保護(hù)意識(shí)提高的前提下，勢(shì)必會(huì)獲得更加廣闊的發(fā)展空間。另外為了能夠進(jìn)一步提高風(fēng)電供熱方案的經(jīng)濟(jì)性，就需要國(guó)家和政府能夠給予政策指導(dǎo)，將風(fēng)電安裝和使用情況進(jìn)行匯總，充分發(fā)揮其新能源清潔能源的有效作用，為我國(guó)三北地區(qū)在解決棄風(fēng)問(wèn)題和降低冬季供熱價(jià)格問(wèn)題上做出積極推動(dòng)。