分散式電采暖替代燃煤、燃氣鍋爐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勢，對居民使用分散式電采暖的行為節能情況進行了測算，與燃煤、燃氣鍋爐對比進行CO2減排效益分析，與集中供熱、小區燃氣鍋爐進行建設成本、運行成本對比分析研究，測算電采暖的單位用熱價格，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.

關鍵詞： 分散式電采暖；行為節能；節能減排；效益分析

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

中圖分類號：TU832.2 文獻標識碼：A 文章編號：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、重點縣城區是熱電聯產集中供熱外，農村、鄉鎮、城鄉結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，提高環境質量，河北省政府下發了《關于開展城鎮供熱“煤改電”試點工作的通知》，明確要求全面取締燃煤小鍋爐，加快推進“煤改電”工程建設，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、發熱電纜、碳纖維、碳晶、儲能式電暖氣等[1][2]。采用分散式電采暖代替燃煤供熱，已經在北京、河北、天津等北方供暖地區得到了廣泛的應用，僅河北省衡水市就推廣分散式電采暖60萬平方米。以往對電采暖的經濟性分析，主要是針對集中式電采暖系統與集中供暖進行建模和分析論證研究[3][4]。本文結合分散式電采暖的應用情況，與集中采暖進行行為節能、節能減排及經濟效益分析研究，給分散式電采暖推廣提供參考。

1 分散式電采暖推廣的優勢

分散式電采暖是將電能轉化為熱能的低溫輻射放熱采暖系統，該系統不需室外鍋爐房、熱交換站、室外管網等設備，安裝簡單，操作便利，與傳統燃煤、集中供熱采暖相比，除環保外，還有主要有四方面的優勢。

1.1 能源供應可靠

近年來，通過特高壓輸電和智能電網的建設，實現了跨區域的電能資源優化配置，形成了全國范圍內的能源互聯網，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勢。同時國網公司在電網末端，投入巨資進行配電網改造，為分散式電采暖提供了接入可能。同時，24小時95598客服服務熱線和應急搶修能力，為分散式電采暖的穩定運行提供了堅強的服務保障。

1.2 節約土地資源

分散式電源所需的變配電設施與傳統鍋爐房、儲煤設施相比，占用空間較小，一般可以減少50%的空間，同時解決了傳統供暖管網敷設等占用較多地下空間的問題，提高了房屋使用率，間接節約了土地。

1.3 經濟安全穩定

分散式電采暖自動化高降低了運維成本，取消了傳統的水循環供暖方式，不會發生跑冒滴漏事故。對上班族居民來說，晚上是需要采暖熱能的主要時段，分散式電采暖可間歇供暖，充分利用低谷電價，降低運行成本。根據河北省物價文件，居民電采暖22時至次日早晨8時為低谷電價時段，按0.295元/千瓦時執行，比居民電價降低了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量，電能計量方案成熟且智能化程度高，與傳統供熱、天然氣等其它供熱的計量方式相比，具有明顯優勢。可通過用電信息采集，找出電能的主要消耗點，與智能溫控器配合，分房間控制溫度。用戶可以提前設定程序，隨意控制其啟與停，實現行為節能。

2 分散式電采暖行為節能分析

目前，居民用戶采用集中供暖或燃氣鍋爐供暖，大部分采用按面積收費，用戶不會像用電、用水一樣節省用熱，當室內溫度較高時會時常開窗通風降溫，當溫度較低時會不斷要求供熱提高室內溫度，無論人員是否在室內生活均保持著20℃以上，造成能源浪費。分散式電采暖由于自動控制方便，如果客戶白天上班不在家就可以設定在最低溫度，讓到家前半個小時自動升溫，等回到家溫度已達到20℃以上，從而實現主動節能和供熱系統的經濟運行。

3.2 節能減排實例計算

衡水屬溫暖帶半干旱型大陸性季風氣候，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的寒冷B區，每年的11月15日開始供暖，3月15日停暖，每年供暖天數120天。

衡水凱越名邸小區建筑面積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，由開發商隨主體工程同步建設。安裝變壓器總容量8000千伏安，戶均容量8.5千瓦。小區2015年冬季實際入住戶數為823戶，入住率為87.18%。以小區高層一戶實際采暖情況為例，建筑面積為117平方米，實際室內面積為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5平米，則實際鋪設地暖的面積為82.5平米。扣除未入住用戶面積后，折算到整個小區2015年冬季實際采暖面積為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。經分戶統計小區2015年冬季采暖電量為239萬千瓦時，CP取華北區域電網數值0.9803噸/兆瓦時，年CO2的排放量為2343噸。

小區采用燃煤鍋爐或燃氣鍋爐集中式供暖， 需選用一臺10噸鍋爐以滿足小區供熱。如是燃煤鍋爐需匹配用電設備有鼓風機（45千瓦）、引風機（55千瓦）、給水泵（55千瓦）、給煤機（3千瓦）、循環泵（28千瓦）等用電設備。如是燃氣鍋爐需匹配送風機（30千瓦）、給水泵（55千瓦）、循環泵（28千瓦）、水處理等用電設備。鍋爐燃燒時間每天按運行12個小時計算，每小時耗煤量1200公斤（或耗氣量720立方），燃煤年CO2的排放量為4734噸，燃氣年CO2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，比燃氣采暖年增加CO2排放量103噸。

4 分散式電采暖經濟運行效益分析

4.1 一次性投資分析

以衡水凱越名邸小區為例分析，因燃煤鍋爐對環境有污染，已停止使用。以集中供暖、燃氣鍋爐與分散式電采暖技術進行對比分析。

從以上投資來看，新建小區集中供暖建設配套費每平方米65元，故集中供暖一次性投資最高。分散式電采暖比燃氣鍋爐初期投資高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，在環保、消防安全、自動化程度、占地面積等方面均優于燃氣鍋爐。

4.2 日常運行費用分析

分散式電采暖按照設計負荷為50瓦/平方米，供暖期120天，考慮到居民在家時間和介質熱惰性原理，按每天運行峰段6小時、谷段4小時計算，執行居民合表峰谷分時電價的電采暖小區，一個采暖季運行費用為27.06元/平方米（0.05千瓦/平方米120天6小時0.555元/千瓦時+0.05千瓦/平方米120天4小時0.295元/千瓦時）。考慮采用分散式電采暖用戶的行為節能，實際運行費用遠遠低于理論設計值，以2015年衡水凱越名邸實際入住823戶為例，冬季采暖電量為239萬千瓦時，采暖電費85.05萬元，平均冬季運行費用為14.92元/平方米。

衡水采暖氣價為3.35～3.91元/平方米，按設定熱負荷50瓦/平方米、供暖期120天、10小時/天所需熱值計算，燃氣鍋爐運行費用約22.88-26.71元/平方米。

從實際運行費用來分析看，分散式電采暖由于采取行為節能，實施峰谷電價，年運行費用低于燃氣鍋爐，也低于當地集中供暖21元/平方米·年的價格。同時由于化石能源存在爆炸等危險性，燃氣鍋爐需要專人值守，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算，但是同樣存在一定的成本。

5 結論

分散式電采暖具有使用方便、無污染、清潔環保和占地少等特點。從行為節能、節能減排效益分析、經濟運行分析來看，居民小區采用分布電采暖供暖優于燃氣鍋爐，用戶采取行為節能后優于集中供暖，替代燃煤鍋爐，在新建居民小區推廣是可行的。同時分散式電采暖日常運行費用與建筑保溫、用戶的行為節能密切相關，對于年輕上班族用戶，分散式電采暖更經濟，可以最大限度的降低采暖費用。

參考文獻：

[1]張曉非，胡純杰，蔣南波.電能取暖方式替代集中供熱方式的探討[J].科技情報開發與經濟，2003.

[2]袁新潤，吳亮，張劍，項添春.天津電能替代形勢與電采暖經濟性分析[J].電力需求側管理，2015.

[3]武中，李強，徐紅濤.供暖領域電能替代效益分析[J].浙江工業大學學，2015.

[4]王昆.水蓄熱電鍋爐作為中小建筑物冬季取暖熱源的應用[J].河北理工大學學報（自然科學版），2010.