吉林省電采暖發(fā)展應(yīng)用情況及推廣策略研究

畢正軍++高長(zhǎng)征

[摘 要]吉林省能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔能源消納等工作迫在眉睫，電采暖等電能替代領(lǐng)域已成為減少大氣污染、提升能源利用效率的重點(diǎn)開拓方向，文章首先介紹吉林省電采暖推廣應(yīng)用情況，并根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，分析不同類型電采暖的應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性，以及制約電采暖發(fā)展的幾個(gè)主要影響因素，并提出針對(duì)性推廣應(yīng)用策略。

[關(guān)鍵詞]電力市場(chǎng)；電能替代；電采暖

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.28.085

1 前 言

吉林省以風(fēng)電為代表的新能源消納面臨較為嚴(yán)峻的形勢(shì)，除電力供大于求比較明顯外，系統(tǒng)調(diào)峰能力也是制約清潔能源消納的重要原因，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)境治理、清潔能源消納等工作迫在眉睫。[1-4]2013年9月12日，國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，將大氣污染防治作為統(tǒng)籌穩(wěn)增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)、促改革、打造中國經(jīng)濟(jì)升級(jí)版的重要抓手，2016年李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中再次強(qiáng)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性，同時(shí)提出要加強(qiáng)環(huán)保督察、建設(shè)生態(tài)安全屏障、大力發(fā)展綠色金融和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，充分體現(xiàn)國家治理環(huán)境污染的決心與力度。

電能作為重要的二次能源在終端消費(fèi)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換效率和排放明顯優(yōu)于煤和油，煤炭就地轉(zhuǎn)化為電能并集中排污治理的環(huán)保效果也明顯優(yōu)于分散燃燒，電能替代已成為減少大氣污染、提升能源利用效率的重要抓手，并得到國家有關(guān)部門的一致認(rèn)可。2016年5月16日，國家發(fā)展改革委、國家能源局等八部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱《意見》）。《意見》從推進(jìn)電能替代的重要意義、總體要求、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施四個(gè)方面提出了指導(dǎo)性意見，為全面推進(jìn)電能替代提供了政策依據(jù)，而且明確提出將在北方居民采暖、生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)與消費(fèi)四個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域積極推進(jìn)電能替代工作。

吉林省推廣電采暖類型電能替代項(xiàng)目具有廣闊的應(yīng)用前景。一是因?yàn)榧质夂颦h(huán)境特點(diǎn)，取暖需求十分巨大。吉林省處于我國東北地區(qū)，一般來說，在每年10月下旬吉林省開始進(jìn)入冬季，冬季結(jié)束時(shí)間在次年3月下旬，冬季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5個(gè)多月，而且吉林省冬季氣溫較低，最低溫度可達(dá)到-40℃，平均氣溫也在-15℃左右，因此供暖需求在吉林省屬于剛性需求，且常年保持持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)。二是吉林省內(nèi)存在大量燃煤鍋爐，冬季供暖期間排污問題較為嚴(yán)重。燃煤鍋爐在冬季取暖期間將大量排放污染物，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，危害居民身體健康，霧霾治理刻不容緩。吉林省政府及各地市環(huán)保部門已經(jīng)按年有計(jì)劃淘汰市內(nèi)小型燃煤鍋爐，存在大量“煤改電”空間。三是吉林省冬季供暖需求與電網(wǎng)調(diào)峰之間存在矛盾，新能源消納問題日益突出。吉林省電源裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于負(fù)荷，冬季受到以熱定電約束條件，調(diào)峰矛盾突出，因此近年吉林省出現(xiàn)冬季棄風(fēng)問題，蓄熱電鍋爐作為可中斷負(fù)荷，既可調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線，緩解調(diào)峰壓力，又可提升風(fēng)電消納能力，或者通過風(fēng)電供暖方式實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)電量與供暖負(fù)荷的供需匹配。四是新一輪電力體制改革持續(xù)深入，電力市場(chǎng)輔助服務(wù)前景廣闊。售電市場(chǎng)放開步伐不斷加快，我國需求側(cè)管理將從以行政手段為主的有序用電模式向以經(jīng)濟(jì)手段為主的需求側(cè)響應(yīng)模式轉(zhuǎn)變，考慮可中斷負(fù)荷的需求響應(yīng)將成為電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中的主流，電采暖負(fù)荷參與電力市場(chǎng)輔助服務(wù)具有一定潛力。 [5-7]五是政策環(huán)境利好電采暖發(fā)展。吉林省能源局、物價(jià)局、環(huán)保廳等有關(guān)部門針對(duì)電采暖替代燃煤鍋爐等方面出臺(tái)一系列配套政策，包括電采暖專項(xiàng)電價(jià)、電采暖一次建設(shè)費(fèi)用補(bǔ)貼、燃煤鍋爐替代補(bǔ)貼等，政策引導(dǎo)對(duì)于電采暖迅速推廣起到關(guān)鍵作用。

國網(wǎng)吉林省電力有限公司近年來也積極履行社會(huì)責(zé)任，將“兩個(gè)替代”（電能替代與清潔能源替代）提升為公司生存與發(fā)展的大事來抓，在電采暖等重點(diǎn)領(lǐng)域成效初顯。隨著電采暖持續(xù)推廣與應(yīng)用，出現(xiàn)了諸如電費(fèi)過高、取暖效果不及預(yù)期等問題，為此本文將介紹吉林省電采暖推廣應(yīng)用情況，分析制約省內(nèi)電采暖發(fā)展主要影響因素，提出針對(duì)性措施與建議。

2 吉林省內(nèi)電采暖發(fā)展情況

目前，吉林省內(nèi)應(yīng)用的電采暖類型主要分為集中式電采暖系統(tǒng)和分散式電采暖系統(tǒng)，集中式電采暖系統(tǒng)主要為水蓄熱式電鍋爐供暖系統(tǒng)、固體蓄熱式電鍋爐供暖系統(tǒng)、電熱泵供暖系統(tǒng)（包括水源熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、污水源熱泵系統(tǒng)以及空氣源熱泵系統(tǒng)）；分散式電采暖系統(tǒng)主要為發(fā)熱電纜供暖系統(tǒng)、電熱膜供暖系統(tǒng)、發(fā)熱地板供暖系統(tǒng)、小型落地或壁掛式電暖器（根據(jù)發(fā)熱介質(zhì)的不同，可分為石英管電暖器、電熱絲電暖器、陶瓷加熱電暖器、油汀式電暖器、碳纖維電暖器、電熱膜電暖器、硅晶電暖器等）。

截至2016年底，吉林省共有電采暖用戶達(dá)34000多戶，長(zhǎng)春、吉林、延邊、四平、白城地區(qū)用戶數(shù)量均超過5000戶，長(zhǎng)春、延邊與吉林地區(qū)電采暖用戶數(shù)量占全省用戶數(shù)量比例超過50%。說明目前吉林省電采暖發(fā)展具有區(qū)域特性，出現(xiàn)區(qū)域特性除自然地理?xiàng)l件影響外，地方政策引導(dǎo)、采暖建筑結(jié)構(gòu)、用戶環(huán)保與節(jié)能意識(shí)起到重要作用。同時(shí)也說明吉林省仍然存在大量潛在電采暖市場(chǎng)可供挖掘。

從采暖設(shè)備角度分析，全省電采暖用戶中的67.5%用戶采用發(fā)熱電纜、電熱膜等分散電采暖，26.61%的用戶采用直熱或蓄熱電鍋爐，剩余用戶采用水源、地源類熱泵設(shè)備采暖。結(jié)合用戶使用范圍，可總結(jié)出吉林省內(nèi)不同類型電采暖設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景。發(fā)熱電纜主要應(yīng)用場(chǎng)景為：空間高大的公共建筑、新建居民建筑、商業(yè)建筑、企事業(yè)單位辦公建筑等，特別適合在集中供暖覆蓋不到的特殊商業(yè)用戶建筑，如郊區(qū)加油站、滑雪場(chǎng)；電熱膜主要應(yīng)用場(chǎng)景為空間高大的公共建筑、溫室大棚等；電暖器無須安裝，插電即用，因此廣泛應(yīng)用于各種有用熱需求場(chǎng)景，特別適用于用熱需求不連續(xù)的場(chǎng)所，如學(xué)校、企事業(yè)單位等；蓄熱電鍋爐應(yīng)用范圍很廣，可以滿足各類供暖、熱水、烘干、熱源配套等需求，但對(duì)安裝場(chǎng)地有一定要求；熱泵系統(tǒng)不僅可用于冬季采暖，還可用于夏季制冷，同時(shí)還能用于生活熱水供應(yīng)，可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓和新建大型居民小區(qū)的冬季電采暖，但對(duì)地下資源有一定的要求和約束。endprint

3 經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)吉林省典型案例，綜合分析采用不同類型電采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性分析考慮初期投資（包括設(shè)備、安裝、運(yùn)費(fèi)、土建等）、運(yùn)行成本（包括運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)備折舊費(fèi)、維護(hù)費(fèi)用等）兩大項(xiàng)，具體如下表所示。

綜合設(shè)備初投資與運(yùn)行費(fèi)用兩方面，居民不適于采用鍋爐和熱泵系統(tǒng)供暖。一是由于居民建筑的集中供暖配套費(fèi)由開發(fā)商出資，對(duì)于居民而言電采暖投資屬于一項(xiàng)額外的支出，即使在集中供暖無法覆蓋地區(qū)，鍋爐和熱泵系統(tǒng)單位面積初投資較高，居民用戶難以承受，項(xiàng)目建設(shè)后運(yùn)維管理問題也難以解決；二是居民冬季取暖溫度要求高，蓄熱鍋爐及直熱鍋爐運(yùn)行費(fèi)用將遠(yuǎn)高于其他采暖方式。因此推薦居民用戶采用發(fā)熱電纜、電熱膜、環(huán)流散熱器等分散式電采暖設(shè)備。

對(duì)于非居民用戶而言，初投資方面由于集中供暖每平方米不高于50元入網(wǎng)建設(shè)費(fèi)，電采暖設(shè)備投資具有一定的優(yōu)勢(shì)；運(yùn)行費(fèi)用方面，除去直熱式電鍋爐運(yùn)行費(fèi)用高于集中供暖費(fèi)用外，其他電采暖方式仍具有一定價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

以上相關(guān)結(jié)論是基于一般情況而言，幾種特定因素?zé)o法進(jìn)行考慮：一是未考慮電網(wǎng)增容改造費(fèi)用，若因電采暖而發(fā)生用戶電網(wǎng)改造費(fèi)用，則經(jīng)濟(jì)性將低于燃?xì)馀c集中供暖；二是未考慮用戶的行為節(jié)能意識(shí)，行為節(jié)能將直接影響項(xiàng)目是否具備實(shí)施條件；三是未考慮建筑節(jié)能水平，表中各數(shù)據(jù)均按建筑節(jié)能水平65%以上進(jìn)行考慮，若非節(jié)能建筑，設(shè)備投資將提升10%左右，運(yùn)行費(fèi)用將提升30%左右。

4 影響因素分析

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查分析數(shù)據(jù)，目前限制省內(nèi)電采暖發(fā)展的主要有以下三方面因素。

（1）非節(jié)能建筑電采暖運(yùn)行費(fèi)用高。電采暖運(yùn)行費(fèi)用與建筑節(jié)能保溫水平密切相關(guān)，吉林省老舊建筑節(jié)能保溫水平不高，平均建筑耗熱量指標(biāo)超過30W/m2，個(gè)別老建筑甚至達(dá)到50W/m2，非節(jié)能建筑電采暖僅電費(fèi)一項(xiàng)就已經(jīng)高于城市集中供熱價(jià)格，運(yùn)行費(fèi)用較高。

（2）蓄熱式電鍋爐、熱泵設(shè)備投資大。傳統(tǒng)集中供暖投資較少，用戶只需承擔(dān)室內(nèi)暖氣設(shè)備及初裝費(fèi)用，而電采暖需另行投資，蓄熱式電鍋爐設(shè)備、地源熱泵設(shè)備一次性投資高于城市集中供暖，并且蓄熱式電鍋爐、熱泵等電采暖設(shè)備需要專業(yè)人員運(yùn)維，不如傳統(tǒng)集中供暖方便。

（3）電網(wǎng)企業(yè)投資大、收益差。推廣電采暖需要供電企業(yè)投入大量資金改造配電網(wǎng)和變電設(shè)施，而電采暖使用具有季節(jié)性，電采暖設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)在600～1100小時(shí)，利用率僅為7%～12%，導(dǎo)致電力設(shè)備非采暖期長(zhǎng)期閑置，并產(chǎn)生線路和變壓器輕載損耗。同時(shí)，根據(jù)目前吉林省蓄熱電采暖專項(xiàng)電價(jià)，蓄熱式電采暖用戶的實(shí)際平均用電單價(jià)低于供電企業(yè)平均購電成本，隨著電采暖不斷推廣應(yīng)用，電網(wǎng)企業(yè)虧損將越加明顯。

5 推廣應(yīng)用策略研究

（1）優(yōu)先推廣學(xué)校、企事業(yè)單位采用蓄熱電鍋爐系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、硅晶電暖器進(jìn)行供暖；對(duì)于學(xué)校、企事業(yè)單位等經(jīng)濟(jì)效益好的電采暖項(xiàng)目可由社會(huì)資本以合同能源管理方式投資建設(shè)。[8-9]

（2）積極宣傳電采暖優(yōu)勢(shì)，深入推廣大型商業(yè)綜合體采用蓄熱式電鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行供暖，可考慮聯(lián)合投資建設(shè)方式。[10]

（3）全面推廣工業(yè)廠房、車庫等空間高大的公共建筑采用發(fā)熱電纜等輻射供暖系統(tǒng)或壁掛硅晶電暖器進(jìn)行供暖。

（4）利用固體蓄熱鍋爐的熱油、熱水、熱空氣和蒸汽等多種形態(tài)的能量輸出優(yōu)勢(shì)，深入研究固體蓄熱電鍋爐的多種應(yīng)用場(chǎng)景，積極開展東北糧食基地應(yīng)用固體蓄熱系統(tǒng)熱風(fēng)烘干項(xiàng)目的可行性研究。

（5）對(duì)居民小區(qū)試點(diǎn)推廣電采暖。新建小區(qū)可推廣發(fā)熱電纜、電熱膜等分散電采暖設(shè)備；“煤改電”居民小區(qū)在完成暖房子改造后可試點(diǎn)推廣蓄熱電鍋爐系統(tǒng)，建議由政府部門成立運(yùn)維單位，負(fù)責(zé)居民小區(qū)的供熱經(jīng)營(yíng)管理。

（6）在目前吉林省政策環(huán)境下，可考慮建立電采暖、儲(chǔ)能等可中斷負(fù)荷的集成平臺(tái)，將1萬千瓦以下電采暖負(fù)荷集成參與到東北電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中來，進(jìn)一步降低電采暖運(yùn)行成本。在未來電力市場(chǎng)放開情況下，應(yīng)充分考慮電采暖、儲(chǔ)能用戶與風(fēng)電場(chǎng)直購電交易及電力市場(chǎng)輔助服務(wù)交易，這將有效降低棄風(fēng)電量，減少電采暖運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)源—網(wǎng)—荷的聯(lián)動(dòng)互補(bǔ)。[11]

6 可中斷負(fù)荷集成平臺(tái)構(gòu)想

可中斷負(fù)荷集成平臺(tái)應(yīng)集合電采暖、儲(chǔ)能等可中斷負(fù)荷，聯(lián)合參與電力需求側(cè)響應(yīng)或電力市場(chǎng)輔助服務(wù)。

可中斷負(fù)荷集成平臺(tái)采用基于云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)，即集成平臺(tái)基于云平臺(tái)開發(fā)，運(yùn)行在云平臺(tái)之上。在云端部署時(shí)可中斷負(fù)荷集成平臺(tái)的系統(tǒng)主體位于云平臺(tái)內(nèi)，在負(fù)荷端安裝的監(jiān)控終端通過公網(wǎng)接入云平臺(tái)，云端部署時(shí)用戶本地?zé)o須架設(shè)服務(wù)器等硬件設(shè)備，系統(tǒng)托管在云端，由云平臺(tái)服務(wù)商輔助系統(tǒng)維護(hù)，用戶只需使用系統(tǒng)即可。平臺(tái)上行接入省級(jí)電網(wǎng)公司通用數(shù)據(jù)接口，下行接入電采暖、儲(chǔ)能等可中斷設(shè)備。在下行端，可進(jìn)行控制策略研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端負(fù)荷的遠(yuǎn)程控制。平臺(tái)整體架構(gòu)具體如下圖所示。

可中斷負(fù)荷集成平臺(tái)整體架構(gòu)

7 結(jié) 論

吉林省冬季漫長(zhǎng)，供暖期長(zhǎng)達(dá)170天左右，且存在大量燃煤鍋爐，供暖需求十分巨大。在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、環(huán)境保護(hù)與污染治理的現(xiàn)實(shí)要求下，清潔供暖已經(jīng)成為不可阻擋的發(fā)展方向。

根據(jù)吉林省電采暖推廣應(yīng)用情況分析，目前仍存在一些制約其發(fā)展的影響因素。文章在全面梳理吉林省電采暖應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，探索尋找不同類型電采暖的適宜應(yīng)用場(chǎng)景，并通過經(jīng)濟(jì)性分析的方法研究適宜的電采暖推廣應(yīng)用策略。特別在新一輪電力體制改革的背景下，考慮充分利用電采暖負(fù)荷自身的特性與優(yōu)勢(shì)，提出了可中斷負(fù)荷集成參與電力需求側(cè)響應(yīng)或電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的概念，并給出了集成平臺(tái)的整體架構(gòu)，為下一步開展負(fù)荷集成平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用工作提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝國輝，樊昊.東北地區(qū)風(fēng)電運(yùn)行消納形勢(shì)及原因分析[J].中國電力，2014，47（10）：152-155.

[2]白建華，辛頌旭，賈德香，等.“三北”地區(qū)風(fēng)電開發(fā)、輸送及消納研究[J].中國電力，2012，45（9）：1-6.

[3]牛東曉，李建鋒，魏林君，等.跨區(qū)電網(wǎng)中風(fēng)電消納影響因素分析及綜合評(píng)估方法研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（4）：1087-1093.

[4]崔強(qiáng)，王秀麗，曾平良，等.調(diào)峰約束下考慮風(fēng)電消納的多目標(biāo)尖峰電價(jià)決策模型[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（11）：2662-2669.

[5]王彩霞，李瓊慧，謝國輝.風(fēng)電供熱價(jià)格機(jī)制研究及經(jīng)濟(jì)性分析[J].中國電力，2014，47（10）：156-160.

[6]高長(zhǎng)征，王爽，畢正軍.風(fēng)電供熱運(yùn)行機(jī)制研究[J].吉林電力，2016，44（1）：1-3.

[7]孫 勇，嚴(yán)干貴，鄭太一，等.電力市場(chǎng)背景下蓄熱式電采暖消納棄風(fēng)的經(jīng)濟(jì)性分析[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2016，5（4）：532-538.

[8]曹東莉，袁越，李志祥.電能替代應(yīng)用及效益評(píng)價(jià)[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011，27（4）：30-34.

[9]武中，李強(qiáng)，許紅濤.供暖領(lǐng)域電能替代效益分析[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，43（5）：508-511.

[10]曲子清，辛潔晴.商業(yè)用戶電能采暖替代技術(shù)選型的邊界條件論證[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016，40（13）：48-54.

[11]賀惠民，王海燕，任杰，等.利用風(fēng)電棄風(fēng)電量進(jìn)行電能替代冬季供熱的可行性研究[J].華北電力技術(shù)，2016，40（13）：1-5.endprint