電直熱分段調(diào)溫模式下如何高效利用峰谷電的研究

彭月明 郭嘯林

摘要：國(guó)家十四五規(guī)劃正式提出“碳中和、碳達(dá)峰”戰(zhàn)略，北方集中供熱模式下的居民采暖仍然大量燃燒天然氣和煤炭，排放大量二氧化碳。本文對(duì)清潔能源電能，碳纖維電直熱供熱模式下，利用國(guó)家電網(wǎng)峰谷電價(jià)政策提出一套分時(shí)段調(diào)控溫度的模式，在不改變居民采暖舒適度的前提下，降低碳纖維電直熱系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，使其不高于集中供熱居民采暖收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：碳纖維電直熱;分段調(diào)溫;峰谷電

當(dāng)下，一種被應(yīng)用于供暖系統(tǒng)的高能效的電熱轉(zhuǎn)化材料——碳纖維發(fā)熱材料面世了。碳纖維電熱底板是一種鋪設(shè)比較簡(jiǎn)單的供暖系統(tǒng)，它可以鋪在鋪在有裝飾的地板上，也可以直接鋪在地板表面。這種以碳纖維為發(fā)熱材料的供暖，它的熱量散播方式是將熱量直接從表面散出來，把整個(gè)地面作為散熱面把熱氣通過對(duì)流或者輻射的對(duì)流方式把熱氣散播到整個(gè)房屋里，這就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)房間的采暖。相比較純銅的供暖方式，這種把碳纖維作為發(fā)熱源的底板輻射供暖方式更有優(yōu)越性，它可以使室溫更穩(wěn)定、環(huán)境更舒服、更干凈衛(wèi)生、還能節(jié)約能源和實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。

一、電能清潔供熱

近幾年我國(guó)爆發(fā)大范圍霧霾，全國(guó)數(shù)省更是遭遇了70年不遇的嚴(yán)重污染天氣，城市開始供暖第一天，市區(qū)多處PM2.5指數(shù)“爆表”，高達(dá)500。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和直燃煤比重過高是引發(fā)霧霾污染的主要原因。之后我國(guó)政府開始推行煤改電政策，降低冬季采暖燃煤消耗，電能替代戰(zhàn)略就是“以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來、來的是清潔電”[3]。為了推進(jìn)電力清潔能源供暖，政府也制定配套出臺(tái)了一系列相關(guān)政策。

現(xiàn)有城市供熱管網(wǎng)（一次管網(wǎng)）未覆蓋地區(qū)，盡量選用電能供熱，盡量選擇能效比較高的電能供熱方式。所有電力供應(yīng)充足的區(qū)域，政府鼓勵(lì)并支持采用電能供熱和電力驅(qū)動(dòng)供熱，鼓勵(lì)清潔能源供熱方式的分布式供熱方式，糾正片面追究集中供熱率的政策導(dǎo)向，取消集中供熱率考核指標(biāo)。

二、分段設(shè)定溫度

考慮供熱項(xiàng)目面積和體量，隨著用戶的增多，運(yùn)行數(shù)據(jù)量的增大，系統(tǒng)內(nèi)下達(dá)溫度設(shè)定命令需對(duì)命令和接受方進(jìn)行分類，并給出基礎(chǔ)分時(shí)段設(shè)定溫度的含義。基礎(chǔ)分時(shí)段溫度設(shè)定命令及各時(shí)段溫度含義如下：

T1—08：00—基礎(chǔ)性溫度，決定室內(nèi)最低溫度，依室外氣候變化而調(diào)整的溫度，是其他時(shí)段設(shè)定溫度的參照;

T2—17：00—決定性溫度，電費(fèi)峰段強(qiáng)制性加熱，其半度微小的調(diào)整對(duì)能耗都有決定性的影響。

T3—20：00—舒適性溫度，電費(fèi)谷段強(qiáng)制性加熱，保證居民晚上在家舒適度。

T4—00：00—睡眠時(shí)溫度，平衡谷電用電時(shí)間，即使谷電也不是免費(fèi)，所以不能無所顧忌的使用。

T5—02：00—被迫性溫度，T3～T5時(shí)間段基本無強(qiáng)制性加熱時(shí)間，溫度持續(xù)下降，冬季夜間持續(xù)下降系統(tǒng)反應(yīng)慢容易造成室內(nèi)過冷，被迫此時(shí)間段小幅升溫。

T6—04：00—蓄熱時(shí)溫度，利用電費(fèi)谷段最后時(shí)間段加熱，其一保證居民早上起床溫度舒適，其二稍微為樓體蓄熱，減少白天電費(fèi)峰段加熱時(shí)間。

三、案例分析

石家莊某25萬㎡供熱項(xiàng)目，全項(xiàng)目采用冀研GEC-碳纖維電直熱供熱系統(tǒng)。2020-2021年采暖季實(shí)際供熱面積為64995㎡。供熱初期全系統(tǒng)僅設(shè)定一個(gè)固定溫度，且并未進(jìn)行分時(shí)段調(diào)控，造成峰電使用過多，運(yùn)行費(fèi)用偏高，后期發(fā)現(xiàn)此問題后從2021年2月份開始調(diào)整，參照第二節(jié)時(shí)段開始設(shè)定溫度后，2～3月谷電用電比例上升，峰電用電比例下降，住戶戶內(nèi)舒適度不變。具體能耗數(shù)據(jù)如下表所示：

根據(jù)項(xiàng)目2021年采暖月份實(shí)際用電費(fèi)用和實(shí)際用電量倆表分析，得出如下結(jié)論：

1月份根據(jù)供暖外界氣候條件，是整個(gè)供暖季最嚴(yán)寒時(shí)，夜間溫度低耗電量應(yīng)該增加即谷電用電量應(yīng)高于峰電用電量，但是1月份沒有進(jìn)行分時(shí)段控制，造成白天室內(nèi)溫度高，住戶開窗能耗增加。且在谷段沒有進(jìn)行加熱，沒有良好的利用谷段低電費(fèi)整體加熱。造成峰電用電量增加費(fèi)用增高。

2月份進(jìn)行了分時(shí)段調(diào)控后，總用電量稍有下降，是因?yàn)橥饨鐨鉁鼗厣傮w用電量下降11%，運(yùn)行電費(fèi)下降比例達(dá)到20%，說明在多用電能供熱保證居民高品質(zhì)舒適度的同時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用大幅下降。分時(shí)段調(diào)控是有很效果的。

3月份隨著氣溫回暖，白天用電負(fù)荷和夜間用電負(fù)荷同時(shí)降低，白天峰值用電占比繼續(xù)下降，運(yùn)行費(fèi)用持續(xù)降低。

四、結(jié)論

1.本文對(duì)清潔能源電能直接供熱的供熱系統(tǒng)，如何分時(shí)段調(diào)控，以及分時(shí)段空調(diào)各時(shí)段意義做出分析。

2.用清潔能源電直熱供熱系統(tǒng)，必須高效利用國(guó)電網(wǎng)峰谷電價(jià)政策，在保證居民采暖舒適度的同時(shí)降低運(yùn)行費(fèi)用。

3.分時(shí)段控制溫度可以提高谷電利用效率。與不分時(shí)段溫度調(diào)控相比，分時(shí)段控制溫度可以有效降低運(yùn)行費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]徐樂超， 黃玉橋， 李國(guó)建，等. 一種利用風(fēng)光電及峰谷電的蓄能型冷熱電聯(lián)供耦合系統(tǒng)：， CN211116259U[P]. 2020.

[2]徐嘉一， 李占新. 儲(chǔ)能式電采暖技術(shù)——集中供熱的有效補(bǔ)充方式[J]. 中國(guó)資源綜合利用， 2019， v.37;No.394（09）：103-105.

[3]戴曉露， 吳薇， 黃蓓雯，等. 基于大數(shù)據(jù)分析的高壓用戶峰谷電量?jī)?yōu)化研究[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用， 2019， 38（01）：58-60.

作者簡(jiǎn)介：

彭月明（1980-），男，漢族，河北滄州，碩士，高級(jí)工程師，暖通

郭嘯林（1986-），男，漢族，天津，碩士，中級(jí)工程師，暖通

河北建研節(jié)能設(shè)備有限公司 河北 石家莊 050000