家庭廚房用能以電代氣的建議

霍達仁

上海綠色環保能源有限公司

0 前言

為實現“雙碳”目標，中國政府正引導在能源終端消費中逐步實現電力對化石能源直接消費的替代。國家能源局在《2021 年能源工作指導意見》中指出：“因地制宜推進實施電能替代，大力推進以電代煤和以電代油，有序推進以電代氣，提升終端用能電氣化水平。”2021 年 10 月 24 日，中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中也提出：“大幅提高建筑采暖、生活熱水、炊事等電氣化普及率。”由此可見，國家高層對電能替代已經提出明確支持和要求。然而，要實現炊事電氣化普及率需要我們改變傳統烹飪習慣。本文著重分析關于家庭廚房用能電氣化的問題，希望通過問題的提出，為減碳降耗獻計獻策。

1 歐美國家家庭廚房以電代氣的成功經驗以及上海現狀

據《中國能源報》在2021 年12 月8 日刊登的《能源轉型要兼顧低碳效率和經濟安全》文章對天然氣的闡述：“厘清清潔能源、低碳能源的概念。應明確以碳排放作為界定低碳能源的唯一標準，風電、光伏、生物質能和水電等均屬于低碳能源。我國將天然氣劃分為清潔能源，與煤相比，碳排放低，且排放顆粒物少（氮氧化物高），相較于可再生能源仍是高碳能源。國際上以碳排放作為衡量能源是否清潔的標準，天然氣不屬于低碳能源。”

歐美發達國家家庭廚房用能電氣化替代天然氣很普及，天然氣已經不是家庭廚房用能主流。雖然美國是全世界天然氣產量最高的國家，但美國地方政府正努力加快從天然氣等化石燃料向可再生能源電力的轉變，立法禁止家庭和新建建筑使用/鋪設天然氣管道。制定這些法規的目的就是要減少傳統天然氣的使用和管道建設。《人民日報》的網絡媒體《人民資訊》曾報道：“包括舊金山、西雅圖、丹佛和紐約在內的一些大城市已經頒布或提議采取措施，禁止或不鼓勵在新建住宅和建筑中使用天然氣。”同樣，如日本、新加坡等國的新建住宅也采取全家電生活模式，力推家庭廚房用能節能環保的進程，使污染少、清潔、加熱效率高的全電廚房越來越受到青睞。發達國家經過多年探索廚房用能以電代氣推廣應用實踐證明，其便捷、安全、衛生、經濟、低碳的效果顯著，是政府、家庭等多方共贏的成功案例，為此本文希望政府借鑒他山之石，為我所用。

上海作為中國最發達的城市，改善居民住宅取得了長足進步，20 世紀初已經全面告別煤球爐，實現了家庭廚房以氣代煤。上海市人民政府辦公廳印發《上海市住房發展“十四五”規劃》提出：“到2022年底前，全面完成中心城區成片二級舊里以下房屋改造；本規劃期內，力爭提前完成中心城區零星二級舊里以下房屋改造。”這一困擾上海多年的民生問題今年將歷史性解決，至此上海居民住房條件得到大規模改善，基本實現家庭獨用廚房，因此上海有條件抓住機遇，率先試點推廣家庭廚房用能電氣化。上海率先在家庭廚房用能以電代氣具有先發優勢，首先隨著居住條件改善，廚房面積的增加，居民對廚房炊具安全、衛生、方便使用有更高的需求，其次上海新建居民住宅建筑面積120 m2及以下的，基本配置用電容量每戶達8 kW，比老舊住宅有很大的提高，為家庭廚房用能以電代氣創造良好的條件。

2 家庭廚房以電代氣更省錢

據2017 年11 月10 日中國財經網的《低碳減排：全電廚房亮相聯合國波恩氣候大會》新聞報道：“據研究對比，使用全電廚房，單個廚房可減少碳排放30%～50%，能耗節省68%～77%，降低能源成本達22%～44%。從經濟層面來說，無論是家庭還是商用中餐廚房也非常適用。”還有報道分析，“在芝加哥、休斯敦等地，在過去的15年里，全電力建筑與使用電力和天然氣混合的新建筑相比，每年可為居民節省260美元。”因此，家庭廚房用能以電代氣可以為居民省下一筆可觀的費用。

本文也曾經在不同季節多次用等溫等量的水進行用電和天然氣比較試驗如下：

用電水壺燒開 1.7 L 水，消耗電量0.155 kWh。按 上 海 每 度 電 0.617 元 計 ，0.617 元 × 0.155=0.095 6 元≈0.10 元。如果按低谷電價 0.31 元計，0.31元×0.155=0.048元。

用天然氣燒開1.7 L 水，消耗天然氣0.048 m3，按上海3元/m3計，3.00元×0.048=0.144元。

可見，用電費用0.1元只占用天然氣費用0.144元的70%。

如果用低谷電，其用電費用0.048元，僅占用天然氣費用0.144元的33%。

根據上述試驗比較，獲得的結果也是廚房用電比天然氣更經濟實惠。其原因在于電炊具的熱量直接被吸收，反觀傳統天然氣炊具在燃燒過程中，大量熱量散發，降低能源利用率且污染廚房空氣。因條件限制，本文使用的是精度1.0 級微型電力監測儀和1.5 級家庭用的無線遠傳燃氣表進行試驗，僅作定性分析參考。

3 家庭廚房以電代氣的優勢

家庭廚房用能以電代氣因其能源特性，除了無明火，熱量直接被吸收，極少熱量散發，還可以精準溫控少油煙或無油煙，完善的高溫閉鎖保護功能在燒干鍋時自動報警并切斷電源，確保用能安全。另外，由于可移動電炊具輕巧移動方便，當冬季室內低溫干燥，將電水壺、電飯煲放在餐廳客廳使用，可以增加室內溫度和濕度。反之，夏季將電水壺、電飯煲移至無人活動的空間使用，可避免室內不必要的升溫，這些優點目前天然氣炊具是難以企及的。以電代氣還可方便居民利用夜間低谷電價，參與削峰填谷，提高電力系統運行效率，利國利民。

如今，許多人開始逐步接受智能家居的概念，更多家庭愿意打造高端智能的現代廚房。對于上班族來說，通過APP 遠程控制，在下班到家前就可以對電炊具進行預約和定時，到家后即可享受美食。晚間提前預約制作早餐，則可節省早上通勤前的準備時間。通過智能電炊具和家居視頻、語音喊話系統相結合，還可遠程照護家中老弱病殘和未成年人的飲食起居。智能廚房烹飪機器人可提供精確的配料調料、精準的火候溫控、精細的自動操作，烹飪出標準化菜肴，同時還可以提供菜品的營養分析，為不同人群提供健康參考。這種一鍵啟動，坐等健康美味佳肴的方式已經成為現實。例如，北京冬奧會的主媒體中心智能餐廳，無論中餐西餐，從點菜-做菜-上菜都由機器人一手包辦，驚艷全世界。以上這些優勢都是傳統天然氣炊具很難做到的。總之，廚房智能化的發展前景無可估量，它將大大提高人們的生活質量，而以電代氣是廚房邁向智能化的先決條件。

業內眾所周知，天然氣和電能分屬一次能源和二次能源，并且天然氣還是化石能源不可再生，倘若將天然氣以簡單粗放方式燃燒，其能源利用效率十分低下。然而無論大容量天然氣的燃氣輪機-蒸汽輪機聯合循環發電機組，還是小型區域式/樓宇式燃氣熱（冷）電聯產聯供分布式供能站，它們的能源利用總體效率遠超過散發粗放狀態的終端天然氣使用效率。大容量燃氣輪機-蒸汽輪機聯合循環發電機組能源效率大于60%，當它通過余熱實施向工廠、樓宇等供熱與制冷的系統能源梯級利用，其效率更可達80%以上。對于小型區域式/樓宇式燃氣熱（冷）電聯產聯供分布式供能站，其年均綜合能源利用效率也可大于70%。因此，天然氣集中用于熱（冷）電聯產，而居民廚房用能由電能替代的方式更為合理，使傳統化石能源高效清潔綜合使用。當然，熱（冷）電的能源梯級利用是一個相當復雜的系統工程，要求選址靠近負荷中心，其容量應依據以熱冷定電，兼顧熱冷電平衡的原則合理確定。天然氣的集中使用更有利于對CO2的捕集、利用與封存(CCUS)，這種技術避免其分散排放到大氣中，被認為比通過提升生態系統植樹造林、植被恢復等碳匯措施和機制實現碳中和更有效，是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經濟、可行的方法。沒有CCUS，要實現凈零排放目標幾乎是不可能的。雖然我國CCUS 技術起步較晚，成本較高，但隨著各環節技術逐年迭代，成本在逐年下降。上海的CCUS 走在全國前列，早在2009 年華能上海石洞口第二電廠碳捕集項目就已經投入運營，處理煙氣量為標準66 000 m3/h，年生產食品級CO2（可用于碳酸飲料等）10 萬t。今年6 月18 日國家電投上海電力的長興島電廠10 萬噸級燃煤燃機CCUS創新示范項目正式動工。項目建成后將成為全國首套10萬噸級燃機低濃度煙氣碳捕集裝置，填補國內萬噸級燃機碳捕集裝置的空白。該項目同時也是國內最大且首個CO2直供現代造船與港機企業用于氣體保護焊的CCUS全流程項目，該CCUS項目的建成相當于種植556萬棵樹。如果沒有CCUS，在寸土寸金的上海種植556 萬棵樹談何容易。當然，CCUS無法很快得到推廣，主要還是其昂貴的成本，這就需要政府加大稅收等政策扶持力度。

2022年6月14日，國務院辦公廳發布《城市燃氣管道等老化更新改造實施方案（2022-2025年）》，其“工作目標是2022年抓緊啟動實施一批老化更新改造項目，到2025 年底前基本完成城市燃氣管道等老化更新改造任務”。1865 年，上海是全國最早使用煤氣的城市，因此需要改造燃氣管道的區域通常位于市中心的幾十、上百年房齡的老舊洋房公寓樓宇，道路開挖困難，廚房局促，通風采光條件差。隨著生活水平的提高，多數居民開始摒棄“無火不成灶”的烹飪理念，迫切希望擺脫低效、高污染、易燃易爆的燃氣烹飪方式，向往無明火、無污染、不消耗空氣中氧氣的電烹飪方式。因此，建議上海電力部門會同政府以此為契機，發揮行業優勢，充分利用現有的城市電力網絡對居民供電擴容，從而拓展上海居民家庭廚房用能以電代氣比例。

4 家庭廚房以電代氣，助力實現“雙碳”目標

2022 年1 月17 日，人民日報發表了《推動“十四五”可再生能源高質量躍升發展》文章，指出：“大力發展可再生能源已成為全球能源轉型和應對氣候變化的重大戰略方向和一致宏大行動。”為實現綠色、低碳、可持續發展，近年來國家大力發展光、風、水、生物質等非化石能源，出現一批風儲、光儲、風光儲一體化發電項目，第四代先進核能、氫能和電網抽水蓄能電站等新型/大型清潔能源項目和一批大容量化學儲能電池，如全釩液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池等儲能調峰電站的建成，解決了令電網頭疼的可再生能源不可控、不穩定而導致反向調峰的弊病。以未來新型電力系統為引領的智慧電網、虛擬電廠等不僅以最大化消納新能源為主要任務，“源網荷儲”協同互動，更是解決困擾世界電力系統100多年的“即發即用”發供用瞬時平衡的難題，為實現”雙碳“目標奠定了基礎。

當前，中國的可再生能源生產處于世界領先地位，光伏、風電的生產、運行成本下降得比較快，已經形成非化石能源既基本滿足能源需求增量又規模化替代化石能源存量的能源生產消費格局。我國發展可再生能源，從戰略上講也是為了擺脫對煤炭、石油、天然氣的過度依賴。人類只有從化石能源向新能源發展，才能從工業文明時代進入生態文明時代。

目前，我國工農業生產終端環節體現電能對化石能源的深度替代取得舉世矚目的成就。但要在2060 年前實現碳中和依然任重道遠，需要我們在2030年前或更早達到峰值，并將峰值控制在相對較低水平。上海作為我國社會經濟最發達的城市，近幾年全面取消分散燃煤，完成中小燃煤（重油）鍋爐的提標改造，鍋爐窯爐的能源替代工作取得很大成績，PM2.5的年均濃度下降成效顯著。上海市政府在《上海市生態環境保護“十四五”規劃》中首先提出：“2025年碳排放總量提前實現達峰”，比全國碳達峰目標提前了5年。隨著可再生能源發電比例不斷提高，家庭廚房用能步入以電代替天然氣時機已經成熟。因此，建議上海主動作為，跟蹤國外動態，借鑒國際廚房用能轉型成功經驗，創新電能替代技術路線，先行先試開展在新建住房的居民家庭廚房“有序推進以電代氣，提升終端用能電氣化水平”試點工作。積極探索有效模式和有益經驗，為補充完善現有綠色建筑技術標準提供依據。先立后破，逐步建設一批無天然氣管道的全電建筑示范小區，為實現中央提出的“大幅提高建筑采暖、生活熱水、炊事等電氣化普及率”目標，為尊重自然、順應自然、保護自然貢獻中國智慧、中國方案、中國力量，共同構建人與自然和諧共生的美麗家園。