畢正軍++高長征

[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)市場調(diào)查數(shù)據(jù)，分析不同類型電采暖的應(yīng)用經(jīng)濟性，以及制約電采暖發(fā)展的幾個主要影響因素，并提出針對性推廣應(yīng)用策略。

[關(guān)鍵詞]電力市場；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，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《大氣污染防治行動計劃》，將大氣污染防治作為統(tǒng)籌穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)、促改革、打造中國經(jīng)濟升級版的重要抓手，2016年李克強總理在政府工作報告中再次強調(diào)生態(tài)環(huán)境保護的重要性，同時提出要加強環(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》（以下簡稱《意見》）?！兑庖姟窂耐七M(jìn)電能替代的重要意義、總體要求、重點任務(wù)和保障措施四個方面提出了指導(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、交通運輸、電力供應(yīng)與消費四個重點領(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目具有廣闊的應(yīng)用前景。一是因為吉林省氣候環(huán)境特點，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)束時間在次年3月下旬，冬季持續(xù)時間長達(dá)5個多月，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，電力市場輔助服務(wù)前景廣闊。售電市場放開步伐不斷加快，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)市場中的主流，電采暖負(fù)荷參與電力市場輔助服務(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、物價局、環(huán)保廳等有關(guān)部門針對電采暖替代燃煤鍋爐等方面出臺一系列配套政策，包括電采暖專項電價、電采暖一次建設(shè)費用補貼、燃煤鍋爐替代補貼等，政策引導(dǎo)對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責(zé)任，將“兩個替代”（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，長春、吉林、延邊、四平、白城地區(qū)用戶數(shù)量均超過5000戶，長春、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)域特性除自然地理條件影響外，地方政策引導(dǎo)、采暖建筑結(jié)構(gòu)、用戶環(huán)保與節(jié)能意識起到重要作用。同時也說明吉林省仍然存在大量潛在電采暖市場可供挖掘。

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)用場景。發(fā)熱電纜主要應(yīng)用場景為：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；電熱膜主要應(yīng)用場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景，特別適用于用熱需求不連續(xù)的場所，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，但對安裝場地有一定要求；熱泵系統(tǒng)不僅可用于冬季采暖，還可用于夏季制冷，同時還能用于生活熱水供應(yīng)，可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓和新建大型居民小區(qū)的冬季電采暖，但對地下資源有一定的要求和約束。endprint

3 經(jīng)濟性分析

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)濟性，經(jīng)濟性分析考慮初期投資（包括設(shè)備、安裝、運費、土建等）、運行成本（包括運行費用、設(shè)備折舊費、維護費用等）兩大項，具體如下表所示。

綜合設(shè)備初投資與運行費用兩方面，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由開發(fā)商出資，對于居民而言電采暖投資屬于一項額外的支出，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，項目建設(shè)后運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行費用將遠(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，電采暖設(shè)備投資具有一定的優(yōu)勢；運行費用方面，除去直熱式電鍋爐運行費用高于集中供暖費用外，其他電采暖方式仍具有一定價格優(yōu)勢。

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)增容改造費用，若因電采暖而發(fā)生用戶電網(wǎng)改造費用，則經(jīng)濟性將低于燃?xì)馀c集中供暖；二是未考慮用戶的行為節(jié)能意識，行為節(jié)能將直接影響項目是否具備實施條件；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，運行費用將提升30%左右。

4 影響因素分析

根據(jù)市場調(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)能建筑電采暖運行費用高。電采暖運行費用與建筑節(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，個別老建筑甚至達(dá)到50W/m2，非節(jié)能建筑電采暖僅電費一項就已經(jīng)高于城市集中供熱價格，運行費用較高。

（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)備年利用小時數(shù)在600～1100小時，利用率僅為7%～12%，導(dǎo)致電力設(shè)備非采暖期長期閑置，并產(chǎn)生線路和變壓器輕載損耗。同時，根據(jù)目前吉林省蓄熱電采暖專項電價，蓄熱式電采暖用戶的實際平均用電單價低于供電企業(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；對于學(xué)校、企事業(yè)單位等經(jīng)濟效益好的電采暖項目可由社會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，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，深入研究固體蓄熱電鍋爐的多種應(yīng)用場景，積極開展東北糧食基地應(yīng)用固體蓄熱系統(tǒng)熱風(fēng)烘干項目的可行性研究。

（5）對居民小區(qū)試點推廣電采暖。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推廣蓄熱電鍋爐系統(tǒng)，建議由政府部門成立運維單位，負(fù)責(zé)居民小區(qū)的供熱經(jīng)營管理。

（6）在目前吉林省政策環(huán)境下，可考慮建立電采暖、儲能等可中斷負(fù)荷的集成平臺，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)市場中來，進(jìn)一步降低電采暖運行成本。在未來電力市場放開情況下，應(yīng)充分考慮電采暖、儲能用戶與風(fēng)電場直購電交易及電力市場輔助服務(wù)交易，這將有效降低棄風(fēng)電量，減少電采暖運行費用，實現(xiàn)源—網(wǎng)—荷的聯(lián)動互補。[11]

6 可中斷負(fù)荷集成平臺構(gòu)想

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

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

可中斷負(fù)荷集成平臺整體架構(gòu)

7 結(jié) 論

吉林省冬季漫長，供暖期長達(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)境保護與污染治理的現(xiàn)實要求下，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)用場景，并通過經(jīng)濟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，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)市場的概念，并給出了集成平臺的整體架構(gòu)，為下一步開展負(fù)荷集成平臺的研發(fā)與應(yīng)用工作提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

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