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電代煤清潔供暖技術經濟性對比 發布者:惠德科技           發布時間: 2018-11-14

當前,我國大氣污染形式嚴峻,大量散燒煤、燃油消費是造成嚴重霧霾的主要因素之一。我國每年散燒煤約7~8億噸,主要用于采暖小鍋爐、工業小鍋爐(窯爐)、農村生產生活等領域,約占煤炭消費總量20%。大量散燒煤未經潔凈處理就直接用于燃燒,致使大量大氣污染物排放。電能具有清潔、安全、便捷等優勢,實施電能替代對于推動能源消費革命,落實國家能源戰略,促進能源清潔化發展意義重大。

習近平于2016年12月21日在中央財經領導小組第十四次會議上強調,推進北方地區冬季清潔取暖等6個問題都是大事。推進北方地區冬季清潔取暖,關系到北方地區廣大群眾溫暖過冬,關系到霧霾天能不能減少,是能源生產和消費革命、農村生活方式革命的重要內容。要按照企業為主、政府推動、居民可承受的方針,宜氣則氣,宜電則電,盡可能利用清潔能源,加快提高清潔供暖比重。


1  我國電代煤清潔供暖技術對比


1.1  蓄熱式電鍋爐

国产一区二区三区 電鍋爐采暖是直接將電能轉換為熱能的供熱形式,加熱方式主要有電磁感應和電阻(電加熱管)兩種。目前電鍋爐基本上以電阻式管狀電熱元件加熱方式為主,但其熱效比(電能轉換成熱能的效率)不超過1。

電蓄熱技術是將谷電或棄風棄光電轉換成熱能儲存起來,通過交換裝置全天24小時連續釋放供熱。目前蓄熱式電鍋爐已模塊化,可進行任意規格組合。蓄熱電鍋爐具備電熱采暖的所有優點,還可以消化低谷電和棄風棄光電,有利于解決采暖季節電網電力平衡問題,也降低了供熱用電成本。


国产一区二区三区 1.2  熱泵

熱泵技術是經過電力驅動壓縮機使熱媒反復相變,將周圍環境中的低品位熱能轉變成高品位熱能,以實現供熱的技術。根據提取能量的環境不同,熱泵可以分為空氣源熱泵、污水源熱泵、地源熱泵等。熱泵實質上是一種熱量提升裝置,熱能是從環境中提取的,電能主要消耗在驅動壓縮機的過程中,因此,熱泵技術除了具有電熱采暖的全部優點外,最大的優點是極大地提高了能效比(可達2~6倍以上)。

国产一区二区三区 按照技術特點,不同熱泵的使用都有一定的限制條件:空氣源熱泵受地區氣溫變化影響較大,熱泵設備的選擇非常關鍵,必須充分考慮地區氣溫適用范圍;污水源熱泵主要受污水量限制,供熱面積有限;水源熱泵需要打井并且進行回灌,容易造成地下水污染和水資源管理失控;地源熱泵雖然不影響地下水,但是打井多,占地面積大,建設投資大。另外,水源熱泵和地源熱泵多年使用后,很容易發生地溫平衡被破壞的情況,效能遞減,目前已有數個熱源井報廢的案例。


2  我國電代煤清潔供暖政策


国产一区二区三区 2.1  國家政策

2016年5月16日,國家發展改革委、國 家能源局、財政部、環境保護部、住房城鄉建設部、工業和信息化部、交通運輸部、中國民用航空局出臺了《推進電能替代指導意見》,提出總體目標:2016—2020年,實現能源終端消費環節電能替代散燒煤、燃油消費總量約1.3億噸標煤,帶動電煤占煤炭消費比重提高約1.9%,帶動電能占終端能源消費比重提高約1.5%,促進電能占終端能源消費比重達到約27%。

在存在采暖剛性需求的北方地區和有采暖需求的長江沿線地區,在燃氣(熱力)管網無法達到的老舊城區、城鄉結合部或生態要求較高區域的居民住宅,推廣蓄熱式電鍋爐、熱泵、分散電采暖。在農村地區,以京津冀及周邊地區為重點,逐步推進散煤清潔化替代工作,大力推廣以電代煤。在新能源富集地區,利用低谷富余電力,實施蓄能供暖。在城市大型商場、辦公樓、酒店、機場航站樓等建筑推廣應用熱泵、電蓄冷空調、蓄熱電鍋爐等,促進電力負荷移峰填谷,提高社會用能效率。


国产一区二区三区 2.2  地方政策

例舉3個地區的政策如下:

1) 北京

国产一区二区三区 鼓勵使用低溫空氣源、地源熱泵、太陽能加輔助能源等系統。各區推廣熱泵和“多能聯動”類設備要不低于本區取暖設備的80%。

国产一区二区三区 北京市對20蒸噸以上燃煤鍋爐按照原規模改造工程建設投資30%比例安排補助資金。

北京市電采暖低谷用電優惠辦法:低谷用電優惠時間每年11月1日起至次年3月31日止;低谷優惠時段為晚23:00至次日早7:00。低谷電價一律按0.2元/kW·h(含三峽建設基金和城市公用事業附加費)計費。

2) 山東

山東省電采暖客戶享有一定電價優惠政策,每度電享受0.3元的優惠。目前,濟南市“煤改電”居民電采暖初裝費10%~20%的補貼政策。

3) 山西

對采暖“煤改電”:一般工商業用戶執行峰谷分時電價;居民用戶,設備購置費用由省、市兩級財政各補貼1/3,兩級補貼總額最高不超過20 000元/戶;省、市兩級財政對采暖季低谷時段電價各補貼0.1元/度;對學校、養老院等非營利性公益事業單位,設備購置費用由省、市、縣三級財政各補貼1/3;對全省高速公路服務區(收費站管理辦公區),改造投資由省級財政在項目完成后,按投資額的平均水平給予10%的獎補。


国产一区二区三区 3  我國電代煤清潔供暖現狀


3.1  蓄熱式電鍋爐

国产一区二区三区 2016年11月15日,由中廣核節能公司投資建設的共100萬平米供暖面積的河北農業大學煤改電蓄熱供暖項目,開始為該校東校區共42萬平米面積的居民供暖,這標志著目前國內最大的煤改電蓄熱供暖單體項目成功投運。此外,西校區58萬平米將于年底前實現電蓄熱供暖。項目的建成投產,將為我國北方地區電能替代業務的規模化發展提供示范和借鑒。

中廣核河北農業大學電蓄熱項目采用高壓電極鍋爐+蓄熱技術建設兩座供熱站,裝機容量72 MW,蓄熱水量8 000立方米,蓄熱量約40 MW,替代原有10臺燃煤鍋爐共計88蒸噸,供暖面積100萬平方米,覆蓋河北農業大學東、西校區全部教學樓、宿舍、家屬住宅樓,保障著河北農業大學4萬余師生冬季采暖需求。項目利用低谷期電能進行局域集中供熱的方式,年用電量約4 600萬度。


3.2  空氣源熱泵

隨著北京煤改電試點工程成功建設,對周邊甚至更廣闊地區,起到極大輻射作用,空氣源熱泵北方市場大爆發,市場銷量成倍增長。2017年,北京市農村地區將完成700個村莊住戶的“煤改清潔能源”工作任務;2016—2017年度天津市武清區農村地區取暖“煤改電”工程,約有10.9萬戶使用空氣源熱泵,2017年10月30日前完成安裝調試;河北省政府出臺《關于加快實施保定廊坊禁煤區電代煤和氣代煤的指導意見》,到2017年10月底前,禁煤區完成除電煤、集中供熱和原料用煤外燃煤“清零”,禁煤區實施“煤改電”“煤改氣”將能享受到一系列補貼支持政策;山西省財政積極籌措資金年初預撥資金3 750萬元,對太原、大同、平遙古城5 000戶“煤改電”試點戶進行補貼,今明兩年將有109個村、2.2萬戶居民享受到電采暖帶來的舒適安全;山東省確定5個試點縣(市、區)、12個試點鎮名單,開展農村供暖試點……

經歷市場選擇,空氣源熱泵采暖成為北方農村清潔供暖的最佳解決方案。隨著2017年政府節能產品采購清單的公布,原本處于觀望狀態的品牌紛紛加入煤改電大軍,空氣源熱泵在北方品牌格局進一步加深,競爭呈現白熱化狀態。


3.3  地源熱泵

国产一区二区三区 河北雄縣被稱為“無煙城”,經過中石化新星公司7年的建設,已建成供暖能力385萬平方米、地熱供暖覆蓋了95%以上的城區,惠及人口近8.9萬人,成為我國地熱供暖的試驗田和推廣復制的范本。

在“雄縣模式”的引領下,中石化新星公司已在河北省15個市(縣)區發展地熱供暖面積1200萬平方米,業務輻射全國16個省份,地熱供暖能力達到4 000萬平方米,占全國常規地熱供暖的40%,成為全國常規地熱開發利用規模最大的企業,年可替代標準煤116萬噸,減排二氧化碳300萬噸。


3.4  污水源熱泵

陜西省西安大興新區利用西安市第一污水處理廠的再生水,采用水源熱泵技術解決新區三民村地區的采暖難題。現在項目已全面建成投用,供熱能力達200萬平方米,是目前全國單體規模最大的再生水源集中供暖(冷)項目。

国产一区二区三区 該項目利用一級排放水作為熱源,污水經過提升泵站后,進入污水換熱器,并將污水中的熱能傳遞給中介水,由中介水進入熱泵主機進行能量轉換,提取的熱(冷)量供給建筑物,實現集中供熱(冷)。


国产一区二区三区 4  電代煤清潔供暖綜合經濟分析


由于項目各異,適合的技術方案差異大,且實施地點不同、電價和補貼不同,項目經濟性影響因素多,現在以一個案例作為示例,分析電代煤清潔供熱方式的經濟性。

1) 供暖建筑面積5萬m2;

2) 項目地點:山西,供暖天數120天;

国产一区二区三区 3) 居民建筑:居民采暖費24元/m2/供暖季,配套費55元/m2,設計平均熱負荷50 W/m2;

国产一区二区三区 4) 峰電價0.507元/kw·h,谷電價0.2862元/kw·h;折算日平均電價0.415元/kw·h;

1) 蓄熱項目投資依據筆者所在公司沈陽某項目實際數據,采用固體電熱蓄能裝置;

2) 空氣源熱泵項目投資和運營COP值依據我公司山東某項目數據,項目需采用盾安品牌空氣源熱泵33臺;

3) 地源熱泵系統是利用淺層土壤源熱泵系統供暖,依據山東某項目數據;

4) 污水源熱泵項目投資和運營COP值依據我公司沈陽某項目數據,項目利用污水處理廠中水余熱,年需中水86萬噸;

5) 這4種電代煤清潔能源供熱系統,不一定能在某一個地區同時都能應用,所以對前提條件進行了假設:其中電價采用山西原平地區電價,補貼選擇山西的政策,而采暖費等借鑒天津地區項目情況。

6) 上述4個項目均未考慮電力增容投資費用。

7) 未考慮采暖配套費情況是把供熱系統設計為城市集中供暖替代熱源,隨著城市發展,今后集中供熱管網可覆蓋此建筑。

8) 使用的政策和補貼

国产一区二区三区 a.山西省煤改電補貼:居民蓄熱最高設備補貼按設備投資2/3;

b.省、市兩級財政對采暖季低谷時段電價各補貼0.1元/kW·h,每個采暖季每戶補貼最高不超過12 000 kW·h用電量。

分析4種電代煤清潔能源供熱系統:

国产一区二区三区 1) 每平米投資額蓄熱電鍋爐最小(未包含電力增容費用),空氣源熱泵次之,污水源熱泵隨后,地源熱泵最大;

国产一区二区三区 2) 系統COP值,地源熱泵最高,污水源熱泵次之,空氣源熱泵較低,而電鍋爐效率是小于1 的;

国产一区二区三区 3) 蓄熱電鍋爐可以完全利用谷電,但是地源熱泵的運行電費最省;

国产一区二区三区 4) 在無補貼的條件下,有或無配套費,污水源熱泵投資回收期均為最短;在有補貼的條件下,無配套費的情況,蓄熱鍋爐投資回收期最短;

5) 谷電電價補貼對蓄熱電鍋爐投資回收期影響最大;設備投資補貼對空氣源熱泵、污水源熱泵影響大。

針對山西省“電代煤”政策,對項目投資建議:

1) 山西省“電代煤”項目可優先考慮投資學校、醫院、養老院等非營利性事業單位,其設備購置費可全額補助;次之可考慮投資居民項目,設備投資費的2/3可補貼;

国产一区二区三区 2) 由于山西省有峰谷電價,且谷電價還有0.2元/kw.h的補貼,山西省較適合采用谷電蓄熱供暖、熱泵+蓄熱項目;

国产一区二区三区 3) 如當地有地熱資源,可考慮地源熱泵供暖,供暖運行費用最低;例如:太原、忻州、原平、渾源、定襄等地分布有地熱資源。

其他省份也有相關“電代煤”的電價優惠或設備補貼,在此不一一詳述,可根據上述案例進行類推。


5結束語


国产一区二区三区 1) 電代煤清潔能源供熱系統具有適應性強,可靠性高,節能等優勢,具有較強的運行經濟性,特別在治理冬季霧霾具有重大的意義。

2) 國家在“十三五”期間,大力支持電代煤清潔能源供熱系統,地方政府也相繼出臺了相應的補貼政策,并有進一步細化補貼和擴大補貼范圍的趨勢,發展電代煤清潔能源供熱系統是符合國情和順應市場需求的。

国产一区二区三区 3) 電代煤清潔能源供熱系統較多,使用的條件也不一樣,各地出臺的補貼政策也不相同,需要根據項目所在地的實際情況進行方案甄選,選擇最適合當地的電代煤供熱系統。