分散式电采暖替代燃煤、燃气锅炉供暖的可行性分析研究

张瑞

摘要： 电采暖替代燃煤锅炉供暖方式，是减少雾霾的主要措施之一。本文分析了分散式电采暖的推广优势，对居民使用分散式电采暖的行为节能情况进行了测算，与燃煤、燃气锅炉对比进行CO2减排效益分析，与集中供热、小区燃气锅炉进行建设成本、运行成本对比分析研究，测算电采暖的单位用热价格，确定分散式电采暖推广的可行性。

Abstract： To replace coal-fired boiler heating with electric heating is one of the main measures to reduce haze. In this paper， the advantages of decentralized electric heating are analyzed， and the behavioral energy consumption of decentralized electric heating is calculated. The of CO2 emission reduction benefits of coal-fired boiler heating and electric heating are compared. The construction costs and operating costs of electric heating are comparative with centralized heating and residential gas boiler. The unit heating price of electric heating is calculated， and the feasibility of decentralized electric heating promotion is determined.

关键词： 分散式电采暖；行为节能；节能减排；效益分析

Key words： decentralized electric heating； behavioral energy saving；energy saving and emission reduction；benefit analysis

中圖分类号：TU832.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）24-0185-03

0 引言

冬季采暖是河北居民的基本需求，除市区、重点县城区是热电联产集中供热外，农村、乡镇、城乡结合部及县城居民均采用小型锅炉和家庭分散供热。为减少冬季采暖而造成的空气污染，提高环境质量，河北省政府下发了《关于开展城镇供热“煤改电”试点工作的通知》，明确要求全面取缔燃煤小锅炉，加快推进“煤改电”工程建设，给电采暖提供了广阔的空间。

目前，分散式电采暖主要包含电热膜、发热电缆、碳纤维、碳晶、储能式电暖气等[1][2]。采用分散式电采暖代替燃煤供热，已经在北京、河北、天津等北方供暖地区得到了广泛的应用，仅河北省衡水市就推广分散式电采暖60万平方米。以往对电采暖的经济性分析，主要是针对集中式电采暖系统与集中供暖进行建模和分析论证研究[3][4]。本文结合分散式电采暖的应用情况，与集中采暖进行行为节能、节能减排及经济效益分析研究，给分散式电采暖推广提供参考。

1 分散式电采暖推广的优势

分散式电采暖是将电能转化为热能的低温辐射放热采暖系统，该系统不需室外锅炉房、热交换站、室外管网等设备，安装简单，操作便利，与传统燃煤、集中供热采暖相比，除环保外，还有主要有四方面的优势。

1.1 能源供应可靠

近年来，通过特高压输电和智能电网的建设，实现了跨区域的电能资源优化配置，形成了全国范围内的能源互联网，在资源保障、可靠性和传输效率方面，相比其他能源具有明显优势。同时国网公司在电网末端，投入巨资进行配电网改造，为分散式电采暖提供了接入可能。同时，24小时95598客服服务热线和应急抢修能力，为分散式电采暖的稳定运行提供了坚强的服务保障。

1.2 节约土地资源

分散式电源所需的变配电设施与传统锅炉房、储煤设施相比，占用空间较小，一般可以减少50%的空间，同时解决了传统供暖管网敷设等占用较多地下空间的问题，提高了房屋使用率，间接节约了土地。

1.3 经济安全稳定

分散式电采暖自动化高降低了运维成本，取消了传统的水循环供暖方式，不会发生跑冒滴漏事故。对上班族居民来说，晚上是需要采暖热能的主要时段，分散式电采暖可间歇供暖，充分利用低谷电价，降低运行成本。根据河北省物价文件，居民电采暖22时至次日早晨8时为低谷电价时段，按0.295元/千瓦时执行，比居民电价降低了40%，使分散式电采暖更有可推广性。

1.4 控制灵活方便

分散式电采暖全部采用单户计量，电能计量方案成熟且智能化程度高，与传统供热、天然气等其它供热的计量方式相比，具有明显优势。可通过用电信息采集，找出电能的主要消耗点，与智能温控器配合，分房间控制温度。用户可以提前设定程序，随意控制其启与停，实现行为节能。

2 分散式电采暖行为节能分析

目前，居民用户采用集中供暖或燃气锅炉供暖，大部分采用按面积收费，用户不会像用电、用水一样节省用热，当室内温度较高时会时常开窗通风降温，当温度较低时会不断要求供热提高室内温度，无论人员是否在室内生活均保持着20℃以上，造成能源浪费。分散式电采暖由于自动控制方便，如果客户白天上班不在家就可以设定在最低温度，让到家前半个小时自动升温，等回到家温度已达到20℃以上，从而实现主动节能和供热系统的经济运行。

3.2 节能减排实例计算

衡水属温暖带半干旱型大陆性季风气候，年平均气温12.6℃左右，1月份平均气温-2.6℃左右，属于国家建筑热工分区的寒冷B区，每年的11月15日开始供暖，3月15日停暖，每年供暖天数120天。

衡水凯越名邸小区建筑面积9.5万平方米，共8栋高层944户，2010年交工入住，全部采用碳纤维分散式电采暖技术，由开发商随主体工程同步建设。安装变压器总容量8000千伏安，户均容量8.5千瓦。小区2015年冬季实际入住户数为823户，入住率为87.18%。以小区高层一户实际采暖情况为例，建筑面积为117平方米，实际室内面积为87.5平米，约为建筑面积的75%，再扣除厨房不做地暖的部分约计5平米，则实际铺设地暖的面积为82.5平米。扣除未入住用户面积后，折算到整个小区2015年冬季实际采暖面积为5.7万平方米。

用户冬季电量采用12月份、次年1月份和2月份电量做平均值，春、秋月均电量选用4月份、5月份和10月份电量做平均。经分户统计小区2015年冬季采暖电量为239万千瓦时，CP取华北区域电网数值0.9803吨/兆瓦时，年CO2的排放量为2343吨。

小区采用燃煤锅炉或燃气锅炉集中式供暖， 需选用一台10吨锅炉以满足小区供热。如是燃煤锅炉需匹配用电设备有鼓风机（45千瓦）、引风机（55千瓦）、给水泵（55千瓦）、给煤机（3千瓦）、循环泵（28千瓦）等用电设备。如是燃气锅炉需匹配送风机（30千瓦）、给水泵（55千瓦）、循环泵（28千瓦）、水处理等用电设备。锅炉燃烧时间每天按运行12个小时计算，每小时耗煤量1200公斤（或耗气量720立方），燃煤年CO2的排放量为4734吨，燃气年CO2的排放量为2240吨。

采用分散式电采暖比燃煤采暖年可减排CO2 2391吨，比燃气采暖年增加CO2排放量103吨。

4 分散式电采暖经济运行效益分析

4.1 一次性投資分析

以衡水凯越名邸小区为例分析，因燃煤锅炉对环境有污染，已停止使用。以集中供暖、燃气锅炉与分散式电采暖技术进行对比分析。

从以上投资来看，新建小区集中供暖建设配套费每平方米65元，故集中供暖一次性投资最高。分散式电采暖比燃气锅炉初期投资高25%左右，但分散式电采暖除配套变压器占地外，不占用土地资源，不需烟囱、气罐等，在环保、消防安全、自动化程度、占地面积等方面均优于燃气锅炉。

4.2 日常运行费用分析

分散式电采暖按照设计负荷为50瓦/平方米，供暖期120天，考虑到居民在家时间和介质热惰性原理，按每天运行峰段6小时、谷段4小时计算，执行居民合表峰谷分时电价的电采暖小区，一个采暖季运行费用为27.06元/平方米（0.05千瓦/平方米120天6小时0.555元/千瓦时+0.05千瓦/平方米120天4小时0.295元/千瓦时）。考虑采用分散式电采暖用户的行为节能，实际运行费用远远低于理论设计值，以2015年衡水凯越名邸实际入住823户为例，冬季采暖电量为239万千瓦时，采暖电费85.05万元，平均冬季运行费用为14.92元/平方米。

衡水采暖气价为3.35～3.91元/平方米，按设定热负荷50瓦/平方米、供暖期120天、10小时/天所需热值计算，燃气锅炉运行费用约22.88-26.71元/平方米。

从实际运行费用来分析看，分散式电采暖由于采取行为节能，实施峰谷电价，年运行费用低于燃气锅炉，也低于当地集中供暖21元/平方米·年的价格。同时由于化石能源存在爆炸等危险性，燃气锅炉需要专人值守，集中供暖、分散式电采暖无需人员值守，这部分人员成本由于各地和各用户不同而未计算，但是同样存在一定的成本。

5 结论

分散式电采暖具有使用方便、无污染、清洁环保和占地少等特点。从行为节能、节能减排效益分析、经济运行分析来看，居民小区采用分布电采暖供暖优于燃气锅炉，用户采取行为节能后优于集中供暖，替代燃煤锅炉，在新建居民小区推广是可行的。同时分散式电采暖日常运行费用与建筑保温、用户的行为节能密切相关，对于年轻上班族用户，分散式电采暖更经济，可以最大限度的降低采暖费用。

参考文献：

[1]张晓非，胡纯杰，蒋南波.电能取暖方式替代集中供热方式的探讨[J].科技情报开发与经济，2003.

[2]袁新润，吴亮，张剑，项添春.天津电能替代形势与电采暖经济性分析[J].电力需求侧管理，2015.

[3]武中，李强，徐红涛.供暖领域电能替代效益分析[J].浙江工业大学学，2015.

[4]王昆.水蓄热电锅炉作为中小建筑物冬季取暖热源的应用[J].河北理工大学学报（自然科学版），2010.