宁夏校园“煤改电”项目实施方案研究

康月明 叶强 王银东 陈琳 刘菲燕

【摘 要】本文针对宁夏校园“煤改电”改造项目实施方案设计进行研究论证。采用面积估算指标法得出某校峰值热负荷及不同典型日热负荷曲线，根据热负荷计算结论作出设备选型后得出项目初始造价，再根据宁夏电价政策得出学校运行费用，进一步得到学校电采暖经济敏感性分析结果。研究结论如下：固体蓄热电锅炉在宁夏校園“煤改电”改造项目中具有占地面积小、造价相对小、使用寿命长等优良特性。在当前宁夏校园热价政策下，采用固体蓄热电锅炉开展校园“煤改电”项目仍需政府给予一定补贴方具有较好经济性。

【关键词】宁夏校园；煤改电；设计研究；热负荷计算；初始造价；运行费用；敏感性分析

1.1 项目背景（以银川某小学为例）

银川市某小学供暖面积11500m?，供暖范围为教学区，无法接入城市集中供热管网。自建校至2016年初，一直采用小型燃煤机组独立冬季供暖。按照《银川市大气污染防治行动计划（2014-2017年）》：“2017年年底前拆除 20 t/h 以下燃煤锅炉”要求，该学校计划进行“煤改电”，考虑到该学校原有锅炉房改造空间限制，计划将原燃煤锅炉替换为蓄热式电锅炉

1.2 技术路线及工程应用

1.2.1 技术路线选取

该校供暖面积11500㎡，采用燃煤锅炉+暖气片散热，建有1座煤锅炉房（建筑尺寸约8×8m），供热系统设施完善。考虑锅炉房布置空间紧张，不适合采用单台大型蓄热装置（如蓄水罐），而相变蓄热装置+电锅炉系统造价成本太高[5] [11]，故本项目按固体蓄热锅炉技术路线考虑。

1.2.2 技术路线原理

固体电蓄热机组供热系统是由蓄热机组、循环泵、补水箱、补水泵、软化水发生器等设备组成[3]。以蓄热机组为热源，水为热媒，利用峰谷电价差，在供电低谷时，开启蓄热机组将装置内蓄热介质加热、保温、储存；在供电高峰及平电时，关闭蓄热机组，通过蓄热机组内循环风机将水加热后输配到用热区域进行供热。

系统根据室外温度变化，自动调节供水温度。系统内的蓄热机组、循环水泵、均由系统控制柜控制，可做到无人值守全自动运行，也可手动操作运行。

该校原有供热水网管道运行良好，本期新建固体蓄热电锅炉与供热水网通过气—水换热方式换热供暖。固体蓄热电锅炉可适用于暖气片、地暖、风机盘管等多种末端方式

2 主要设备选型

固体蓄热电锅炉供暖系统主要设备包括固体蓄热电锅炉、循环泵、供暖末端设备。据第二章结论，学校电采暖宜采用全量蓄热模式，夜间由固体蓄热电锅炉蓄热，白天用所蓄热量给教学区供热。

2.1 电锅炉选型

1）电锅炉容量计算[6]

2）电锅炉配置

本项目拟选用1台功率为700 kW的固体蓄热电锅炉，最大热负荷时以97%额定功率运行。

2.2 蓄热装置容量

根据固体蓄热电锅炉结构，固体蓄热电锅炉蓄热装置与加热模块为成套装置，因此无需单独配置蓄热装置，但需蓄热装置容量进行计算。

供暖期采用全量蓄热模式，蓄热装置容量在教学日100%典型负荷日的条件下进行选取，该典型日需要的最大需热量为5770 kW·h，折合20772 MJ。

经计算，固体蓄热电锅炉蓄热容量不低于20772MJ。

2.3 循环水泵

1）二次循环水泵

用于校区供暖，流量60 m?/h，扬程30 m H2O，功率4 kW，配置2台，设计温度55 ℃。

2）补水泵

用于给热网补水，流量5 m?/h，扬程5 mH2O，功率0.5 kW，配置2台，设计温度 55℃。

循环水泵均配置变频器。

3 投资和运行费用估算

本工程为电锅炉改造项目总改造容量为700 kW，主要任务是电锅炉取暖。本工程建设期为3个月，生产运行期为20年。

工程静态总投资111万元，动态投资113万元。

附属设施（如水泵）用电成本。

经计算，采暖期运行总费用为15万元，折合2.7元/月·㎡，低于集中供热价格（3.8元/月·㎡）。

4 实施效果分析

4.1 环境效益分析

该学校实施煤改电后，每个采暖季可减少标煤191.7t，减排CO2 477.8 t，SO2 14.4 t，NOx 7.2 t，供暖系统污染物排放为零，实现了淘汰落后燃煤锅炉和清洁供暖的改造目标。

4.2 盈利能力分析

校园“煤改电”项目建设中，初始投资和项目经营期内执行的采暖费用标准是直接影响项目经济性的主要因素。银川某小学不同初始投资和执行采暖费用敏感性分析

综上分析，校园“煤改电”仍需政府给予一定补贴才具有经济性，要提高校园“煤改电”项目的经济性，可采用以下方式：

（1）政府提供初始投资补贴

若校园“煤改电”清洁供暖服务商按当前学校集中供暖标准（即3.8元/月·㎡）向学校收取采暖费用，则政府需按60元/㎡标准为项目提供初始补贴，可使“煤改电”项目具有较好经济性。

（2）适当提高采暖费收取标准

若校园“煤改电”清洁供暖服务商按5.1元/月·㎡标准向学校收取采暖费用（不超过改造前燃煤锅炉采暖费用），则无需政府补贴“煤改电”就具有良好的经济性。

（3）政府提供较小初始投资补贴并适当提高采暖费收取标准

若校园“煤改电”清洁供暖服务商分别按3.92、4.16、4.4、4.6、4.85元/月·㎡向学校收取采暖费用，则政府需分别按50、40、30、20、10元/㎡标准为项目提供初始补贴，可使“煤改电”项目具有较好经济性。

5 校园“煤改电”开发模式

结合宁夏已建成校园清洁取暖项目方案经验，推荐宁夏校园“煤改电”可采用以下两种开发模式：

1）政府推动、市场运作

清洁供暖服务商投资实施项目改造，政府提供初始补贴，清洁供暖服务商在一定时期内承担项目运维并向学校收取合理的采暖费用。

以上述项目为例，该项目可由专业化清洁供暖服务商投资建设，政府提供按照50元/㎡提供初始补贴，项目建成后专业化清洁供暖服务商负责运维，并按照一定的标准向学校收取采暖费用。

对于政府来讲，该模式的优点是可以吸引社会资本投资，缩短前期工作周期，促进投资主体多元化，减轻政府财政负担，有效发挥政府和专业化企业的优势。

对专业化清洁供暖服务商来讲，该模式有利于合理分配项目投资风险，增强投资信心，提高项目内部收益率。

2）政府投资建设

该模式由政府投资全额实施项目改造，并承担后期运维。

该模式的优点是政府可主导项目实施进度，便于政府对项目的综合管理，虽然初始投资大，但相比“煤改电”前燃煤锅炉供暖可节省可观的采暖费用。

综上分析，校园“煤改电”项目一方面改善了环境，实现了清洁供暖，另一方面虽然投入部分改造资金，但降低了运行费用，节约了人工成本，以上述项目为例，若采用全量蓄热电锅炉供暖，比燃煤锅炉供暖每年可节约运行费用约25万元，20年可节约运行费用500万元，一举两得。

（作者单位：宁夏回族自治区电力设计院有限公司）