电直热分段调温模式下如何高效利用峰谷电的研究

彭月明 郭啸林

摘要：国家十四五规划正式提出“碳中和、碳达峰”战略，北方集中供热模式下的居民采暖仍然大量燃烧天然气和煤炭，排放大量二氧化碳。本文对清洁能源电能，碳纤维电直热供热模式下，利用国家电网峰谷电价政策提出一套分时段调控温度的模式，在不改变居民采暖舒适度的前提下，降低碳纤维电直热系统运行费用，使其不高于集中供热居民采暖收费标准。

关键词：碳纤维电直热;分段调温;峰谷电

當下，一种被应用于供暖系统的高能效的电热转化材料——碳纤维发热材料面世了。碳纤维电热底板是一种铺设比较简单的供暖系统，它可以铺在铺在有装饰的地板上，也可以直接铺在地板表面。这种以碳纤维为发热材料的供暖，它的热量散播方式是将热量直接从表面散出来，把整个地面作为散热面把热气通过对流或者辐射的对流方式把热气散播到整个房屋里，这就实现了整个房间的采暖。相比较纯铜的供暖方式，这种把碳纤维作为发热源的底板辐射供暖方式更有优越性，它可以使室温更稳定、环境更舒服、更干净卫生、还能节约能源和实现绿色环保。

一、电能清洁供热

近几年我国爆发大范围雾霾，全国数省更是遭遇了70年不遇的严重污染天气，城市开始供暖第一天，市区多处PM2.5指数“爆表”，高达500。以煤为主的能源结构和直燃煤比重过高是引发雾霾污染的主要原因。之后我国政府开始推行煤改电政策，降低冬季采暖燃煤消耗，电能替代战略就是“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”[3]。为了推进电力清洁能源供暖，政府也制定配套出台了一系列相关政策。

现有城市供热管网（一次管网）未覆盖地区，尽量选用电能供热，尽量选择能效比较高的电能供热方式。所有电力供应充足的区域，政府鼓励并支持采用电能供热和电力驱动供热，鼓励清洁能源供热方式的分布式供热方式，纠正片面追究集中供热率的政策导向，取消集中供热率考核指标。

二、分段设定温度

考虑供热项目面积和体量，随着用户的增多，运行数据量的增大，系统内下达温度设定命令需对命令和接受方进行分类，并给出基础分时段设定温度的含义。基础分时段温度设定命令及各时段温度含义如下：

T1—08：00—基础性温度，决定室内最低温度，依室外气候变化而调整的温度，是其他时段设定温度的参照;

T2—17：00—决定性温度，电费峰段强制性加热，其半度微小的调整对能耗都有决定性的影响。

T3—20：00—舒适性温度，电费谷段强制性加热，保证居民晚上在家舒适度。

T4—00：00—睡眠时温度，平衡谷电用电时间，即使谷电也不是免费，所以不能无所顾忌的使用。

T5—02：00—被迫性温度，T3～T5时间段基本无强制性加热时间，温度持续下降，冬季夜间持续下降系统反应慢容易造成室内过冷，被迫此时间段小幅升温。

T6—04：00—蓄热时温度，利用电费谷段最后时间段加热，其一保证居民早上起床温度舒适，其二稍微为楼体蓄热，减少白天电费峰段加热时间。

三、案例分析

石家庄某25万㎡供热项目，全项目采用冀研GEC-碳纤维电直热供热系统。2020-2021年采暖季实际供热面积为64995㎡。供热初期全系统仅设定一个固定温度，且并未进行分时段调控，造成峰电使用过多，运行费用偏高，后期发现此问题后从2021年2月份开始调整，参照第二节时段开始设定温度后，2～3月谷电用电比例上升，峰电用电比例下降，住户户内舒适度不变。具体能耗数据如下表所示：

根据项目2021年采暖月份实际用电费用和实际用电量俩表分析，得出如下结论：

1月份根据供暖外界气候条件，是整个供暖季最严寒时，夜间温度低耗电量应该增加即谷电用电量应高于峰电用电量，但是1月份没有进行分时段控制，造成白天室内温度高，住户开窗能耗增加。且在谷段没有进行加热，没有良好的利用谷段低电费整体加热。造成峰电用电量增加费用增高。

2月份进行了分时段调控后，总用电量稍有下降，是因为外界气温回升，但总体用电量下降11%，运行电费下降比例达到20%，说明在多用电能供热保证居民高品质舒适度的同时，运行费用大幅下降。分时段调控是有很效果的。

3月份随着气温回暖，白天用电负荷和夜间用电负荷同时降低，白天峰值用电占比继续下降，运行费用持续降低。

四、结论

1.本文对清洁能源电能直接供热的供热系统，如何分时段调控，以及分时段空调各时段意义做出分析。

2.用清洁能源电直热供热系统，必须高效利用国电网峰谷电价政策，在保证居民采暖舒适度的同时降低运行费用。

3.分时段控制温度可以提高谷电利用效率。与不分时段温度调控相比，分时段控制温度可以有效降低运行费用。

参考文献

[1]徐乐超， 黄玉桥， 李国建，等. 一种利用风光电及峰谷电的蓄能型冷热电联供耦合系统：， CN211116259U[P]. 2020.

[2]徐嘉一， 李占新. 储能式电采暖技术——集中供热的有效补充方式[J]. 中国资源综合利用， 2019， v.37;No.394（09）：103-105.

[3]戴晓露， 吴薇， 黄蓓雯，等. 基于大数据分析的高压用户峰谷电量优化研究[J]. 自动化技术与应用， 2019， 38（01）：58-60.

作者简介：

彭月明（1980-），男，汉族，河北沧州，硕士，高级工程师，暖通

郭啸林（1986-），男，汉族，天津，硕士，中级工程师，暖通

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