家庭厨房用能以电代气的建议

霍达仁

上海绿色环保能源有限公司

0 前言

为实现“双碳”目标，中国政府正引导在能源终端消费中逐步实现电力对化石能源直接消费的替代。国家能源局在《2021 年能源工作指导意见》中指出：“因地制宜推进实施电能替代，大力推进以电代煤和以电代油，有序推进以电代气，提升终端用能电气化水平。”2021 年 10 月 24 日，中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中也提出：“大幅提高建筑采暖、生活热水、炊事等电气化普及率。”由此可见，国家高层对电能替代已经提出明确支持和要求。然而，要实现炊事电气化普及率需要我们改变传统烹饪习惯。本文着重分析关于家庭厨房用能电气化的问题，希望通过问题的提出，为减碳降耗献计献策。

1 欧美国家家庭厨房以电代气的成功经验以及上海现状

据《中国能源报》在2021 年12 月8 日刊登的《能源转型要兼顾低碳效率和经济安全》文章对天然气的阐述：“厘清清洁能源、低碳能源的概念。应明确以碳排放作为界定低碳能源的唯一标准，风电、光伏、生物质能和水电等均属于低碳能源。我国将天然气划分为清洁能源，与煤相比，碳排放低，且排放颗粒物少（氮氧化物高），相较于可再生能源仍是高碳能源。国际上以碳排放作为衡量能源是否清洁的标准，天然气不属于低碳能源。”

欧美发达国家家庭厨房用能电气化替代天然气很普及，天然气已经不是家庭厨房用能主流。虽然美国是全世界天然气产量最高的国家，但美国地方政府正努力加快从天然气等化石燃料向可再生能源电力的转变，立法禁止家庭和新建建筑使用/铺设天然气管道。制定这些法规的目的就是要减少传统天然气的使用和管道建设。《人民日报》的网络媒体《人民资讯》曾报道：“包括旧金山、西雅图、丹佛和纽约在内的一些大城市已经颁布或提议采取措施，禁止或不鼓励在新建住宅和建筑中使用天然气。”同样，如日本、新加坡等国的新建住宅也采取全家电生活模式，力推家庭厨房用能节能环保的进程，使污染少、清洁、加热效率高的全电厨房越来越受到青睐。发达国家经过多年探索厨房用能以电代气推广应用实践证明，其便捷、安全、卫生、经济、低碳的效果显著，是政府、家庭等多方共赢的成功案例，为此本文希望政府借鉴他山之石，为我所用。

上海作为中国最发达的城市，改善居民住宅取得了长足进步，20 世纪初已经全面告别煤球炉，实现了家庭厨房以气代煤。上海市人民政府办公厅印发《上海市住房发展“十四五”规划》提出：“到2022年底前，全面完成中心城区成片二级旧里以下房屋改造；本规划期内，力争提前完成中心城区零星二级旧里以下房屋改造。”这一困扰上海多年的民生问题今年将历史性解决，至此上海居民住房条件得到大规模改善，基本实现家庭独用厨房，因此上海有条件抓住机遇，率先试点推广家庭厨房用能电气化。上海率先在家庭厨房用能以电代气具有先发优势，首先随着居住条件改善，厨房面积的增加，居民对厨房炊具安全、卫生、方便使用有更高的需求，其次上海新建居民住宅建筑面积120 m2及以下的，基本配置用电容量每户达8 kW，比老旧住宅有很大的提高，为家庭厨房用能以电代气创造良好的条件。

2 家庭厨房以电代气更省钱

据2017 年11 月10 日中国财经网的《低碳减排：全电厨房亮相联合国波恩气候大会》新闻报道：“据研究对比，使用全电厨房，单个厨房可减少碳排放30%～50%，能耗节省68%～77%，降低能源成本达22%～44%。从经济层面来说，无论是家庭还是商用中餐厨房也非常适用。”还有报道分析，“在芝加哥、休斯敦等地，在过去的15年里，全电力建筑与使用电力和天然气混合的新建筑相比，每年可为居民节省260美元。”因此，家庭厨房用能以电代气可以为居民省下一笔可观的费用。

本文也曾经在不同季节多次用等温等量的水进行用电和天然气比较试验如下：

用电水壶烧开 1.7 L 水，消耗电量0.155 kWh。按 上 海 每 度 电 0.617 元 计 ，0.617 元 × 0.155=0.095 6 元≈0.10 元。如果按低谷电价 0.31 元计，0.31元×0.155=0.048元。

用天然气烧开1.7 L 水，消耗天然气0.048 m3，按上海3元/m3计，3.00元×0.048=0.144元。

可见，用电费用0.1元只占用天然气费用0.144元的70%。

如果用低谷电，其用电费用0.048元，仅占用天然气费用0.144元的33%。

根据上述试验比较，获得的结果也是厨房用电比天然气更经济实惠。其原因在于电炊具的热量直接被吸收，反观传统天然气炊具在燃烧过程中，大量热量散发，降低能源利用率且污染厨房空气。因条件限制，本文使用的是精度1.0 级微型电力监测仪和1.5 级家庭用的无线远传燃气表进行试验，仅作定性分析参考。

3 家庭厨房以电代气的优势

家庭厨房用能以电代气因其能源特性，除了无明火，热量直接被吸收，极少热量散发，还可以精准温控少油烟或无油烟，完善的高温闭锁保护功能在烧干锅时自动报警并切断电源，确保用能安全。另外，由于可移动电炊具轻巧移动方便，当冬季室内低温干燥，将电水壶、电饭煲放在餐厅客厅使用，可以增加室内温度和湿度。反之，夏季将电水壶、电饭煲移至无人活动的空间使用，可避免室内不必要的升温，这些优点目前天然气炊具是难以企及的。以电代气还可方便居民利用夜间低谷电价，参与削峰填谷，提高电力系统运行效率，利国利民。

如今，许多人开始逐步接受智能家居的概念，更多家庭愿意打造高端智能的现代厨房。对于上班族来说，通过APP 远程控制，在下班到家前就可以对电炊具进行预约和定时，到家后即可享受美食。晚间提前预约制作早餐，则可节省早上通勤前的准备时间。通过智能电炊具和家居视频、语音喊话系统相结合，还可远程照护家中老弱病残和未成年人的饮食起居。智能厨房烹饪机器人可提供精确的配料调料、精准的火候温控、精细的自动操作，烹饪出标准化菜肴，同时还可以提供菜品的营养分析，为不同人群提供健康参考。这种一键启动，坐等健康美味佳肴的方式已经成为现实。例如，北京冬奥会的主媒体中心智能餐厅，无论中餐西餐，从点菜-做菜-上菜都由机器人一手包办，惊艳全世界。以上这些优势都是传统天然气炊具很难做到的。总之，厨房智能化的发展前景无可估量，它将大大提高人们的生活质量，而以电代气是厨房迈向智能化的先决条件。

业内众所周知，天然气和电能分属一次能源和二次能源，并且天然气还是化石能源不可再生，倘若将天然气以简单粗放方式燃烧，其能源利用效率十分低下。然而无论大容量天然气的燃气轮机-蒸汽轮机联合循环发电机组，还是小型区域式/楼宇式燃气热（冷）电联产联供分布式供能站，它们的能源利用总体效率远超过散发粗放状态的终端天然气使用效率。大容量燃气轮机-蒸汽轮机联合循环发电机组能源效率大于60%，当它通过余热实施向工厂、楼宇等供热与制冷的系统能源梯级利用，其效率更可达80%以上。对于小型区域式/楼宇式燃气热（冷）电联产联供分布式供能站，其年均综合能源利用效率也可大于70%。因此，天然气集中用于热（冷）电联产，而居民厨房用能由电能替代的方式更为合理，使传统化石能源高效清洁综合使用。当然，热（冷）电的能源梯级利用是一个相当复杂的系统工程，要求选址靠近负荷中心，其容量应依据以热冷定电，兼顾热冷电平衡的原则合理确定。天然气的集中使用更有利于对CO2的捕集、利用与封存(CCUS)，这种技术避免其分散排放到大气中，被认为比通过提升生态系统植树造林、植被恢复等碳汇措施和机制实现碳中和更有效，是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。没有CCUS，要实现净零排放目标几乎是不可能的。虽然我国CCUS 技术起步较晚，成本较高，但随着各环节技术逐年迭代，成本在逐年下降。上海的CCUS 走在全国前列，早在2009 年华能上海石洞口第二电厂碳捕集项目就已经投入运营，处理烟气量为标准66 000 m3/h，年生产食品级CO2（可用于碳酸饮料等）10 万t。今年6 月18 日国家电投上海电力的长兴岛电厂10 万吨级燃煤燃机CCUS创新示范项目正式动工。项目建成后将成为全国首套10万吨级燃机低浓度烟气碳捕集装置，填补国内万吨级燃机碳捕集装置的空白。该项目同时也是国内最大且首个CO2直供现代造船与港机企业用于气体保护焊的CCUS全流程项目，该CCUS项目的建成相当于种植556万棵树。如果没有CCUS，在寸土寸金的上海种植556 万棵树谈何容易。当然，CCUS无法很快得到推广，主要还是其昂贵的成本，这就需要政府加大税收等政策扶持力度。

2022年6月14日，国务院办公厅发布《城市燃气管道等老化更新改造实施方案（2022-2025年）》，其“工作目标是2022年抓紧启动实施一批老化更新改造项目，到2025 年底前基本完成城市燃气管道等老化更新改造任务”。1865 年，上海是全国最早使用煤气的城市，因此需要改造燃气管道的区域通常位于市中心的几十、上百年房龄的老旧洋房公寓楼宇，道路开挖困难，厨房局促，通风采光条件差。随着生活水平的提高，多数居民开始摒弃“无火不成灶”的烹饪理念，迫切希望摆脱低效、高污染、易燃易爆的燃气烹饪方式，向往无明火、无污染、不消耗空气中氧气的电烹饪方式。因此，建议上海电力部门会同政府以此为契机，发挥行业优势，充分利用现有的城市电力网络对居民供电扩容，从而拓展上海居民家庭厨房用能以电代气比例。

4 家庭厨房以电代气，助力实现“双碳”目标

2022 年1 月17 日，人民日报发表了《推动“十四五”可再生能源高质量跃升发展》文章，指出：“大力发展可再生能源已成为全球能源转型和应对气候变化的重大战略方向和一致宏大行动。”为实现绿色、低碳、可持续发展，近年来国家大力发展光、风、水、生物质等非化石能源，出现一批风储、光储、风光储一体化发电项目，第四代先进核能、氢能和电网抽水蓄能电站等新型/大型清洁能源项目和一批大容量化学储能电池，如全钒液流电池、钠硫电池、锂离子电池等储能调峰电站的建成，解决了令电网头疼的可再生能源不可控、不稳定而导致反向调峰的弊病。以未来新型电力系统为引领的智慧电网、虚拟电厂等不仅以最大化消纳新能源为主要任务，“源网荷储”协同互动，更是解决困扰世界电力系统100多年的“即发即用”发供用瞬时平衡的难题，为实现”双碳“目标奠定了基础。

当前，中国的可再生能源生产处于世界领先地位，光伏、风电的生产、运行成本下降得比较快，已经形成非化石能源既基本满足能源需求增量又规模化替代化石能源存量的能源生产消费格局。我国发展可再生能源，从战略上讲也是为了摆脱对煤炭、石油、天然气的过度依赖。人类只有从化石能源向新能源发展，才能从工业文明时代进入生态文明时代。

目前，我国工农业生产终端环节体现电能对化石能源的深度替代取得举世瞩目的成就。但要在2060 年前实现碳中和依然任重道远，需要我们在2030年前或更早达到峰值，并将峰值控制在相对较低水平。上海作为我国社会经济最发达的城市，近几年全面取消分散燃煤，完成中小燃煤（重油）锅炉的提标改造，锅炉窑炉的能源替代工作取得很大成绩，PM2.5的年均浓度下降成效显著。上海市政府在《上海市生态环境保护“十四五”规划》中首先提出：“2025年碳排放总量提前实现达峰”，比全国碳达峰目标提前了5年。随着可再生能源发电比例不断提高，家庭厨房用能步入以电代替天然气时机已经成熟。因此，建议上海主动作为，跟踪国外动态，借鉴国际厨房用能转型成功经验，创新电能替代技术路线，先行先试开展在新建住房的居民家庭厨房“有序推进以电代气，提升终端用能电气化水平”试点工作。积极探索有效模式和有益经验，为补充完善现有绿色建筑技术标准提供依据。先立后破，逐步建设一批无天然气管道的全电建筑示范小区，为实现中央提出的“大幅提高建筑采暖、生活热水、炊事等电气化普及率”目标，为尊重自然、顺应自然、保护自然贡献中国智慧、中国方案、中国力量，共同构建人与自然和谐共生的美丽家园。