吉林省電采暖發展應用情況及推廣策略研究

畢正軍++高長征

[摘 要]吉林省能源結構調整、清潔能源消納等工作迫在眉睫，電采暖等電能替代領域已成為減少大氣污染、提升能源利用效率的重點開拓方向，文章首先介紹吉林省電采暖推廣應用情況，并根據市場調查數據，分析不同類型電采暖的應用經濟性，以及制約電采暖發展的幾個主要影響因素，并提出針對性推廣應用策略。

[關鍵詞]電力市場；電能替代；電采暖

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.28.085

1 前 言

吉林省以風電為代表的新能源消納面臨較為嚴峻的形勢，除電力供大于求比較明顯外，系統調峰能力也是制約清潔能源消納的重要原因，能源結構調整、環境治理、清潔能源消納等工作迫在眉睫。[1-4]2013年9月12日，國務院發布《大氣污染防治行動計劃》，將大氣污染防治作為統籌穩增長、調結構、促改革、打造中國經濟升級版的重要抓手，2016年李克強總理在政府工作報告中再次強調生態環境保護的重要性，同時提出要加強環保督察、建設生態安全屏障、大力發展綠色金融和節能環保產業，充分體現國家治理環境污染的決心與力度。

電能作為重要的二次能源在終端消費環節的轉換效率和排放明顯優于煤和油，煤炭就地轉化為電能并集中排污治理的環保效果也明顯優于分散燃燒，電能替代已成為減少大氣污染、提升能源利用效率的重要抓手，并得到國家有關部門的一致認可。2016年5月16日，國家發展改革委、國家能源局等八部委聯合印發了《關于推進電能替代的指導意見》（以下簡稱《意見》）。《意見》從推進電能替代的重要意義、總體要求、重點任務和保障措施四個方面提出了指導性意見，為全面推進電能替代提供了政策依據，而且明確提出將在北方居民采暖、生產制造、交通運輸、電力供應與消費四個重點領域積極推進電能替代工作。

吉林省推廣電采暖類型電能替代項目具有廣闊的應用前景。一是因為吉林省氣候環境特點，取暖需求十分巨大。吉林省處于我國東北地區，一般來說，在每年10月下旬吉林省開始進入冬季，冬季結束時間在次年3月下旬，冬季持續時間長達5個多月，而且吉林省冬季氣溫較低，最低溫度可達到-40℃，平均氣溫也在-15℃左右，因此供暖需求在吉林省屬于剛性需求，且常年保持持續增長狀態。二是吉林省內存在大量燃煤鍋爐，冬季供暖期間排污問題較為嚴重。燃煤鍋爐在冬季取暖期間將大量排放污染物，嚴重影響空氣質量，危害居民身體健康，霧霾治理刻不容緩。吉林省政府及各地市環保部門已經按年有計劃淘汰市內小型燃煤鍋爐，存在大量“煤改電”空間。三是吉林省冬季供暖需求與電網調峰之間存在矛盾，新能源消納問題日益突出。吉林省電源裝機容量遠大于負荷，冬季受到以熱定電約束條件，調峰矛盾突出，因此近年吉林省出現冬季棄風問題，蓄熱電鍋爐作為可中斷負荷，既可調節負荷曲線，緩解調峰壓力，又可提升風電消納能力，或者通過風電供暖方式實現棄風電量與供暖負荷的供需匹配。四是新一輪電力體制改革持續深入，電力市場輔助服務前景廣闊。售電市場放開步伐不斷加快，我國需求側管理將從以行政手段為主的有序用電模式向以經濟手段為主的需求側響應模式轉變，考慮可中斷負荷的需求響應將成為電力輔助服務市場中的主流，電采暖負荷參與電力市場輔助服務具有一定潛力。 [5-7]五是政策環境利好電采暖發展。吉林省能源局、物價局、環保廳等有關部門針對電采暖替代燃煤鍋爐等方面出臺一系列配套政策，包括電采暖專項電價、電采暖一次建設費用補貼、燃煤鍋爐替代補貼等，政策引導對于電采暖迅速推廣起到關鍵作用。

國網吉林省電力有限公司近年來也積極履行社會責任，將“兩個替代”（電能替代與清潔能源替代）提升為公司生存與發展的大事來抓，在電采暖等重點領域成效初顯。隨著電采暖持續推廣與應用，出現了諸如電費過高、取暖效果不及預期等問題，為此本文將介紹吉林省電采暖推廣應用情況，分析制約省內電采暖發展主要影響因素，提出針對性措施與建議。

2 吉林省內電采暖發展情況

目前，吉林省內應用的電采暖類型主要分為集中式電采暖系統和分散式電采暖系統，集中式電采暖系統主要為水蓄熱式電鍋爐供暖系統、固體蓄熱式電鍋爐供暖系統、電熱泵供暖系統（包括水源熱泵系統、地源熱泵系統、污水源熱泵系統以及空氣源熱泵系統）；分散式電采暖系統主要為發熱電纜供暖系統、電熱膜供暖系統、發熱地板供暖系統、小型落地或壁掛式電暖器（根據發熱介質的不同，可分為石英管電暖器、電熱絲電暖器、陶瓷加熱電暖器、油汀式電暖器、碳纖維電暖器、電熱膜電暖器、硅晶電暖器等）。

截至2016年底，吉林省共有電采暖用戶達34000多戶，長春、吉林、延邊、四平、白城地區用戶數量均超過5000戶，長春、延邊與吉林地區電采暖用戶數量占全省用戶數量比例超過50%。說明目前吉林省電采暖發展具有區域特性，出現區域特性除自然地理條件影響外，地方政策引導、采暖建筑結構、用戶環保與節能意識起到重要作用。同時也說明吉林省仍然存在大量潛在電采暖市場可供挖掘。

從采暖設備角度分析，全省電采暖用戶中的67.5%用戶采用發熱電纜、電熱膜等分散電采暖，26.61%的用戶采用直熱或蓄熱電鍋爐，剩余用戶采用水源、地源類熱泵設備采暖。結合用戶使用范圍，可總結出吉林省內不同類型電采暖設備的應用場景。發熱電纜主要應用場景為：空間高大的公共建筑、新建居民建筑、商業建筑、企事業單位辦公建筑等，特別適合在集中供暖覆蓋不到的特殊商業用戶建筑，如郊區加油站、滑雪場；電熱膜主要應用場景為空間高大的公共建筑、溫室大棚等；電暖器無須安裝，插電即用，因此廣泛應用于各種有用熱需求場景，特別適用于用熱需求不連續的場所，如學校、企事業單位等；蓄熱電鍋爐應用范圍很廣，可以滿足各類供暖、熱水、烘干、熱源配套等需求，但對安裝場地有一定要求；熱泵系統不僅可用于冬季采暖，還可用于夏季制冷，同時還能用于生活熱水供應，可應用于賓館、商場、辦公樓和新建大型居民小區的冬季電采暖，但對地下資源有一定的要求和約束。endprint

3 經濟性分析

根據吉林省典型案例，綜合分析采用不同類型電采暖系統的經濟性，經濟性分析考慮初期投資（包括設備、安裝、運費、土建等）、運行成本（包括運行費用、設備折舊費、維護費用等）兩大項，具體如下表所示。

綜合設備初投資與運行費用兩方面，居民不適于采用鍋爐和熱泵系統供暖。一是由于居民建筑的集中供暖配套費由開發商出資，對于居民而言電采暖投資屬于一項額外的支出，即使在集中供暖無法覆蓋地區，鍋爐和熱泵系統單位面積初投資較高，居民用戶難以承受，項目建設后運維管理問題也難以解決；二是居民冬季取暖溫度要求高，蓄熱鍋爐及直熱鍋爐運行費用將遠高于其他采暖方式。因此推薦居民用戶采用發熱電纜、電熱膜、環流散熱器等分散式電采暖設備。

對于非居民用戶而言，初投資方面由于集中供暖每平方米不高于50元入網建設費，電采暖設備投資具有一定的優勢；運行費用方面，除去直熱式電鍋爐運行費用高于集中供暖費用外，其他電采暖方式仍具有一定價格優勢。

以上相關結論是基于一般情況而言，幾種特定因素無法進行考慮：一是未考慮電網增容改造費用，若因電采暖而發生用戶電網改造費用，則經濟性將低于燃氣與集中供暖；二是未考慮用戶的行為節能意識，行為節能將直接影響項目是否具備實施條件；三是未考慮建筑節能水平，表中各數據均按建筑節能水平65%以上進行考慮，若非節能建筑，設備投資將提升10%左右，運行費用將提升30%左右。

4 影響因素分析

根據市場調查分析數據，目前限制省內電采暖發展的主要有以下三方面因素。

（1）非節能建筑電采暖運行費用高。電采暖運行費用與建筑節能保溫水平密切相關，吉林省老舊建筑節能保溫水平不高，平均建筑耗熱量指標超過30W/m2，個別老建筑甚至達到50W/m2，非節能建筑電采暖僅電費一項就已經高于城市集中供熱價格，運行費用較高。

（2）蓄熱式電鍋爐、熱泵設備投資大。傳統集中供暖投資較少，用戶只需承擔室內暖氣設備及初裝費用，而電采暖需另行投資，蓄熱式電鍋爐設備、地源熱泵設備一次性投資高于城市集中供暖，并且蓄熱式電鍋爐、熱泵等電采暖設備需要專業人員運維，不如傳統集中供暖方便。

（3）電網企業投資大、收益差。推廣電采暖需要供電企業投入大量資金改造配電網和變電設施，而電采暖使用具有季節性，電采暖設備年利用小時數在600～1100小時，利用率僅為7%～12%，導致電力設備非采暖期長期閑置，并產生線路和變壓器輕載損耗。同時，根據目前吉林省蓄熱電采暖專項電價，蓄熱式電采暖用戶的實際平均用電單價低于供電企業平均購電成本，隨著電采暖不斷推廣應用，電網企業虧損將越加明顯。

5 推廣應用策略研究

（1）優先推廣學校、企事業單位采用蓄熱電鍋爐系統、熱泵系統、硅晶電暖器進行供暖；對于學校、企事業單位等經濟效益好的電采暖項目可由社會資本以合同能源管理方式投資建設。[8-9]

（2）積極宣傳電采暖優勢，深入推廣大型商業綜合體采用蓄熱式電鍋爐系統進行供暖，可考慮聯合投資建設方式。[10]

（3）全面推廣工業廠房、車庫等空間高大的公共建筑采用發熱電纜等輻射供暖系統或壁掛硅晶電暖器進行供暖。

（4）利用固體蓄熱鍋爐的熱油、熱水、熱空氣和蒸汽等多種形態的能量輸出優勢，深入研究固體蓄熱電鍋爐的多種應用場景，積極開展東北糧食基地應用固體蓄熱系統熱風烘干項目的可行性研究。

（5）對居民小區試點推廣電采暖。新建小區可推廣發熱電纜、電熱膜等分散電采暖設備；“煤改電”居民小區在完成暖房子改造后可試點推廣蓄熱電鍋爐系統，建議由政府部門成立運維單位，負責居民小區的供熱經營管理。

（6）在目前吉林省政策環境下，可考慮建立電采暖、儲能等可中斷負荷的集成平臺，將1萬千瓦以下電采暖負荷集成參與到東北電力輔助服務市場中來，進一步降低電采暖運行成本。在未來電力市場放開情況下，應充分考慮電采暖、儲能用戶與風電場直購電交易及電力市場輔助服務交易，這將有效降低棄風電量，減少電采暖運行費用，實現源—網—荷的聯動互補。[11]

6 可中斷負荷集成平臺構想

可中斷負荷集成平臺應集合電采暖、儲能等可中斷負荷，聯合參與電力需求側響應或電力市場輔助服務。

可中斷負荷集成平臺采用基于云平臺系統架構，即集成平臺基于云平臺開發，運行在云平臺之上。在云端部署時可中斷負荷集成平臺的系統主體位于云平臺內，在負荷端安裝的監控終端通過公網接入云平臺，云端部署時用戶本地無須架設服務器等硬件設備，系統托管在云端，由云平臺服務商輔助系統維護，用戶只需使用系統即可。平臺上行接入省級電網公司通用數據接口，下行接入電采暖、儲能等可中斷設備。在下行端，可進行控制策略研究，實現對終端負荷的遠程控制。平臺整體架構具體如下圖所示。

可中斷負荷集成平臺整體架構

7 結 論

吉林省冬季漫長，供暖期長達170天左右，且存在大量燃煤鍋爐，供暖需求十分巨大。在能源結構轉型、環境保護與污染治理的現實要求下，清潔供暖已經成為不可阻擋的發展方向。

根據吉林省電采暖推廣應用情況分析，目前仍存在一些制約其發展的影響因素。文章在全面梳理吉林省電采暖應用情況的基礎上，探索尋找不同類型電采暖的適宜應用場景，并通過經濟性分析的方法研究適宜的電采暖推廣應用策略。特別在新一輪電力體制改革的背景下，考慮充分利用電采暖負荷自身的特性與優勢，提出了可中斷負荷集成參與電力需求側響應或電力輔助服務市場的概念，并給出了集成平臺的整體架構，為下一步開展負荷集成平臺的研發與應用工作提供了技術基礎。

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