基于供暖期電價政策的分散式電采暖分析

徐慶華, 武光華, 李學軍, 胡文東, 楊智龍, 王自姣

1.國家電網河北省電力有限公司 邯鄲供電分公司 河北邯鄲 056035 2.中國煤炭地質總局 水文地質局 河北邯鄲 056000

燃煤污染,尤其散煤污染是導致河北省大氣污染嚴重的重要原因。2016年以來,河北省加強了清潔采暖工作,重點推進了煤改氣、煤改電,霧霾得到有效治理。2017年,河北省出臺了清潔供電的價格政策,為推進煤改電工作提供了政策支持,電采暖工作也將進一步推廣。農村由于居住分散,集中供暖難度較大,分散式電采暖方式將成為農村電采暖的主要方式。

1 河北省供暖期電價政策

2017年10月,河北省發展和改革委員會印發《關于清潔供暖有關價格政策的通知》,在峰谷時段、階梯電價執行等方面均進一步提出了惠民措施。一是供暖期居民采暖用電谷段時間延長2 h,即谷段20:00至次日8:00,峰段8:00至20:00。二是供暖期階梯電價全部采用一檔標準,即峰段1 kWh電量0.55元,谷段1 kWh電量0.3元[1]。20:00至22:00用電需求較大的時間段執行谷段電價,為推廣電采暖提供了政策便利。

2 河北農村居民采暖現狀

2.1 農村采暖特點

由于農村經濟發展落后于城市,農村家庭的收入普遍偏低,僅靠務農已難以維持家庭的開支[2],因此,很多農民將目光轉向了城鎮或沿海等經濟相對比較發達的地區,把老人和孩子留在戶籍地而外出謀生[3]。調查顯示,河北省農村居民家庭收入水平參差不齊:大多數家庭有外出務工人員,家庭年收入為1萬元～3萬元;同時也有收入較高的經營農村民營企業的家庭;還有少部分僅靠種地自給,收入較低的家庭[5]。當前在河北省農村地區冬季供暖期,許多農村家庭的主要居住人員以老人和孩子為主,取暖方式以采暖與炊事分離、燃煤型采暖為主[6]。僅在春節期間,外出就業人員和求學人員返鄉,多數家庭采用燃煤取暖和電采暖并用的復合型采暖方式。

2.2 農村采暖與城市集中供暖差異性

城市采用集中供暖,雖然采用分戶計費,但大多按照供暖面積計費[7],并未實現分戶計量。按供熱量計量收費的方式并未推廣[8],很多家庭在室內無人情況下一直是持續供熱,熱量在一定情況下存在浪費。農村家庭一般建筑面積較大,很多房間長期不用,僅在春節等節假日期間使用,因此農村采暖均采用分時間和分區域控制,實現間歇性、靈活性供暖。

3 電采暖方式

電采暖包括電暖器、電鍋爐、電熱膜、熱泵、電墻暖等,各有特點和使用范圍。

3.1 空調

隨著農村收入的提高及空調價格的降低,加之農村居民生活行為鄰居效應的典型特點[9],空調已在河北省農村家庭得到普及,采用空調制熱,不用增加取暖設施[10]。

3.2 直熱式電暖器

3.2.1 電熱油汀取暖器

電熱油汀取暖器又稱充油取暖器,是近年來流行的一種安全可靠的空間加熱器,主要由密封式電熱元件、金屬加熱管、鐵散熱片、控溫元件、電源開關、指示燈等組成。這種取暖器將電熱管安裝在散熱片的腔體內部,在腔體內電熱管周圍注入導熱油。當接通電源后,電熱管周圍的導熱油被加熱、升到腔體上部,沿散熱管或散熱片對流循環,通過腔體壁表面將熱量輻射出去,從而加熱空間環境。被空氣冷卻的導熱油下降到電熱管周圍又被加熱,開始新的循環。這種取暖器一般都裝有雙金屬溫控元件,當油溫達到調定溫度時,溫控元件會自行斷開電源[11]。制熱功率為1 200～2 200 W,適用面積為15～25 m2,價格在300～600元之間。

3.2.2 碳晶電暖器

碳晶電暖器將取暖、裝飾合二為一,可以稱作墻暖壁畫,還可以將照片作為面板。遠紅外整體升溫3 s速熱不干燥,制熱功率為1 000 W,價格在300元左右,適用面積10 m2以下。這一電暖器可以裝飾墻,美觀實用,不占空間,高效制熱,節能省電。

3.2.3 踢腳線式電暖器

踢腳線式電暖器利用鎳鉬合金的加熱管加熱,鋁合金散熱片散熱,基于空氣對流原理,循環對流,快速升溫,循環供暖。液晶控制的屏幕可以設置溫度,同時顯示室內溫度。利用溫感探頭實時監控室內溫度,當室內溫度達到設置的溫度時,設備自動斷電。一天設備開機10 h,實際上設備工作的時間只有6 h,產生的電費也就是6 h的電費,特別適合有老人和小孩的家庭,即開即熱[12]。

踢腳線式電暖器還可實現智能變頻,利用計算機應用程序實現遠程控制,有壁掛式和落地式。這一電暖器具有超長出熱口,采用空氣自然對流設計,鋁翹片一體式加熱管,通電即熱,快速散熱,制熱功率為2 000～3 200 W,價格在2 000～2 400元之間。

3.2.4 其它直熱式電暖器

其它直熱式電暖器包括立式多功能暖風機、小太陽取暖器等。電暖器制熱功率為1 200～2 000 W。適用面積為10～20 m2。小太陽取暖器采用遠紅外加熱,最大功率為800 W,適用面積10 m2以下。

3.3 蓄熱式電暖器

蓄熱式電暖器每天在電價谷段通電6～10 h,便可實現全天候24 h取暖。其工作原理如下:將耐高溫的電發熱元件通電發熱,加熱特制的高比熱容、高密度蓄熱材料磁性蓄熱磚,再用耐高溫、低導熱的保溫材料將熱量儲存下來,按照取暖人的意愿調節釋放速度,慢慢將儲存的熱量釋放出來。這一電暖器使用時安全、靈活、環保、省電、舒適、靜聲[13],制熱功率為1 600～3 200 W,價格在1 600～2 400元之間。

作為其它供暖設施的補充,可以選擇移動式蓄熱電暖器,功率較低,制熱功率為400～500 W,價格為450元左右,可以在電價谷段充電10 h,然后在白天峰段放熱,可持續5～8 h。這一電暖器無需安裝,移動自如,不占空間,智能充電,省心省力,可充分利用低谷電。

3.4 電地暖

電地暖主要的特點是零排放、零污染,因為電可以通過溫控器控制,實現分室分戶分區域電地暖控制,操作方便[14]。

目前電地暖主要有電熱膜和電纜式兩種。電熱膜只適合鋪設在地板下面,由于不需要通過水泥層傳熱,因此升溫快,只要0.5 h。電纜式電地暖需要回填水泥,可鋪設在地磚下面,電纜需要通過水泥層傳熱,所以升溫慢,但是保溫時間長。電地暖采用碳纖維材料,材料環保,無電磁波輻射。電地暖1 m2制熱約120 W,每個房間均可單獨控制,適合分時分室控制,鋪設成本1 m2約240元。電地暖適合新建房屋或改造房屋時使用,使用壽命長達50年。

3.5 電采暖爐

電采暖爐可采用壁掛式電鍋爐,功率在6 kW～12 kW之間,設備價格在1 600～2 800元之間,需要再接地暖或暖氣片。

3.6 熱泵

3.6.1 空氣源熱泵

空氣源熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源的節能裝置,是熱泵的一種形式。熱泵可以將不能直接利用的低位熱能,如空氣、土壤、水中所含的熱量轉換為可以利用的高位熱能,從而達到節約部分傳統高位熱能的目的[15]?？諝庠礋岜孟到y冷熱源合一,不需要設置專門的冷凍機房、鍋爐房,機組可任意放置于屋頂或地面,不占用建筑的有效使用面積,施工安裝十分簡便?？諝庠礋岜脽o冷卻水系統,即無冷卻水及相關動力消耗。另外,由于冷卻水污染形成的軍團菌感染病例已有不少報道,從安全衛生角度考慮,空氣源熱泵也具有明顯的優勢。空氣源熱泵既可以制熱,又可以制冷,價格較高。

3.6.2 其它熱泵

水源熱泵和地源熱泵的價格和運行成本均較高,不適合家用。

4 采暖時間和電采暖方案分析

根據河北省農村冬季取暖季節的居住生活特點,農村家庭一般房屋建筑面積較大,房間較多,但是冬季由于中青年外出就業或求學,需要供暖的房間實際較少。以供暖季每戶需供暖的房間三間為例,每日23:00至次日6:00基本不供暖,6:00至8:00使用低谷電供暖,8:00至18:00人員的活動范圍可能會集中,三個房間內僅留兩個房間供暖,18:00至20:00三個房間均使用峰段電供暖,20:00至23:00三個房間均使用谷段電供暖。供暖季節,低谷電價為1 kWh電量0.3元,其余時間電價為1 kWh電量0.55元,因此農村地區不同家庭可根據實際情況,靈活選擇供暖方式,既可采用蓄熱式電暖器加直熱式電暖器,也可采用電地暖加蓄熱式電暖器等多種形式的復合型電采暖方式。

5 結束語

隨著煤改清潔能源工作的深入推進,各類電采暖設備將在農村地區得到推廣和使用,農村地區將逐步實現清潔取暖,空氣將更清新,環境將更優美,城鄉差別將進一步縮小,由此河北的冬天將變得越來越溫暖與綠色。