● 國網(wǎng)沈陽供電公司 曲 弘 劉東延

我國的一次能源格局是以化石能源中的煤炭為主，石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源為輔，以水電、核電、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能在內(nèi)的非化石能源為補充，直燃煤在能源應(yīng)用中仍占據(jù)主流。研究表明，PM2.5中的50%～60%源于燃煤，20%～30%來自燃油，直燃煤（油）是造成環(huán)境污染的重要因素。尋找可替代的清潔能源成為今后發(fā)展的主流，也符合國家對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的理念。在地方政府、環(huán)保部門大力推動燃煤供暖方式變革中，本文結(jié)合北方地區(qū)冬季供暖實際情況，通過案例分析，對蓄熱式電鍋爐在北方供暖期經(jīng)濟運營情況及未來發(fā)展前景進行了闡述，為推進社會節(jié)能減排、提高能效、破解城市霧霾難題進行了有益的實踐。

1 電蓄能技術(shù)發(fā)展的可行性

1.1 能源支撐

在二次能源中，電能由于具有所有能源都可以轉(zhuǎn)換，可以較為方便地轉(zhuǎn)換為機械能、熱能等其他形式的能源，并實現(xiàn)精密控制以及更加便捷、安全和清潔的巨大優(yōu)勢，已經(jīng)成為清潔能源的優(yōu)選方式。北方地區(qū)電能供應(yīng)充足，同時低谷時期用電負荷僅占高峰時期用電負荷的1/5，具備優(yōu)化資源配置、開發(fā)低谷用電的條件，電能成為北方地區(qū)采暖能源優(yōu)化發(fā)展的首選。

1.2 電蓄能技術(shù)

電蓄能主要方式有2種：一是潛熱蓄能，即相變蓄能，利用電能使物質(zhì)發(fā)生相變 (如固態(tài)與液態(tài)之間的轉(zhuǎn)化)，將相變時吸收或釋放的熱能儲存起來，在需要時釋放出去，達到制冷或制熱的效果；二是顯熱蓄能，將物質(zhì)發(fā)生溫度變化時所吸收或釋放的熱能儲存起來，如較高溫度的水降低溫度，需要向外界釋放熱能，從而達到升高外界溫度的效果。

1.3 發(fā)展的可行性

北方地區(qū)在用電價格上執(zhí)行峰谷分時電價政策。低谷時段的價格優(yōu)勢結(jié)合電蓄能技術(shù)，宏觀上實現(xiàn)了轉(zhuǎn)移高峰電力、保護生態(tài)環(huán)境的目標，微觀上為北方地區(qū)供暖企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益，同時在治理城市霧霾方面社會效益也比較明顯。采用電蓄能技術(shù)替代傳統(tǒng)燃煤供暖有很好的市場前景。

2 工程案例

2.1 電鍋爐設(shè)備選型

隨著技術(shù)的發(fā)展，固體蓄熱式電鍋爐成為發(fā)展的主流，同液體蓄熱式電鍋爐相比具有占地面積小、水電分離、380伏低壓和10千伏高壓均可安裝等優(yōu)勢。高壓固體蓄熱設(shè)備與低壓蓄熱設(shè)備的性能比較見表1。

表1 高壓固體蓄熱設(shè)備與低壓蓄熱設(shè)備的性能比較

可根據(jù)供電電源、供暖面積、蓄熱需求主要因素選擇不同類別的固體蓄熱設(shè)備，并可選擇不同的組合和運行方式。

2.2 固體蓄熱式電鍋爐工作原理

蓄熱鍋爐在預(yù)設(shè)的電網(wǎng)低谷時間段，自動控制系統(tǒng)接通開關(guān)，電網(wǎng)為發(fā)熱體供電，發(fā)熱體將電能轉(zhuǎn)換為熱能同時被高溫蓄熱體不斷吸收。當高溫蓄熱體的溫度達到設(shè)定的上限溫度或電網(wǎng)低谷時段結(jié)束時，自動控制系統(tǒng)切斷開關(guān)停止供電，電發(fā)熱體停止工作。高溫蓄熱體與高溫?zé)峤粨Q器之間有熱輸出控制器，高溫?zé)峤粨Q器將高溫蓄熱體儲存的高溫?zé)崮芡ㄟ^換熱風(fēng)機轉(zhuǎn)換為熱水或者蒸汽輸出，實現(xiàn)水電分離。運行人員也可根據(jù)自己的需要，在不同的時段，設(shè)定不同的出口水溫，鍋爐可按用戶的設(shè)置自動運行，較大地節(jié)省能源，降低運行費用。固體蓄熱式電鍋爐工作原理如圖1。

圖1 固體蓄熱式電鍋爐工作原理圖

3 運營成本分析

3.1 電價優(yōu)惠政策

遼寧省針對煤改電供暖 （供熱）出臺了優(yōu)惠電價政策，即每年供暖優(yōu)惠時間為11月1日至次年3月31日，執(zhí)行低谷優(yōu)惠時間為晚21:00至次日早7:00；居民到戶電價為谷段0.2798元/千瓦時，平段0.4898元/千瓦時，峰段0.6998元/千瓦時；非居民谷段0.3298元/千瓦時，平段0.5898元/千瓦時，峰段0.8498元/千瓦時。煤改電項目實施單位紅線外供配電設(shè)施由省電力公司出資建設(shè)。

3.2 經(jīng)濟運營分析

非居民蓄熱式電鍋爐運行成本20.55元/平方米 （不包含人工費及運維費），較熱聯(lián)網(wǎng)比供暖費下降11.45元/平方米，降幅36%；居民蓄熱式電鍋爐運行成本30.51元/平方米（不包含人工費及運維費），較熱聯(lián)網(wǎng)比供暖費上升4.51元/平方米，增幅17.3%。非居民以企事業(yè)單位、工廠、倉儲、學(xué)校等白天供暖為主體，供暖不足10小時/天，對熱需求不高；而居民供暖、供熱需求高，每天4:00～9:00和17:00～22:00是供暖高峰，這2個供暖時段與企事業(yè)單位的作息時間不符，如此一來，既不能保證其供暖質(zhì)量，又不能降低其供暖費用。由此可見，在實行峰谷電價的地區(qū)，采用蓄熱電鍋爐采暖、供熱，非居民項目可獲得顯著的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，國家的政策方針是蓄熱式電鍋爐發(fā)展的主要因素，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、大氣環(huán)境改善的急迫性、蓄熱技術(shù)的發(fā)展、北方供暖方式的改革、棄風(fēng)棄核電量的出現(xiàn)等客觀因素進一步促進蓄熱式電鍋爐在北方地區(qū)的崛起。同時通過移峰填谷及優(yōu)惠電價政策的落實，使得蓄熱式電鍋爐在經(jīng)濟運營上得到廣泛認可，雖然其應(yīng)用范圍在北方地區(qū)還具有局限性，但通過政府補貼、優(yōu)惠電價調(diào)整、蓄熱技術(shù)改進等措施，最終將實現(xiàn)領(lǐng)域覆蓋。