吉林省电采暖发展应用情况及推广策略研究

[摘 要]吉林省能源结构调整、清洁能源消纳等工作迫在眉睫，电采暖等电能替代领域已成为减少大气污染、提升能源利用效率的重点开拓方向，文章首先介绍吉林省电采暖推广应用情况，并根据市场调查数据，分析不同类型电采暖的应用经济性，以及制约电采暖发展的几个主要影响因素，并提出针对性推广应用策略。

[关键词]电力市场；电能替代；电采暖

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

1 前 言

吉林省以风电为代表的新能源消纳面临较为严峻的形势，除电力供大于求比较明显外，系统调峰能力也是制约清洁能源消纳的重要原因，能源结构调整、环境治理、清洁能源消纳等工作迫在眉睫。[1-4]2013年9月12日，国务院发布《大气污染防治行动计划》，将大气污染防治作为统筹稳增长、调结构、促改革、打造中国经济升级版的重要抓手，2016年李克强总理在政府工作报告中再次强调生态环境保护的重要性，同时提出要加强环保督察、建设生态安全屏障、大力发展绿色金融和节能环保产业，充分体现国家治理环境污染的决心与力度。

电能作为重要的二次能源在终端消费环节的转换效率和排放明显优于煤和油，煤炭就地转化为电能并集中排污治理的环保效果也明显优于分散燃烧，电能替代已成为减少大气污染、提升能源利用效率的重要抓手，并得到国家有关部门的一致认可。2016年5月16日，国家发展改革委、国家能源局等八部委联合印发了《关于推进电能替代的指导意见》（以下简称《意见》）。《意见》从推进电能替代的重要意义、总体要求、重点任务和保障措施四个方面提出了指导性意见，为全面推进电能替代提供了政策依据，而且明确提出将在北方居民采暖、生产制造、交通运输、电力供应与消费四个重点领域积极推进电能替代工作。

吉林省推广电采暖类型电能替代项目具有广阔的应用前景。一是因为吉林省气候环境特点，取暖需求十分巨大。吉林省处于我国东北地区，一般来说，在每年10月下旬吉林省开始进入冬季，冬季结束时间在次年3月下旬，冬季持续时间长达5个多月，而且吉林省冬季气温较低，最低温度可达到-40℃，平均气温也在-15℃左右，因此供暖需求在吉林省属于刚性需求，且常年保持持续增长状态。二是吉林省内存在大量燃煤锅炉，冬季供暖期间排污问题较为严重。燃煤锅炉在冬季取暖期间将大量排放污染物，严重影响空气质量，危害居民身体健康，雾霾治理刻不容缓。吉林省政府及各地市环保部门已经按年有计划淘汰市内小型燃煤锅炉，存在大量“煤改电”空间。三是吉林省冬季供暖需求与电网调峰之间存在矛盾，新能源消纳问题日益突出。吉林省电源装机容量远大于负荷，冬季受到以热定电约束条件，调峰矛盾突出，因此近年吉林省出现冬季弃风问题，蓄热电锅炉作为可中断负荷，既可调节负荷曲线，缓解调峰压力，又可提升风电消纳能力，或者通过风电供暖方式实现弃风电量与供暖负荷的供需匹配。四是新一轮电力体制改革持续深入，电力市场辅助服务前景广阔。售电市场放开步伐不断加快，我国需求侧管理将从以行政手段为主的有序用电模式向以经济手段为主的需求侧响应模式转变，考虑可中断负荷的需求响应将成为电力辅助服务市场中的主流，电采暖负荷参与电力市场辅助服务具有一定潜力。 [5-7]五是政策环境利好电采暖发展。吉林省能源局、物价局、环保厅等有关部门针对电采暖替代燃煤锅炉等方面出台一系列配套政策，包括电采暖专项电价、电采暖一次建设费用补贴、燃煤锅炉替代补贴等，政策引导对于电采暖迅速推广起到关键作用。

国网吉林省电力有限公司近年来也积极履行社会责任，将“两个替代”（电能替代与清洁能源替代）提升为公司生存与发展的大事来抓，在电采暖等重点领域成效初显。随着电采暖持续推廣与应用，出现了诸如电费过高、取暖效果不及预期等问题，为此本文将介绍吉林省电采暖推广应用情况，分析制约省内电采暖发展主要影响因素，提出针对性措施与建议。

2 吉林省内电采暖发展情况

目前，吉林省内应用的电采暖类型主要分为集中式电采暖系统和分散式电采暖系统，集中式电采暖系统主要为水蓄热式电锅炉供暖系统、固体蓄热式电锅炉供暖系统、电热泵供暖系统（包括水源热泵系统、地源热泵系统、污水源热泵系统以及空气源热泵系统）；分散式电采暖系统主要为发热电缆供暖系统、电热膜供暖系统、发热地板供暖系统、小型落地或壁挂式电暖器（根据发热介质的不同，可分为石英管电暖器、电热丝电暖器、陶瓷加热电暖器、油汀式电暖器、碳纤维电暖器、电热膜电暖器、硅晶电暖器等）。

截至2016年底，吉林省共有电采暖用户达34000多户，长春、吉林、延边、四平、白城地区用户数量均超过5000户，长春、延边与吉林地区电采暖用户数量占全省用户数量比例超过50%。说明目前吉林省电采暖发展具有区域特性，出现区域特性除自然地理条件影响外，地方政策引导、采暖建筑结构、用户环保与节能意识起到重要作用。同时也说明吉林省仍然存在大量潜在电采暖市场可供挖掘。

从采暖设备角度分析，全省电采暖用户中的67.5%用户采用发热电缆、电热膜等分散电采暖，26.61%的用户采用直热或蓄热电锅炉，剩余用户采用水源、地源类热泵设备采暖。结合用户使用范围，可总结出吉林省内不同类型电采暖设备的应用场景。发热电缆主要应用场景为：空间高大的公共建筑、新建居民建筑、商业建筑、企事业单位办公建筑等，特别适合在集中供暖覆盖不到的特殊商业用户建筑，如郊区加油站、滑雪场；电热膜主要应用场景为空间高大的公共建筑、温室大棚等；电暖器无须安装，插电即用，因此广泛应用于各种有用热需求场景，特别适用于用热需求不连续的场所，如学校、企事业单位等；蓄热电锅炉应用范围很广，可以满足各类供暖、热水、烘干、热源配套等需求，但对安装场地有一定要求；热泵系统不仅可用于冬季采暖，还可用于夏季制冷，同时还能用于生活热水供应，可应用于宾馆、商场、办公楼和新建大型居民小区的冬季电采暖，但对地下资源有一定的要求和约束。

3 经济性分析

根据吉林省典型案例，综合分析采用不同类型电采暖系统的经济性，经济性分析考虑初期投资（包括设备、安装、运费、土建等）、运行成本（包括运行费用、设备折旧费、维护费用等）两大项，具体如下表所示。

综合设备初投资与运行费用两方面，居民不适于采用锅炉和热泵系统供暖。一是由于居民建筑的集中供暖配套费由开发商出资，对于居民而言电采暖投资属于一项额外的支出，即使在集中供暖无法覆盖地区，锅炉和热泵系统单位面积初投资较高，居民用户难以承受，项目建设后运维管理问题也难以解决；二是居民冬季取暖温度要求高，蓄热锅炉及直热锅炉运行费用将远高于其他采暖方式。因此推荐居民用户采用发热电缆、电热膜、环流散热器等分散式电采暖设备。

对于非居民用户而言，初投资方面由于集中供暖每平方米不高于50元入网建设费，电采暖设备投资具有一定的优势；运行费用方面，除去直热式电锅炉运行费用高于集中供暖费用外，其他电采暖方式仍具有一定价格优势。

以上相关结论是基于一般情况而言，几种特定因素无法进行考虑：一是未考虑电网增容改造费用，若因电采暖而发生用户电网改造费用，则经济性将低于燃气与集中供暖；二是未考虑用户的行为节能意识，行为节能将直接影响项目是否具备实施条件；三是未考虑建筑节能水平，表中各数据均按建筑节能水平65%以上进行考虑，若非节能建筑，设备投资将提升10%左右，运行费用将提升30%左右。

4 影响因素分析

根据市场调查分析数据，目前限制省内电采暖发展的主要有以下三方面因素。

（1）非节能建筑电采暖运行费用高。电采暖运行费用与建筑节能保温水平密切相关，吉林省老旧建筑节能保温水平不高，平均建筑耗热量指标超过30W/m2，个别老建筑甚至达到50W/m2，非节能建筑电采暖仅电费一项就已经高于城市集中供热价格，运行费用较高。

（2）蓄热式电锅炉、热泵设备投资大。传统集中供暖投资较少，用户只需承担室内暖氣设备及初装费用，而电采暖需另行投资，蓄热式电锅炉设备、地源热泵设备一次性投资高于城市集中供暖，并且蓄热式电锅炉、热泵等电采暖设备需要专业人员运维，不如传统集中供暖方便。

（3）电网企业投资大、收益差。推广电采暖需要供电企业投入大量资金改造配电网和变电设施，而电采暖使用具有季节性，电采暖设备年利用小时数在600～1100小时，利用率仅为7%～12%，导致电力设备非采暖期长期闲置，并产生线路和变压器轻载损耗。同时，根据目前吉林省蓄热电采暖专项电价，蓄热式电采暖用户的实际平均用电单价低于供电企业平均购电成本，随着电采暖不断推广应用，电网企业亏损将越加明显。

5 推广应用策略研究

（1）优先推广学校、企事业单位采用蓄热电锅炉系统、热泵系统、硅晶电暖器进行供暖；对于学校、企事业单位等经济效益好的电采暖项目可由社会资本以合同能源管理方式投资建设。[8-9]

（2）积极宣传电采暖优势，深入推广大型商业综合体采用蓄热式电锅炉系统进行供暖，可考虑联合投资建设方式。[10]

（3）全面推广工业厂房、车库等空间高大的公共建筑采用发热电缆等辐射供暖系统或壁挂硅晶电暖器进行供暖。

（4）利用固体蓄热锅炉的热油、热水、热空气和蒸汽等多种形态的能量输出优势，深入研究固体蓄热电锅炉的多种应用场景，积极开展东北粮食基地应用固体蓄热系统热风烘干项目的可行性研究。

（5）对居民小区试点推广电采暖。新建小区可推广发热电缆、电热膜等分散电采暖设备；“煤改电”居民小区在完成暖房子改造后可试点推广蓄热电锅炉系统，建议由政府部门成立运维单位，负责居民小区的供热经营管理。

（6）在目前吉林省政策环境下，可考虑建立电采暖、储能等可中断负荷的集成平台，将1万千瓦以下电采暖负荷集成参与到东北电力辅助服务市场中来，进一步降低电采暖运行成本。在未来电力市场放开情况下，应充分考虑电采暖、储能用户与风电场直购电交易及电力市场辅助服务交易，这将有效降低弃风电量，减少电采暖运行费用，实现源—网—荷的联动互补。[11]

6 可中断负荷集成平台构想

可中断负荷集成平台应集合电采暖、储能等可中断负荷，联合参与电力需求侧响应或电力市场辅助服务。

可中断负荷集成平台采用基于云平台系统架构，即集成平台基于云平台开发，运行在云平台之上。在云端部署时可中断负荷集成平台的系统主体位于云平台内，在负荷端安装的监控终端通过公网接入云平台，云端部署时用户本地无须架设服务器等硬件设备，系统托管在云端，由云平台服务商辅助系统维护，用户只需使用系统即可。平台上行接入省级电网公司通用数据接口，下行接入电采暖、储能等可中断设备。在下行端，可进行控制策略研究，实现对终端负荷的远程控制。平台整体架构具体如下图所示。

可中断负荷集成平台整体架构

7 结 论

吉林省冬季漫长，供暖期长达170天左右，且存在大量燃煤锅炉，供暖需求十分巨大。在能源结构转型、环境保护与污染治理的现实要求下，清洁供暖已经成为不可阻挡的发展方向。

根据吉林省电采暖推广应用情况分析，目前仍存在一些制约其发展的影响因素。文章在全面梳理吉林省电采暖应用情况的基础上，探索寻找不同类型电采暖的适宜应用场景，并通过经济性分析的方法研究适宜的电采暖推广应用策略。特别在新一轮电力体制改革的背景下，考虑充分利用电采暖负荷自身的特性与优势，提出了可中断负荷集成参与电力需求侧响应或电力辅助服务市场的概念，并给出了集成平台的整体架构，为下一步开展负荷集成平台的研发与应用工作提供了技术基础。

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