电蓄热热水供应系统经济运行分析

电蓄热热水供应系统经济运行分析随着经济的发展国家对城市环保工作越来越重视，为了减少对城市的污染，对一些小型燃煤锅炉制定了一些制度，并且推广使用节省能源、减少污染的锅炉。而且随着我国电力需求量逐年增大，电力工业迅速发展，电网的高峰负荷增长很快，电网负荷率逐年下降，峰谷差逐年拉大。据统计:上海全年平均每天都有260~400万kW的低谷电有待利用【1】。全国平均峰谷差率一般在35%，有的达到40%，造成一些机组仅在用电高峰期运行，形成了发电资源的闲置。而在电网低谷时，又要停掉很多机组，造成机组频繁启停，这样不仅增加了能耗，而且影响机组寿命，是很不经济的运行方式【2】。因此在用能的观点上，电力公司将高峰需求尽可能地抑制到最低或把高峰需求引导到低谷去用，各地实施了低谷用电优惠政策。而蓄热式电锅炉可以在用电低谷时将电能转换成热能，并将热能传递给介质储存起来，在用电高峰时再把热能有序地释放出来【3】。可以达到移峰添谷，节约电费的目的，是一个非常有应用前景的热水供应技术。1．错峰用电的作用及意义1.1什么是错峰用电错峰用电是指根据电网负荷周期波动特性，通过行政、技术、经济等手段将电网用电高峰时期的部分负荷转移到用电低谷时期，从而减少电网的峰、谷负荷落差，均衡电网负荷，提高发供电设备的利用率，优化资源的配置,提高电网的经济性和安全性【4】。1.2错峰用电的作用与意义一是降低了高峰用电负荷，保障电网在高峰时期的安全运行；二是通过错峰用电将高峰负荷部分转移到低谷时期；将周期性波动的电网负荷变得更为均衡，有利于提高发供电设备的利用率，减少发供电设备的建设投入，优化了电力资源的配置；三是通过错峰用电，优化了电力资源配置，将提高电力供应整体的效率与效益，节约了能源，最终将降低用电成本，对客户对社会经济发展都具有重大意义【4】。2.电蓄热技术发展的必要性2.1电网峰谷差大要求用电侧采用调峰措施随着国民经济宏观调控政策的落实和电力体制改革和电源建设步伐的加快，国内电力供应紧缺问题基本得到解决。但同时造成我国电网峰谷差值日益增大，峰谷比不断下调，调峰能力不足。我国的峰谷比一般为10：0.7，美国的峰谷比为1：0.25，日本、德国、英国、法国和俄罗斯的峰谷比分别为:1：0.4，1：0.2，1：0.35，1：0.35和1：0.52，一般发展中国家的峰谷比是1：0.63，由此可见，我们面临的调峰任务和压力日趋严峻【5】。为确保电网的安全、稳定、经济运行，发电侧必须采取调峰措施：水、火电机组调峰运行，建立抽水蓄能、燃气发电等调峰电厂。而发电侧调峰能力是有限的，且是以牺牲机组寿命、能源利用率、高投资等为代价的。为了做到资源的合理配置，用电侧也必须采取调峰措施，进行削峰填谷。目前在政策上实行了峰谷电价差，峰谷电价差为3倍左右，并随着峰谷比不断下调，峰谷电价差将逐步拉开到5～7倍【5】。2.2环境污染严重要求使用清洁的能源我国城市的能源使用仍然以燃煤、燃油为主,造成严重的环境污染,空气中悬浮颗粒物、CO,XNO,2SO,2CO等含量均严重超标,产生大量有害气体和悬浮颗粒，像最近北京等各大中城市出现雾霾、PM2.5过高等现象都有极大关联，给人民身体健康和植物生长造成极大的危害。为此各大中城市都相继出台解决燃煤污染问题的政策，逐步禁止使用燃煤锅炉和民用煤炉，北京市政府就明文规定“二环线以内新建大楼不准建造燃煤锅炉”。2.3电蓄热技术是解决电网峰谷差大和环保问题的有效措施为了解决这些问题，从70年代起，各国相继开发电蓄热技术。电力蓄能技术是应用蓄冷空调、蓄热式电锅炉等设备，利用低谷廉价电力蓄冷或蓄热,供需要时使用。该技术可平衡低谷电网峰谷差负荷,提高用电效率，减少环境污染，是一种既有社会效益，又有经济效益的节能新技术【5】。我国自90年代初也开始引进和研制电力蓄能技术，取得了一定的成果与经验，已具备进一步推广应用条件。3.电蓄热热水供应系统的组成和特点3.1电蓄热热水供应系统的组成电蓄热热水供应系统主要包括电锅炉，蓄热水箱（或蒸汽储热器），热交换器，热源系统循环水泵，分水器，回水器和定压装备等设备，其系统的热交换可分为两部分，即一次循环系统和二次循环系统。其热力系统图见图1。热用户分水器采暖采暖回水蓄热水箱回水器过滤器电热锅路循环水泵电缆线控制柜膨胀水箱来自水处理器蓄热状态图1电蓄热热水供应系统图而蓄热式电锅炉，就是在电热锅炉的基础上加装蓄热水箱或蒸汽蓄热器组成一个热能交换、储存系统，通过强制循环或自然循环，将电热锅炉内的热水循环到蓄热水箱或蒸汽蓄热器，使蓄热水箱或蒸汽蓄热器中的水变为热水，完成热能的储存。【6】所以电蓄热热水供应系统也可以说是由蓄热式电锅炉，热交换器，热源系统循环水泵，分水器，回水器和定压设备组成的。3.2电蓄热热水供应系统的特点1）利用电网低谷电，既可为用户节省电费开支，又对电网起到了移峰填谷的作用；2）自动化程度高，启停调节方便，运行安全可靠；3）热效率高；4）结构简单紧凑，占地面积小，节省基建投资和安装费用；5）无烟尘、无噪声、无污染，保护环境，造福人类；6）适用范围广，可满足各种环境、条件的要求；7）使用寿命长。4.蓄热式电锅炉经济运行分析蓄热式电锅炉为电蓄热热水供应系统最重要的组成部分，所以本文对电蓄热热水供应系统的经济运行分析主要是对蓄热式电锅炉进行分析。4.1蓄热式电锅炉的技术可行性电加热锅炉和蓄热水箱的保温性能由于采用了高密度加厚型高级岩棉作保温材料，其保温性能良好。有人可能会担心，电加热锅炉用低谷电，每天上午7到8时即停止加热，下午5时以后才用热水，那么热水会不会冷却？陈家骥【7】曾在华西饭店做过可以解决这类担心的试验。实验当时现场测试，蓄热水箱水温上午8：00为66oC，至下午6：00，温度降到63oC，10小时水温降低3oC。并据华西饭店反映，春节大年三十烧好的一箱热水，因春节无旅客住店，直至年初四才有旅客来用水，但水仍是热的，可见电加热锅炉和蓄热水箱保温性能是良好的。此项技术是可行的。4.2蓄热式电锅炉的投资可行性4.2.1初投资费用比较1）电热锅炉的一次性投资费用比燃油锅炉和燃煤锅炉都低，加蓄热装置后，电热锅炉的初投资约增加33%左右；2）燃煤锅炉初投资费用中土建费用所占费用比例比较大，如锅炉房和储备煤场以及附属设备等，而电蓄热系统结构紧凑，占地面积小，节约大量土建费用；3）电热锅炉的一次性投资费用中，供电设施费约占42%，在供电部门进一步优惠的情况下，电热锅路在初装投资费用上的优势既会显示出来【8】。4.2.2运行费用比较1）采用蓄电式电加热方式后，不仅可以在用电高峰期使用低峰电价所加热储存的热水，并且峰谷电价差将随着峰谷比不断下调，峰谷电价差将逐步拉开到5～7倍。这样充分利用谷值电力将大大减少运行费用。2）根据调查，几种电能储存技术的转化效率：抽水储能65%~75%；压缩空气储能65%~75%；水蓄冷90%；电热锅炉95%；电热锅炉在解决峰谷差矛盾时转换效率最高【6】。利用电能的效率最高，则节约电量，相对的减少了运行费用。3）采用蓄电式电加热方式后，可以减少对大气的污染，有益改善城市的环境，并且无需缴纳环保费，而燃煤锅炉需缴纳环保费。4）没有燃料的运输过程和损耗及相关的人工费、运输费、储藏费用和专用的存储场地和设施等问题。例如北京御都友谊大厦装设的蓄热式电锅炉，从夜晚11:00至次日7:00运行，水加热至80oC，供大厦100～200人洗用，全天供应的水温保持在60oC，享受低谷电价0.19元/(kW·h)，8h电费为182.4元，增加低谷用电量960kW·h，同时减少了TSP(飘尘)、2SO、NOx对环境的污染，综合效益显著【9】。4.4蓄热式电锅炉不同蓄热时间下运行方式的经济比较蓄热式电锅炉不同蓄热时间下的运行方式可分为两种：方式一：蓄热式电锅炉全部安排在用电低谷8个小时内运行，平段10个小时和高峰6个小时电锅炉不用电。赵丽娟在《蓄热式电锅炉发展前景及技术经济性分析》【10】中经计算得出总负荷热不变的情况下，蓄热式电锅炉在用电低谷的运行费用与蓄热时间无关，当时间最大等于8小时时，初投资费最低的。所以最佳运行时间是低谷8个小时时间满负荷运行。方式二：蓄热式电锅炉安排在除用电高峰6小时以外的用电谷平时段运行，则蓄热时间为8~18个小时。赵丽娟在《蓄热式电锅炉发展前景及技术经济性分析》【10】中经计算得出总负荷热不变的情况下，蓄热式电锅炉在用电低谷和平段工作时，蓄热时间越长运行费用越大，初投资费用越小。5．电蓄热热水供应系统应用实例应用地点应用时间原使用锅炉类型节省钱数（元）运行方式参考文献南宁市华西饭店1年燃油约5400全谷电【7】某中学游泳馆1年燃油约40万全谷电【1】上海某大酒店1年燃油约80万全谷电【1】上海静安区某综合性大楼1年燃油约14万全谷电【11】常州市金禧园小区1年燃油约16万全谷电【12】1年燃气约17万全谷电【12】上海市浦东某艺术中心1年燃气约62万全谷电【13】6.电蓄热热水供应系统发展前景随着产品性能和自控系统更加完善，蓄热式电热锅炉的运行操作将更加简单方便。由于人们环保意识的增强，对生活和工作环境的要求不断提高，电热锅炉作为环保节能产品越来越被人们所接受，在不久的将来将进入一个快速发展时期。蓄热式电锅炉供热是一种经济效益和社会效益都非常好的供热形式。它不仅能够解决环境污染问题、提高供热质量。而且谷期用电降低了运行成本，提高了电网效率，起到了移峰填谷的作用。并且随着峰谷比不断下调，峰谷电价差将从现在的3倍左右拉开到5~7倍。电蓄热热水供应系统将得到进一步推广。参考文献【1】程志华,陆雯联。蓄热式电热锅炉系统在节能减排工程中的应用案例分析.工业锅炉2009.6.41、42.【2】熊焰，周伟国。上海市应用蓄热电锅炉的技术经济性分析。能源研究与信息2004.20.2.103~108【3】韩凤光，韩雪松，李万友等。电蓄热生活热水系统与燃煤锅炉的经济性分析。黑龙江电力2003.25.4.300~302、305【4】摘自《深圳供电》。错峰用电及意义。农村电气化·2003.9.44【5】刘泽仁。解决电网峰谷差及环保问题的有效手段——电蓄能技术。湖南电力2001.21.5.59、60.【6】徐航，郭华斌。蓄热电锅炉的经济性与应用前景。上海节能2000.9~12【7】陈家骥。蓄热式电加热锅炉的生产和应用。工业锅炉2001.6.24~26【8】张大伟，王豫川。蓄热式电锅炉应用前景初探。宁夏电力2002.1.10~13、23.【9】毕胜。蓄热式电锅炉的应用。华东电力2000.2.45、46.【10】赵丽娟。蓄热式电锅炉发展前景及技术经济性分析。施工技术。2003.23.238、239.【11】王丽慧，吴喜平。电蓄热锅炉在上海地区的应用。上海节能。2006.6.78~82.【12】俞红梅，吴喜平。某商住小区集中供生活热水方案分析。上海节能。2004.6.13~15.【13】虞晴芳，杨子学。某艺术中心电蓄热热水锅炉房设计。上海节能。2009.6.46~49.为什么经济？怎样更经济？