我國(guó)北方廣大城鎮(zhèn)地區(qū)采暖季采用分散燃煤小鍋爐、小火爐采暖，造成嚴(yán)重的冬季空氣污染，另一方面，這些地區(qū)的可再生能源卻由于消納不足，面臨著嚴(yán)重的“棄風(fēng)棄光問(wèn)題”，因此利用可再生能源開(kāi)展北方地區(qū)電儲(chǔ)熱供暖具有重要的意義。

　　

　　北方地區(qū)能否順利推廣電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目，電采暖項(xiàng)目能否被供熱市場(chǎng)接受，最關(guān)鍵的問(wèn)題就是電儲(chǔ)熱采暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，本文從電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的投資成本，運(yùn)行費(fèi)用入手，針對(duì)當(dāng)前的電價(jià)政策，供熱價(jià)格，分析電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性和存在的問(wèn)題，并給出促進(jìn)電儲(chǔ)熱供暖發(fā)展的建議。

　　

　　2、電儲(chǔ)熱技術(shù)

　　

　　電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目是利用電網(wǎng)中的過(guò)?？稍偕茉?，或低谷電價(jià)時(shí)的電能，通過(guò)電加熱設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱設(shè)備中，當(dāng)需要對(duì)外供熱時(shí)，將存儲(chǔ)的熱能通過(guò)換熱器釋放，轉(zhuǎn)化為熱風(fēng)、熱水、蒸汽等形式對(duì)外輸出，可滿足民用供暖需求，也能夠滿足工業(yè)用熱，如下圖1所示。

　　

　　圖：電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目示意圖

　　

　　根據(jù)儲(chǔ)熱設(shè)備的載熱材料不同，儲(chǔ)熱技術(shù)主要可分為水儲(chǔ)熱，固體儲(chǔ)熱和熔鹽儲(chǔ)熱。

　　

　　(1)水儲(chǔ)熱技術(shù)就是將熱能以熱水的形式存儲(chǔ)起來(lái)，根據(jù)存儲(chǔ)熱水的溫度和壓力，水儲(chǔ)熱又可分為常壓儲(chǔ)熱和承壓儲(chǔ)熱;常壓儲(chǔ)熱的溫度利用范圍一般在35℃~85℃，特點(diǎn)是儲(chǔ)熱設(shè)備投資成本低，無(wú)需換熱設(shè)備，適用于對(duì)供熱溫度要求不高的民用采暖領(lǐng)域，缺點(diǎn)是儲(chǔ)能密度小，占地面積大;承壓水儲(chǔ)熱的溫度一般在120℃~150℃，優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能密度提高，可對(duì)外提供蒸汽供熱，主要問(wèn)題是需要承壓容器，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備成本較高。下圖2是丹麥Avedøre熱電廠用于滿足地區(qū)供熱的熱水儲(chǔ)能罐，容積為2x24,000m3，儲(chǔ)熱溫度為120℃，熱水壓力10bar。

　　

　
圖：丹麥Avedøre熱電廠的承壓熱水儲(chǔ)能罐

　　

　　(2)固體儲(chǔ)熱一般采用金屬氧化物作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，如高密度鐵鎂金屬氧化物材料，儲(chǔ)熱溫度最高可達(dá)800℃，利用空氣作為換熱介質(zhì)，由變頻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)空氣進(jìn)行熱量循環(huán)和交換，固體儲(chǔ)熱示意圖如圖3所示。固體儲(chǔ)熱溫度高，儲(chǔ)能密度較大，對(duì)外輸出熱能的形式多樣，既可以提供最高溫度400℃的熱風(fēng)，也能夠提供300℃以下的熱油，還可以提供高溫蒸汽和熱水，因此能夠滿足工業(yè)和民用多個(gè)領(lǐng)域的用熱需求。

　　

　　圖：固體儲(chǔ)熱裝置

　　

　　(3)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，將電能轉(zhuǎn)化為高溫熔融態(tài)無(wú)機(jī)鹽類的顯式熱能，也就是通過(guò)電加熱器將廉價(jià)電能轉(zhuǎn)化為熱能，使熔鹽溫度升高，存儲(chǔ)在高溫熔鹽罐中;當(dāng)需要對(duì)外供給熱能時(shí)，高溫熔鹽在換熱器內(nèi)釋放存儲(chǔ)的熱量，溫度降低后的熔鹽存入低溫熔鹽罐，如圖4所示。熔鹽儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱介質(zhì)和傳熱介質(zhì)一般為硝酸鹽混合物，如太陽(yáng)光熱發(fā)電中常用的“太陽(yáng)鹽”，硝酸鈉和硝酸鉀混合物，或者其他低熔點(diǎn)鹽類，具有無(wú)蒸發(fā)壓力，腐蝕性小，比熱容大，熱化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。熔鹽儲(chǔ)熱具有工作溫度范圍寬，儲(chǔ)能密度大，能夠產(chǎn)生高溫高壓蒸汽的優(yōu)點(diǎn)，適用于火電廠靈活性改造的熱能存儲(chǔ)，工業(yè)園區(qū)熱能綜合利用，工業(yè)用熱和大規(guī)模民用集中供暖等領(lǐng)域。
 

 

圖：雙罐式熔鹽儲(chǔ)熱設(shè)備

　　

　　水儲(chǔ)熱、固體儲(chǔ)熱和熔鹽儲(chǔ)熱這3種儲(chǔ)熱技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域可列表1如下所示：

　　

　　

表：各種儲(chǔ)熱技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比表

　　

　　3、電儲(chǔ)熱采暖項(xiàng)目投資分析

　　

　　一般來(lái)說(shuō)，供暖項(xiàng)目的投資成本取決于采暖建筑的供暖能耗水平，越節(jié)能的建筑需要供暖能耗越少，相應(yīng)配置的供熱容量越小，供暖項(xiàng)目的投資成本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用越低。以北京地區(qū)供熱面積為50000m2的住宅建筑冬季采暖設(shè)計(jì)為例，按照國(guó)家“民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)(GB/T51161-2016)”的采暖指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值，分別估算固體儲(chǔ)熱電供暖項(xiàng)目的投資成本和經(jīng)營(yíng)成本。

　　

　　3.1投資成本估算

　　

　　按照“嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ26-2010)”和“民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ26-95)”確定的采暖技術(shù)參數(shù)作為采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)的引導(dǎo)值和約束值，如下表2所示，循環(huán)水泵的耗電輸熱比忽略不計(jì)。

　　

　　
 

表：采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)的約束值和引導(dǎo)值對(duì)比表

　　

　　

根據(jù)上述公式，按照8小時(shí)電儲(chǔ)熱，24小時(shí)供熱，分別計(jì)算采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的設(shè)備供熱負(fù)荷和儲(chǔ)熱容量等參數(shù)用于計(jì)算供熱設(shè)備投資。

　　

　　除了電儲(chǔ)熱設(shè)備及其安裝工程外，供暖項(xiàng)目的投資費(fèi)用還包括水循環(huán)系統(tǒng)，電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)等設(shè)備的采購(gòu)和安裝，另外，還需要建設(shè)管理費(fèi)用和設(shè)計(jì)費(fèi)用等，供熱項(xiàng)目工程總投資按照單位千瓦投資800元/KW估算，如下表3所示。

　　

　　
 

表：采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的工程參數(shù)表

　　

　　3.2經(jīng)營(yíng)成本估算

　　

　　電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)營(yíng)成本主要包括供熱購(gòu)電成本，用水費(fèi)用，設(shè)備修理費(fèi)，職工薪酬和其他費(fèi)用。

　　

　　(1)購(gòu)電成本

　　

　　供熱項(xiàng)目的電費(fèi)支出是項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)成本的主要內(nèi)容，由于項(xiàng)目的運(yùn)行方式為谷電時(shí)段存儲(chǔ)熱能，平電和峰電時(shí)段輸出熱能，因此具有移峰填谷，不增加供電容量，運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。水循環(huán)系統(tǒng)的水泵電能消耗暫時(shí)忽略不計(jì)。

　　

　　這里根據(jù)國(guó)家“民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)(GB/T51161-2016)”的采暖耗熱量指標(biāo)的約束值和引導(dǎo)值進(jìn)行電量消耗估算。

　　

　　根據(jù)上述公式，分別計(jì)算采暖耗熱量指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的電儲(chǔ)熱項(xiàng)目的耗電量，結(jié)果如下表4所示。

　　

圖：采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的耗電量對(duì)比表

　　

　　(2)用水費(fèi)用

　　

　　參考其他供熱項(xiàng)目的用水費(fèi)用情況，估算本供熱項(xiàng)目水費(fèi)支出1.5萬(wàn)元。

　　

　　(3)設(shè)備維修費(fèi)

　　

　　參照項(xiàng)目固定資產(chǎn)原值的1%進(jìn)行估算。

　　

　　(4)職工薪酬

　　

　　項(xiàng)目定員2人，年工資4.8萬(wàn)元，福利費(fèi)、勞保統(tǒng)籌、住房基金等合計(jì)為年工資總額的70%計(jì)算，職工薪酬支出為16.32萬(wàn)元。

　　

　　4、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

　　

　　電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)計(jì)算期為20年，項(xiàng)目當(dāng)年建成投產(chǎn)，當(dāng)年投入運(yùn)營(yíng)，其中工程建設(shè)期為0.5年，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期為20年。項(xiàng)目資金全部為自有資金，暫不考慮銀行貸款。

　　

　　供熱項(xiàng)目收入按照北京地區(qū)的一般民用供暖價(jià)格24元/m2計(jì)取，年供熱收入為120萬(wàn)元。

　　

　　電價(jià)方面，按照北京地區(qū)民用低谷電價(jià)格0.3元/KWh進(jìn)行供熱電費(fèi)測(cè)算。

　　

　　供熱項(xiàng)目補(bǔ)貼方面，按照北京地區(qū)《2017年農(nóng)村地區(qū)冬季清潔取暖工作實(shí)施方案》，北京市區(qū)兩級(jí)財(cái)政對(duì)供熱項(xiàng)目按照設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用的2/3進(jìn)行補(bǔ)貼。

　　

　　稅金方面，所得稅按照利潤(rùn)總額的25%計(jì)取;增值稅免征。

　　

　　供熱項(xiàng)目的固定資產(chǎn)折舊期20年，殘值率5%，綜合折舊率則為4.75%，項(xiàng)目總成本費(fèi)用見(jiàn)下表5。

　　

　
 

　圖：采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的總成本費(fèi)用對(duì)比表

　　

　　從上表可以看出：

　　

　　(1)在電價(jià)為0.3元/KWh的條件下，當(dāng)供熱項(xiàng)目熱負(fù)荷設(shè)計(jì)采用采暖熱指標(biāo)約束值時(shí)，供熱能耗較大，耗電量較多，購(gòu)電成本較重，造成項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)成本支出高于供熱收入，入不敷出，項(xiàng)目不具備經(jīng)濟(jì)可行性。

　　

　　(2)在電價(jià)同樣為0.3元/KWh的條件下，當(dāng)供熱項(xiàng)目熱負(fù)荷設(shè)計(jì)采用采暖熱指標(biāo)引導(dǎo)值時(shí)，供熱能耗大幅降低，電能消費(fèi)大幅減小，電費(fèi)支出減少，經(jīng)過(guò)計(jì)算，項(xiàng)目補(bǔ)貼后的稅后項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率IRR為9.04%，以基準(zhǔn)收益率8%計(jì)算項(xiàng)目稅后凈現(xiàn)值NPV為16.25萬(wàn)元，該項(xiàng)目具備經(jīng)濟(jì)可行性。

　　

　　以上分析可以得出建筑保溫能耗狀況對(duì)供熱項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性有很大影響，建筑保溫能耗越小，電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性越好。

　　

　　5、結(jié)論與建議

　　

　　北方地區(qū)采用電儲(chǔ)熱供暖方式一方面可以減少分散式燃煤低效供暖，減少空氣污染，另一方面可以利用電儲(chǔ)熱優(yōu)勢(shì)，大幅提高可再生能源的就地消納水平，有利于減少“棄風(fēng)棄光”。

　　

　　但與此同時(shí)，還需要注意，與燃煤供暖相比，采用電儲(chǔ)熱供暖還存在一次投資相對(duì)較大的問(wèn)題;另外，在當(dāng)前電價(jià)體制下，電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)營(yíng)成本過(guò)大，不利于電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的市場(chǎng)化推廣。

　　

　　當(dāng)前，國(guó)家能源局正在編制《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017-2020年)》，規(guī)劃將配套制定資金支持、價(jià)格機(jī)制、電力直接交易、能源供應(yīng)保障、體制機(jī)制改革等多方面的支持保障措施推進(jìn)北方地區(qū)清潔供暖。為此，結(jié)合本文的電儲(chǔ)熱項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)論，提出如下建議：

　　

　　(1)政府財(cái)政對(duì)電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目進(jìn)行投資補(bǔ)貼，以降低項(xiàng)目投資成本，減少供熱項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)壓力。

　　

　　(2)對(duì)擬開(kāi)展電儲(chǔ)熱供暖改造的住宅建筑進(jìn)行供暖節(jié)能改造，降低建筑物供暖能耗，減小電能消耗和電費(fèi)支出，提高供熱項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性。

　　

　　(3)供熱項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于電價(jià)，因此，建議制定優(yōu)惠的供暖電價(jià)政策，或者利用市場(chǎng)手段，結(jié)合可再生能源消納，降低供熱電價(jià)，保障供熱項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)潛力。

　　

　　(4)供熱項(xiàng)目的能耗管理水平也非常重要，建議積極利用技術(shù)創(chuàng)新，采用信息化技術(shù)，開(kāi)展供熱能耗精細(xì)化管理，不斷降低供熱能耗水平，增加電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　

　　（作者系江蘇中科智儲(chǔ)科技有限公司 張勇 馬駿）