分散电采暖在天津地区的应用分析

张 剑，吴 亮，袁新润，项添春

（1.国网天津市电力公司，天津 300000；2.国网天津节能服务有限公司，天津 300384）

分散电采暖替代传统燃煤锅炉供热，作为电能清洁应用的重要方式之一，已经在北欧、韩国、日本有50多年应用历史，在北京、河北、天津、黑龙江等北方供暖地区也有广泛应用。据统计，截止到2014年底，天津市共有分散电采暖用户2 600多户，涵盖新建居民住宅小区、学校、企事业单位、城市老旧楼区改造等应用场合。2015年，“推广电能替代工程、启动以电供热试点”列入天津市《政府工作报告》，以电供热上升为市政府重点任务。天津市政府成立电采暖推广指挥部，从机构、规划、价格、补贴等方面全方位支持实施电采暖。天津电采暖推广进入政府主导的系统推进阶段。据调研，天津市每年预计新增供热面积约3 000万m2，其中供热管网不能覆盖的约占30%，达900万m2，给电采暖推广提供了广阔空间。

以往对电采暖的经济性分析主要侧重于理论测算，分析电采暖的建设和运行成本［1］、与集中供暖方式进行对比论证［2］、从耗能角度测算电采暖的单位用热价格［3，4］，确定电采暖的可行性。文献［5］研究价格策略对电采暖用电市场开发与推广的影响。本文在此基础上，通过调研天津地区节能住宅建筑、公共建筑、以及非节能建筑等场合分散电采暖技术的实际应用，了解并分析供电配置和运行经济性，给分散电采暖技术进一步推广提供参考。

1 分散电采暖技术介绍

分户电采暖是将电能转化为热能辐射放热，主要媒介有电热膜、碳晶板、发热电缆、蓄能式电暖器等，安装在墙面、地板或天棚位置。具有节水、节地，分室分时控制，实施行为节能的优点，可广泛应用于居民住宅、学校、医院、办公楼、写字楼、宾馆酒店、商场超市、工厂车间等各类建筑。

1.1 电热膜

电热膜是通电工作时将电能转化为热能，并将热能主要以辐射形式向外传递的一种薄膜。它的发热体由特制油墨及稀有元素组成的碳浆料印刷在基膜上形成。电热膜外加防水绝缘材料以及PVC封套等形成可施工成品，具有热效率高、防水防潮、使用寿命长等优点［6，7］。电热膜采暖系统由电热膜、T型电缆、膜片温感器、温控器等组成，如图1。

图1 电热膜采暖系统构造图

1.2 发热电缆

发热电缆通电后电缆发热，并在40～65℃的温度区间运行，埋在填充层内的发热电缆，将热能通过热传导方式，以8～13 μm远红外辐射方式向室内空间传递热量［8］。发热电缆采暖系统主要由发热电缆、温感器、温控器、绝热层等组成，如图2。

图2 发热电缆采暖系统构造图

1.3 碳晶电热板

碳晶电热板是碳纤维改性后进行球磨处理制成碳素颗粒与高分子树脂材料以特殊工艺合成的发热材料，在电场的作用下，发热体中的碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递。分为高温碳晶板和低温碳晶板2种，如图3和图4。高温碳晶板的发热体表面温度可达180℃以上；低温碳晶板的发热体一般加热到70～80℃。碳晶板可以采用单体控制和集中控制2种方式。

图3 高温碳晶板

图4 低温碳晶画

1.4 蓄能式电暖器

蓄能式电暖器利用低谷电通过电加热管将储热体加热高温储热，风机吹出热量实现供热，具有占地面积小、自动控制等优点，主要由加热元件、蓄能砖、保温材料、温控器、调节钮以及排气孔组成，如图5［9］。适合老旧楼区住户散煤供热改电采暖。

图5 蓄能式电暖器构造图

2 分散电采暖应用分析

2.1 天津河西区某居民小区电热膜采暖

小区建于2001年，共5栋6层高砖楼建筑，户均面积约99.68 m2。当年被市供热办作为天津市节能住宅实施电热膜采暖示范工程，小区275户全部敷设了电热膜，由开发商随主体工程同步建设。小区由6台配电变压器供应生活和电采暖用电，总容量为2 760 kVA，容量100 W/m2。近3年冬季变压器负载最高为31.55%，夏季为19.43%。

电采暖与生活用电分别用一块电能表计量。每个房间均有温度控制器，用户可以调整各房间温度和电热膜运行时间，以减少采暖电费。根据调研得到的176户有效样本进行分析，2013—2014年采暖季每户电采暖电量分布如图6。户均采暖电量1 971.56 kWh，户均采暖电费1 005.50元（采暖期执行居民合表电价0.51元/kWh），折合10.09元/m2；采暖电量最高的是一户顶楼跃层，面积132.74 m2，采暖电量为6 404.86 kWh，采暖电费为3 266.48元，折合24.61元/m2。参照天津峰谷时段划分分析样本用户电采暖用电峰谷情况，峰电、平电、谷电占比相差不大，如表1。

图6 2013—2014年采暖季样本内每户电采暖电量散点图

表1 2013—2014年采暖季样本用户电采暖总电量峰谷分析

2.2 静海县某中学电热膜采暖

该中学建筑面积3.9万m2，电热膜采暖随主体工程同期建设，于2014年11月建成投运。共配置4台630 kVA变压器，其中3台630 kVA为电热膜采暖用，非采暖季报停，电采暖供电配置容量折合48.5 W/m2，变压器负载率最高为62.13%。

目前有综合楼、教学楼、实验楼、宿舍楼、餐厅5栋楼电热膜投入运行，涉及供热面积21 897 m2。中小学校电价执行0.505元/kWh。实测66天（2014年11月15日—2015年1月20日）电热膜运行情况。餐厅二楼和实验楼全天设置防冻供暖温度为5℃，其余楼宇全天设置采暖温度16～20℃。5栋楼电热膜运行66天用电量422 648 kWh，平均每天每平方米采暖电量0.29 kWh，学校一个采暖季约100天，电热膜采暖费为14.65元/m2。参照天津峰谷时段划分分析该中学电采暖用电峰谷情况，峰电、平电、谷电的占比分别为34.59%、30.51%、34.89%。

2.3 滨海新区某居民小区发热电缆采暖

该小区建于2004年，为一梯2户、一梯3户，12层建筑，户均面积约117 m2。小区共有754户铺设了发热电缆，由开发商随主体工程同步建设，建设时供电容量100 W/m2（含居民生活用电）。

住户通过房间内温度控制器，自由调整各房间温度和发热电缆运行时间。根据调研得到的595户有效样本进行分析，户均采暖电量3 865.84 kWh，户均采暖电费1 971.58元（采暖期执行居民合表电价0.51元/kWh），折合16.85元/m2；采暖电量最高的是一户底楼用户，面积111.9m2，采暖电量为11929.45kWh，采暖电费为6 084.02元，折合54.37元/m2。参照天津峰谷时段划分分析该小区样本用户电采暖用电峰谷情况，峰电、平电、谷电的占比分别为38.56%、31.33%、30.11%。

2.4 和平区某老旧楼区蓄能式电暖器采暖

该老旧楼区蓄能式电暖器采暖改造工程是天津市政府针对中心城区家用散煤治理的重点示范工程。试点范围包括5层楼、平房和回字楼3种楼型，建筑面积2 821.93 m2。由于地处文物保护区，没有空间敷设供热管道，一直未纳入集中供暖，冬季靠小煤炉的方式取暖，改造后住户除厨房和卫生间外每个房间均安装1台固体蓄热式电暖器进行取暖，于2015年2月投入运行。选取有效样本户84户，涉及供热面积1 680.33 m2，户均面积约20 m2。供电容量按200 W/m2，单独布线，只用于冬季采暖，非采暖季关停。

采暖期执行试点分时电价：当年11月15日至第二年 3 月 15 日，每晚 21：00～次日 6：00 为低谷时段，实行低谷电价0.3元/kWh，其余时段电价为0.49元/kWh。

蓄热式电暖器在21：00～次日6：00启动蓄热，其余时间保持散热状态。根据2015年2月11日至3月15日实际运行来看，有效样本84户电采暖总电量30 113.14 kWh，其中谷段电量24 781.44 kWh，占比82.29%。按现行电采暖居民合表电价0.51元/kWh计算，一个采暖季平均采暖电费折算为33.23元/m2。3类建筑采暖用电情况如表2，保温最差的回字楼电采暖费用最高。

表2 3类建筑电采暖电量及费用分析

3 结论

根据现有材料，经过上述分析，可以看出：

（1）整体来看，居民小区、学校等采用分散电采暖供暖在经济上是可行的。对于居民小区来说，每采暖季采暖电费折合17元/m2以下，低于市政供热居民收费标准25元/m2；对于学校来说，属于不连续负荷需求用户，每采暖季采暖电费仅为14.65元/m2，远低于市政供热公建收费标准40元/m2；对于城市中心区的老旧建筑采用电采暖，需要给予用户适当补贴。

（2）分散电采暖费用与建筑保温、用户使用时长密切相关，建筑节能保温好的建筑，电采暖费用就低。对于非24 h采暖需求的用户，分散电采暖更经济，尤其是可以通过分散电采暖的自动控制功能，促使用户行为节能，最大降低采暖费用。

（3）从调研的案例来看，电采暖居民小区供电配置容量大多为100 W/m2（含生活用电），负载率均低于40%。在后续进一步推广应用时，应适当考虑经济性，减少供电配置容量。

（4）在现行电采暖居民合表未分时电价下，峰、平、谷电量比约为1∶1∶1。建议出台电采暖峰谷分时电价，鼓励用户利用谷电降低运行费用，进一步提高电网整体负荷率。但峰谷时段划分应适当考虑电采暖用户的使用习惯，谷时段适当提前。

［1］ 何希庆，王周选，李晓江，等.电采暖水源热泵等采暖系统的运行效果分析［J］.电力需求侧管理，2012，14（3）：28-32．

［2］ 张晓非，胡纯杰，蒋南波.电能取暖方式替代集中供热方式的探讨［J］.科技情报开发与经济，2003（6）：84-85．

［3］ 杜京武，张连华，鞠胤宏.高寒地区电采暖供热技术需求［J］.电力需求侧管理，2002，4（3）：15-17．

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［6］ 王佐民.低温辐射电热膜供暖的分析［J］.能源研究与信息，2004，20（2）：99-102．

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（本栏责任编辑徐文红 孙 晶）