基于供暖期电价政策的分散式电采暖分析

徐庆华, 武光华, 李学军, 胡文东, 杨智龙, 王自姣

1.国家电网河北省电力有限公司 邯郸供电分公司 河北邯郸 056035 2.中国煤炭地质总局 水文地质局 河北邯郸 056000

燃煤污染,尤其散煤污染是导致河北省大气污染严重的重要原因。2016年以来,河北省加强了清洁采暖工作,重点推进了煤改气、煤改电,雾霾得到有效治理。2017年,河北省出台了清洁供电的价格政策,为推进煤改电工作提供了政策支持,电采暖工作也将进一步推广。农村由于居住分散,集中供暖难度较大,分散式电采暖方式将成为农村电采暖的主要方式。

1 河北省供暖期电价政策

2017年10月,河北省发展和改革委员会印发《关于清洁供暖有关价格政策的通知》,在峰谷时段、阶梯电价执行等方面均进一步提出了惠民措施。一是供暖期居民采暖用电谷段时间延长2 h,即谷段20:00至次日8:00,峰段8:00至20:00。二是供暖期阶梯电价全部采用一档标准,即峰段1 kWh电量0.55元,谷段1 kWh电量0.3元[1]。20:00至22:00用电需求较大的时间段执行谷段电价,为推广电采暖提供了政策便利。

2 河北农村居民采暖现状

2.1 农村采暖特点

由于农村经济发展落后于城市,农村家庭的收入普遍偏低,仅靠务农已难以维持家庭的开支[2],因此,很多农民将目光转向了城镇或沿海等经济相对比较发达的地区,把老人和孩子留在户籍地而外出谋生[3]。调查显示,河北省农村居民家庭收入水平参差不齐:大多数家庭有外出务工人员,家庭年收入为1万元～3万元;同时也有收入较高的经营农村民营企业的家庭;还有少部分仅靠种地自给,收入较低的家庭[5]。当前在河北省农村地区冬季供暖期,许多农村家庭的主要居住人员以老人和孩子为主,取暖方式以采暖与炊事分离、燃煤型采暖为主[6]。仅在春节期间,外出就业人员和求学人员返乡,多数家庭采用燃煤取暖和电采暖并用的复合型采暖方式。

2.2 农村采暖与城市集中供暖差异性

城市采用集中供暖,虽然采用分户计费,但大多按照供暖面积计费[7],并未实现分户计量。按供热量计量收费的方式并未推广[8],很多家庭在室内无人情况下一直是持续供热,热量在一定情况下存在浪费。农村家庭一般建筑面积较大,很多房间长期不用,仅在春节等节假日期间使用,因此农村采暖均采用分时间和分区域控制,实现间歇性、灵活性供暖。

3 电采暖方式

电采暖包括电暖器、电锅炉、电热膜、热泵、电墙暖等,各有特点和使用范围。

3.1 空调

随着农村收入的提高及空调价格的降低,加之农村居民生活行为邻居效应的典型特点[9],空调已在河北省农村家庭得到普及,采用空调制热,不用增加取暖设施[10]。

3.2 直热式电暖器

3.2.1 电热油汀取暖器

电热油汀取暖器又称充油取暖器,是近年来流行的一种安全可靠的空间加热器,主要由密封式电热元件、金属加热管、铁散热片、控温元件、电源开关、指示灯等组成。这种取暖器将电热管安装在散热片的腔体内部,在腔体内电热管周围注入导热油。当接通电源后,电热管周围的导热油被加热、升到腔体上部,沿散热管或散热片对流循环,通过腔体壁表面将热量辐射出去,从而加热空间环境。被空气冷却的导热油下降到电热管周围又被加热,开始新的循环。这种取暖器一般都装有双金属温控元件,当油温达到调定温度时,温控元件会自行断开电源[11]。制热功率为1 200～2 200 W,适用面积为15～25 m2,价格在300～600元之间。

3.2.2 碳晶电暖器

碳晶电暖器将取暖、装饰合二为一,可以称作墙暖壁画,还可以将照片作为面板。远红外整体升温3 s速热不干燥,制热功率为1 000 W,价格在300元左右,适用面积10 m2以下。这一电暖器可以装饰墙,美观实用,不占空间,高效制热,节能省电。

3.2.3 踢脚线式电暖器

踢脚线式电暖器利用镍钼合金的加热管加热,铝合金散热片散热,基于空气对流原理,循环对流,快速升温,循环供暖。液晶控制的屏幕可以设置温度,同时显示室内温度。利用温感探头实时监控室内温度,当室内温度达到设置的温度时,设备自动断电。一天设备开机10 h,实际上设备工作的时间只有6 h,产生的电费也就是6 h的电费,特别适合有老人和小孩的家庭,即开即热[12]。

踢脚线式电暖器还可实现智能变频,利用计算机应用程序实现远程控制,有壁挂式和落地式。这一电暖器具有超长出热口,采用空气自然对流设计,铝翘片一体式加热管,通电即热,快速散热,制热功率为2 000～3 200 W,价格在2 000～2 400元之间。

3.2.4 其它直热式电暖器

其它直热式电暖器包括立式多功能暖风机、小太阳取暖器等。电暖器制热功率为1 200～2 000 W。适用面积为10～20 m2。小太阳取暖器采用远红外加热,最大功率为800 W,适用面积10 m2以下。

3.3 蓄热式电暖器

蓄热式电暖器每天在电价谷段通电6～10 h,便可实现全天候24 h取暖。其工作原理如下:将耐高温的电发热元件通电发热,加热特制的高比热容、高密度蓄热材料磁性蓄热砖,再用耐高温、低导热的保温材料将热量储存下来,按照取暖人的意愿调节释放速度,慢慢将储存的热量释放出来。这一电暖器使用时安全、灵活、环保、省电、舒适、静声[13],制热功率为1 600～3 200 W,价格在1 600～2 400元之间。

作为其它供暖设施的补充,可以选择移动式蓄热电暖器,功率较低,制热功率为400～500 W,价格为450元左右,可以在电价谷段充电10 h,然后在白天峰段放热,可持续5～8 h。这一电暖器无需安装,移动自如,不占空间,智能充电,省心省力,可充分利用低谷电。

3.4 电地暖

电地暖主要的特点是零排放、零污染,因为电可以通过温控器控制,实现分室分户分区域电地暖控制,操作方便[14]。

目前电地暖主要有电热膜和电缆式两种。电热膜只适合铺设在地板下面,由于不需要通过水泥层传热,因此升温快,只要0.5 h。电缆式电地暖需要回填水泥,可铺设在地砖下面,电缆需要通过水泥层传热,所以升温慢,但是保温时间长。电地暖采用碳纤维材料,材料环保,无电磁波辐射。电地暖1 m2制热约120 W,每个房间均可单独控制,适合分时分室控制,铺设成本1 m2约240元。电地暖适合新建房屋或改造房屋时使用,使用寿命长达50年。

3.5 电采暖炉

电采暖炉可采用壁挂式电锅炉,功率在6 kW～12 kW之间,设备价格在1 600～2 800元之间,需要再接地暖或暖气片。

3.6 热泵

3.6.1 空气源热泵

空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置,是热泵的一种形式。热泵可以将不能直接利用的低位热能,如空气、土壤、水中所含的热量转换为可以利用的高位热能,从而达到节约部分传统高位热能的目的[15]。空气源热泵系统冷热源合一,不需要设置专门的冷冻机房、锅炉房,机组可任意放置于屋顶或地面,不占用建筑的有效使用面积,施工安装十分简便。空气源热泵无冷却水系统,即无冷却水及相关动力消耗。另外,由于冷却水污染形成的军团菌感染病例已有不少报道,从安全卫生角度考虑,空气源热泵也具有明显的优势。空气源热泵既可以制热,又可以制冷,价格较高。

3.6.2 其它热泵

水源热泵和地源热泵的价格和运行成本均较高,不适合家用。

4 采暖时间和电采暖方案分析

根据河北省农村冬季取暖季节的居住生活特点,农村家庭一般房屋建筑面积较大,房间较多,但是冬季由于中青年外出就业或求学,需要供暖的房间实际较少。以供暖季每户需供暖的房间三间为例,每日23:00至次日6:00基本不供暖,6:00至8:00使用低谷电供暖,8:00至18:00人员的活动范围可能会集中,三个房间内仅留两个房间供暖,18:00至20:00三个房间均使用峰段电供暖,20:00至23:00三个房间均使用谷段电供暖。供暖季节,低谷电价为1 kWh电量0.3元,其余时间电价为1 kWh电量0.55元,因此农村地区不同家庭可根据实际情况,灵活选择供暖方式,既可采用蓄热式电暖器加直热式电暖器,也可采用电地暖加蓄热式电暖器等多种形式的复合型电采暖方式。

5 结束语

随着煤改清洁能源工作的深入推进,各类电采暖设备将在农村地区得到推广和使用,农村地区将逐步实现清洁取暖,空气将更清新,环境将更优美,城乡差别将进一步缩小,由此河北的冬天将变得越来越温暖与绿色。