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利用低谷电发展电热地暖事半功倍一举多得

2009/04/12

 

利用低谷电发展电热地暖事半功倍一举多得

浏览次数:14 日期:2009年4月12日 12:32
 
内容摘要:作者从实施乌鲁木齐蓝天工程的各项措施中,提出了利用低谷电发展电热地暖是事半功倍一举多得之举,应大力推广。调峰是火电厂一大难题,而蓄热式发热电缆低温地板辐射采暖,却可破解这一难题,通过利用低谷电蓄热采暖的调峰填谷作用,提高了电厂负荷的稳定性和系统效率,使电厂、供电和用户都受益,更重要的是减少了燃煤对大气的污染排放。作者通过分析,对电热地采暖在特定条件下的推广做出了充分的肯定。关键词:低谷电 电热地板采暖乌鲁木齐作为古丝绸之路必经之地自古就享有“美丽的牧场”和“开天辟地之门户”的美称。“掀起你的盖头来”一首美丽动听的歌曲引来八方游客云集首府,旅游观光、探幽访古络绎不绝。新疆煤炭资源占全国煤炭储量的四成,仅首府及周边地区就达数千亿吨。丰富的煤炭资源不仅是新疆最重要的经济支柱之一,也是首府能源结构中比例最大且近几年不可改变的能源。煤炭为首府带来温暖、带来光明、带来财富。然而,煤炭也给首府带来污染。随着经济的发展,污染日益加重,尤其在冬天,蓝天难见,污染的大锅盖难掀…… 1995年国家环保总局城考,全国重点城市中空气质量劣于三级的7个城市,乌鲁木齐榜上有名;1998年乌鲁木齐市在全国47个重点城市中空气污染最严重城市和全球十大污染最重城市排位中均列第3位。污染引起了新疆领导人的重视,同年春,中共新疆维吾尔自治区委书记王乐泉提出了“采用倒计时方法,五年内彻底解决乌鲁木齐被烟尘覆盖问题”的要求。首府“蓝天工程”由此启动。为此,每年首府用在环境治理上的投资多达几亿至十几亿元,十年过去了,乌鲁木齐的空气质量怎样了呢?乌鲁木齐蓝天工程要求空气质量好于二级的天数不小于70%的目标始终未能实现。更令人担心的是,乌鲁木齐建筑每年还要增加4、5百万平方米,首府及周边发电装机还在以20%的速度增加,这就意味着采暖面积和冬季用煤也要随之增加。由此可见乌鲁木齐蓝天工程面临还旧和治新的双重压力,真是路漫漫其修远兮!实施蓝天工程的措施固然很多,但笔者在此很想作另类思考和举荐,之所以称之“另类”,是因为笔者所推荐的是用电--传统上被称作二次能源或高级能源--通常是禁止用于采暖的。笔者认为在有条件的范围内--利用低谷电推广发热电缆地板采暖,可以收到事半功倍,一举多得的效果,是实施蓝天工程不可忽视和或缺的举措。作为最清洁的能源“电”,在很长的时间里未能作为采暖的能源名正言顺的参与到冬季采暖中来。究其原因有两个: 1.“电能”是高品位的,而“热能”是低品位的,煤--热是顺势,而煤--电--热是逆行。的确,国家很早就在强制性标准中作出:“不得采用直接电加热的空调设备或系统”来采暖的规定。 2.电采暖运行成本高,老百姓难以承受。难道电能就真的不能作为热源参与到冬季的采暖中,就真的不能进入普通老百姓的家中吗? 笔者看法是:在有条件的情况下不仅可以,而且应该大力推广。(1)2004年12月建设部审查通过的《公共建筑节能设计标准》(以下简称“标准”)中对“蓄热式电采暖”作出了例外,予以准许。乌鲁木齐装机绝大部分是火电,火电最大的问题是调峰填谷问题。调峰稍好的途径是通过水电或抽水蓄能电站。受条件限制乌鲁木齐难以实现。虽然新型机组调峰能力可达60%,但资料证明当发电系统出力降低40%时,其单位电量耗煤要增加24%。这种不得以而为之的办法不仅造成发电效率降低、排污增加,还易损坏锅炉等设备。乌鲁木齐电网最大负荷有140万千瓦,2008年预计突破160万千瓦。通常需调峰填谷的幅度在40%-60%。按50%计,乌鲁木齐大约在70万千瓦左右。 按照(JGJ26-95),乌鲁木齐市地区达标的节能建筑(节能50%)耗热量,理论指标为21.8W/m2,如利用夜间8小时的低谷电进行蓄热,再增加7%的安全系数,单位面积热负荷要达到70W/m2,按此推算,利用低谷的负荷可供1000万m2建筑采用电作为冬季采暖的热源,约占乌鲁木齐现有供暖面积的15%。“勿以善小而不为”,虽然比例不大,可是带来的效益不算小。按笔者掌握的实际资料,1000万平方米建筑采暖约需耗煤40万吨,不用这些煤就可减少SO2排放4350吨,可减少烟尘排放5600吨。其二,如果乌鲁木齐电厂因填谷后不再降低负荷,则由于满负荷稳定发电还可挽回因降低负荷而造成的煤耗损失24%。填谷8小时便可少损煤700多吨。一个采暖期即可节煤约12.6万吨,价值1700万元。其三,按照(JGJ26-95)给出的乌鲁木齐市冬季采暖计算天数162天计算——一个采暖期电厂可多售出低谷电9亿多千瓦时。按低谷电价0.279元/千瓦时计,则可增加收入2.5亿元。其二、三的实施对电厂、供电公司、采暖居民均有利而无一弊,是事半功倍、毕其功于一役的一举多得之举,何乐不为呢?(2)电采暖经济性的问题在(JGJ26-95)标准中,列出了了乌鲁木齐市采暖期平均气温为-8.5℃,按18℃室温标准计算,耗热量指标为21.8W/m2。但同时 又指出,对电热地采暖可按0.9折算。许多实测资料也证实,在建筑节能50%的建筑里,地采暖按16℃标准设计,便可达到22℃的采暖效果。这说明可降低22%的耗热量。我们在这里不妨取其一半,按11%计,一个采暖期每平方米耗能为75.4千瓦时,低谷电价为0.279元/千瓦时,则采暖期电费为21.04元/m2---和目前乌鲁木齐冬季采暖收费22元/m2的标准相比还略微低一些。对于双职工的家庭,如白天家里不留人以及以办公为主的公共建筑来说,采用温控器按照经济运行的模式设置,耗电分别还可以再降低14%和40%。上述条件不变则运行电费分别为18.09元/m2和12.62元/m2,因此我们说在节能达标的建筑里,利用低谷电采取蓄热式电热地暖,冬季采暖费就不会高于集中采暖收费标准。(3)发热电缆地板采暖系统效率问题我们知道建筑耗能热量指标Q1与采暖耗能量指标Q2的关系可用公式来表示: Q2=Q1×24×Z÷(η1×η2)/106 式中:η1室外管网输送效率——其理论值一般为0.8-0.9η2锅炉采暖期平均运行效率——它在很大程度上取决于负荷率,有资料显示,一个10t/h锅炉理论效率是80%,当负荷为6t/h时,效率为54%,当负荷为3t/h时,其效率仅为27%,集中供热就存在这样矛盾,小锅炉效率低,大锅炉负荷率低时效率也低。此外,集中供暖使供热范围扩大,管线加长,管网损耗加大。从理论上讲每蒸吨热量锅炉可供热一万平方米,而实际情况是大多数供热站只能供6000平方米,这说明管网的热效率(到用户)只有60%,即η1=0.6。而根据锅炉一个采暖期的实际负荷,其平均效率也只有0.6,即η2=0.6,两者相乘η1×η2之积为供暖系统效率,实际只有0.36了。效率不高也是造成现在许多热力公司亏损、难以为继、尚需政府补贴的重要原因,热力公司要求提价的呼声不绝于耳。固然,燃煤纯发电厂至终端电力消费的一次性效率只有33%左右,其中电厂系统热效率为40%,经输、配、变至用户损失约7%。这就是为什么不提倡用电做热源的缘故。但用发热电缆作低温地板辐射采暖电系统时,只要按要求装设,由电变热的效率很高,几近100%。可是在供暖效果相同的情况下却降低了采暖耗热量10%-22%,正如前述,取其一半11%计算,并把它视为热效率的提高,按可比性计算,此时由煤-电-暖的热效率就可视为达到36.3%,这样计算下来,电采暖的系统热效率并不比集中采暖的系统热效率低了。这里特别要指出的是只有在电热地采暖的条件下,才有这样的结果。综上所述,利用低谷电量发展发热电缆低温地板辐射采暖是事半功倍、一举多得,应该大力推广。此外,概括起来发热电缆低温地板辐射采暖自身还具有八大优点和六大比较优势。八大优点是:⑴环保;⑵清洁;⑶易控;⑷舒适;⑸灵活;⑹占地少;⑺寿命长;⑻供暖效果好、采暖效率高。这里特别指出的是“供暖效果”好,这是地板辐射采暖独有的优点。所谓“供暖效果”最早是美国威廉斯提出的,即“散热器在使用区内的有效散热量与总输入热量之比”,在总输入热量中,进入使用区内的散热量比重越大,“供暖效果”就越好,采暖效率就越高。发热电缆低温地板辐射采暖具有供暖效果好的特点,其特别适宜在高档具有高大空间的公共建筑中采用。实践证明在公共建筑和间歇供暖建筑中使用可节能20%-40%;为此《标准》在5.2.6一节中对辐射供暖专门作了推荐:“辐射供暖可以使供暖空间形成较小的温度梯度且分布合理,采暖负荷小而供暖效果好”。六大比较优势是: (1)可以为火电系统调峰; (2)可以使电厂、供 电、用户共同受益; (3)实现了经济效益、环境效益、社会效益的三者统一,尤其在三面环山、熱岛效应显著、伴有逆温带现象从而造成冬季采暖期严重污染的乌鲁木齐更应大力推广。电采暖完全避免了燃煤采暖系统在燃煤燃烧过程中产生的有害气体、烟尘、灰渣、锅炉噪音、运输过程中的抛洒、扬尘等对环境造成的污染,是真正的零排放。 (4)分户、分区控温易如反掌,无需增加设备和投资即可达到因分户计量而达到的节能35%的效果。 (5)在管道、土壤保温,道路、屋檐融雪中使用方便、唯它独到。 (6)特别适合在远离热源的区域、分散的别墅群中采用。结论:在利用电网调峰和实行低谷电价的条件下,在冬季采暖期推行“低温发热电缆地板辐射供暖系统”是可行的,也是经济的、利国利民的。建议优先在公共建筑领域采用。随着建筑节能65%的标准的推行。发热电缆低温地板辐射采暖系统其节能、经济和环保的效能将会更加凸现。最后,笔者还想指出的是,乌鲁木齐蓝天工程是系统工程,无论集中供热也好,热电联产也好,节能减排也好、电采暖也罢,无一十全十美。蓝天工程的实现,关键要在科学发展观的统帅下,解放思想、改变观念,做好科学规划、合理布局、强化管理等综合治理措施,但最终和最根本的出路还是要调整、改善乌鲁木齐的能源结构,大力发展风电、太阳能等可再生清洁能源,逐步用天然气、煤气代替燃煤。利用电热地板采暖调峰填谷,稳定负荷,提高效率。笔者认为,通过系统工程和一系列综合治理的实施,当乌鲁木齐市区冬季采暖和工业用煤总煤耗控制在目前的一半以下时,实现“乌鲁木齐空气好于二级天数达到80%”的第2步目标便能实现。揭掉了罩在乌鲁木齐头上的黑锅盖,便能露出乌鲁木齐美丽的盖头来!参考文献: 1)GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范; 2)JGJ142-2004地面辐射供暖技术规程 3)公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材 4)卜一德:地板采暖与分户热量技术 5)斯伟达发热电缆供暖系统技术应用手册作者简介:周 霖,高级工程师,享受国务院特殊津贴专家。原新疆建设兵团勘测规划设计研究院院长,党委书记。已退休,现任该院首席顾问和新疆斯伟达热控技术设备公司总工

 

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