（1．国网浙江省电力经济技术研究院 浙江省杭州市 310002）
摘要：为评估散烧煤锅炉“电能替代”方式的经济效益，在选取典型范例的基础上，对不同用途和容量的煤锅炉改造进行了经济性比选，计算结果表明：容量较小的锅炉“煤改电”因可采用电热泵、电蓄热技术具有更好的经济效益，锅炉容量越大“煤改电”的经济效益越差。小型锅炉数量多、总容量可观、改造效益好，应是“煤改电”的重点推广应用对象。而大型锅炉成本主要取决于运行费用，在目前的一般工商业电价水平下“煤改电”的经济效益较难与“煤改气”竞争。分析表明，以电价为主的运行费用对经济效益的影响远大于初期改造投资。
关键词：煤锅炉；煤改电；经济效益；电价
煤炭仍是我国的第一能源，2017年我国共消费27.12亿吨标准煤，占全国能源消费总量的60.4% [1]。根据使用用途，煤炭可分为发电用煤、工业生产用煤以及生活用煤，其中发电用煤约占50%左右。有研究表明，以同一单位热值计，直燃煤的SO2和烟尘的排放强度分别是发电用煤的2.25和6.75倍左右[2]。因此，煤炭就地转化为电能并进行集中排污治理的环保效果明显优于分散燃烧，在能源终端领域实行“煤改电”具有十分显著的环保优势。
本文以浙江电价水平、燃气价格、初期改造成本、运行效率、年运行小时等实际调研结果为依据，对锅炉“煤改电”的经济效益进行分析。重点对“煤改电”在不同类型锅炉改造中的经济性优劣进行对比，推荐经济效益较好的“煤改电”方案，为锅炉改造方案的选择提供参考。
1 “煤改电”主要措施
常见“煤改电”措施主要有电锅炉直供系统、电锅炉蓄热供热系统、电热泵供热系统。
电锅炉直供系统主要设备包括：锅炉本体，电锅炉电控柜，循环水泵、补水泵及其控制箱等，而电蓄热系统还包括蓄热水箱以及蓄热水泵。其中，蓄热式电锅炉能利用廉价的深夜低谷电力，将电能转化为热能存储起来供白天使用，可显著降低用电成本，但初期设备投入成本较高[3-4]。
电热泵系统实质上是一种热量提升装置，是经电力做功把热量从低温热源传递到被加热的高温热源（如水或空气）的装置[5]。其特点是冷暖兼备，一机三用（取暖、制冷、热水），由于其较高的经济效益，是目前大力推广的煤锅炉替代方式之一 [6]。
2 计算原理
2.1 锅炉年费用计算方法
为分析各种“煤改电”措施的经济效益，拟定根据煤锅炉的不同容量级别和用途，以年费用为综合指标进行经济性比较，年费用低者经济性更优。
其中，年费用A为初投资年费用D与年运行成本C之和，后两者计算公式如下：
（1）
式中，D为初始投资年费用，万元；P为初始投资，万元；i为折现率；n为设备生命周期。
（2）
式中C为年运行成本，万元。W为供热功率，kW；T为年利用小时，h；p为燃料价格，万元/kWh；η为锅炉效率。
2.2 相关参数取值
年折现率i：取7%。燃料价格p：电锅炉用电价格参考浙江一般工商业电价0.908元/kWh，其中电蓄热锅炉电价格参考大工业低谷电价0.416元/kWh；天然气价格参考4.84元/m3。
W供热功率：1蒸吨以下电锅炉以供热水为主，功率参考52千瓦/吨，1蒸吨以上电锅炉以供蒸汽为主，功率参考750千瓦/蒸吨；气锅炉功率根据热效率以及燃料热值，按照单位时间内相同容量下与电锅炉产生相同热值原则计算，其中电锅炉燃料热值约860kcal/kWh，气锅炉约8600kcal/m3。
3 经济效益测算
工商业煤锅炉按照使用用途主要分为供热水和供蒸汽两种，用作供热水的煤锅炉通常容量较小，一般在1蒸吨以内，用作供蒸汽的煤锅炉容量相对较大，容量一般在2蒸吨左右。以下选取0.5吨级、2蒸吨级和4蒸吨级作为典型，对目前使用范围较广的燃煤锅炉的“煤改电”和“煤改气”方案进行经济性比较。
3.1 供热水锅炉（0.5吨）改造方案
燃煤供热水锅炉的容量一般较小，主要用于学校、浴室、小型酒店、家庭作坊等的热水供应，平均容量在0.5吨/时左右。从数量上看，0.5吨/时及以下的小型锅炉在散煤锅炉中占绝大部分。
0.5吨级的燃煤供热水锅炉的“煤改电”方案主要有电蓄热、电热泵、电直供热水三种。以下将该三种改造方式与“煤改气”的燃气锅炉直供热水方案进行经济性比较。
表 1 供热水锅炉（0.5吨）改造方案比较
由表1可见，容量为0.5吨/时级的供热水燃煤锅炉改造，电热泵供热水系统由于热效率高其投资年值最低，成本优势较为明显，其次为电蓄热系统。改造成本最高的是电热直供热水系统，高于燃气直供热水系统。因此，在锅炉容量较小的供热水小微锅炉改造当中，应大力推广电热泵技术，在经济性上也具有相当明显的优势。此外，电蓄热系统在峰谷电价的充分支持下，也能具有与燃气锅炉相当甚至优于燃气锅炉的经济性优势。
3.2 供蒸汽锅炉（2、4蒸吨）改造方案
供蒸汽锅炉的容量相对较大，平均容量在2～4蒸吨/时左右，数量上要少于0.5吨级的供热水锅炉。
计算表明，2蒸吨与4蒸吨级锅炉的电热直供改造方案年费用分别为576万元与1124万元，与同级别的燃气锅炉改造方案年费用345万元689万元相比，“煤改电”改造方案在经济性方面不具备优势，尽管电锅炉在环保、安全以及日常维护方面的优势未加考虑，但燃气锅炉的综合优势仍旧比较明显。
综上所述，从不同容量煤锅炉“改电”“改气”经济测算比较来看，容量较小的锅炉改电经济优势明显，容量越大改电的经济性越差。
4 结论
以居民和工商业所使用的散烧煤锅炉“电能替代”改造为研究对象，对不同用途和容量的煤锅炉改造进行了经济性比选，主要结论包括：
1）根据典型燃煤锅炉改电、改气经济比较，1蒸吨及以下锅炉“煤改电”比“煤改气”经济效益更优，特别是采取电热泵技术具有明显的经济优势。在一般工商业电价下，数量较少的大功率锅炉改电经济性明显不如改气，锅炉功率越大经济性越差。小型锅炉数量多、总容量可观、改造效益好，应是“煤改电”的重点应用推广对象。
2）“煤改电”经济效益的好坏主要取决于运行费用的高低，特别是对功率较大的锅炉而言，电价是改造效益的主要决定因素。
参考文献：
[1]国家统计局能源司.中国能源统计年鉴-2017[M].北京：中国统计出版社，2017.
[2]周鹤良.中国大容量火电机组的高速发展及清洁高效利用[J].电气技术，2014，（8）：4-5
[3]袁泽.“煤改电”项目综合效益的模糊评判方法[J].农村电气化，2018，（369）：18-22.
论文作者:沈志恒1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/5
标签：锅炉论文; 电锅炉论文; 蓄热论文; 容量论文; 经济效益论文; 电价论文; 万元论文; 《电力设备》2018年第36期论文;