（上海电力学院 上海 200090）
摘要：本文以分布式电采暖实际推广小区为例，分析推广的优势，从行为节能、节能减排效益、建设成本和运行成本三个方面与集中供暖、燃气锅炉进行对比分析研究，测算电采暖的单位用热价格，确定分布式电采暖推广的可行性。
1 引言
冬季采暖是河北居民的基本需求，除市区、重点县城区是热电联产集中供热外，农村、乡镇、城乡结合部及县城居民均采用小型锅炉和家庭分散供热，且以燃煤采暖为主。为减少冬季采暖而造成的空气污染，提高环境质量，燃煤锅炉、燃油锅炉以及各种小型的锅炉都逐渐被禁止使用。目前，河北省政府下发了《关于开展城镇供热“煤改电”试点工作的通知》，明确要求全面取缔燃煤小锅炉，加快推进“煤改电”工程建设，给电采暖提供了广阔的空间。
在电采暖发展过程中，电采暖设备根据供热方式可分为集中式电采暖和分布式电采暖，集中式电采暖以电锅炉、热泵为主，分布式电采暖主要包含电热膜、发热电缆、碳纤维、碳晶、储能式电暖气等。在分布式电采暖方式中，电热膜采暖、发热电缆采暖、储能式电暖气已经逐步走向了成熟阶段，碳纤维、碳晶电热板采暖系统是近几年发展起来的一种新型的电采暖。采用分布式电采暖代替燃煤供热，已经在北京、河北、天津、黑龙江等北方供暖地区得到了广泛的应用，仅河北省衡水市就推广分布式电采暖60万平方米。以往对电采暖的经济性分析，主要是针对集中式电采暖系统与集中供暖进行建模和分析论证研究。本文结合分布式电采暖的应用情况，与集中采暖进行行为节能、节能减排及经济效益分析研究，给分布式电采暖推广提供参考
2 分布式电采暖推广的优势
分布式电采暖是将电能转化为热能的低温辐射放热采暖系统，该系统不需室外锅炉房、热交换站、室外管网等设备，安装简单，操作便利，与传统燃煤、集中供热采暖相比，除环保外，还有主要有四方面的优势。
2.1 能源供应可靠
近年来，通过特高压输电和智能电网的建设，实现了跨区域的电能资源优化配置，形成了全国范围内的能源互联网，在资源保障、可靠性和传输效率方面，相比其他能源具有明显优势。同时国网公司在电网末端，投入巨资进行配电网改造，为分布式电采暖提供了接入可能。同时，24小时95598客服服务热线和应急抢修能力，为分布式电采暖的稳定运行提供了坚强的服务保障。
2.2节约土地资源
分布式电源所需的变配电设施与传统锅炉房、储煤设施相比，占用空间较小，一般可以减少50%的空间，同时解决了传统供暖管网敷设等占用较多地下空间的问题，提高了房屋使用率，间接节约了土地。
2.3经济安全稳定
分布式电采暖自动化高降低了运维成本，取消了传统的水循环供暖方式，不会发生跑冒滴漏事故。对上班族居民来说，晚上是需要采暖热能的主要时段，分布式电采暖可间歇供暖，充分利用低谷电价，降低运行成本。根据河北省物价文件，居民电采暖22时至次日早晨8时为低谷电价时段，按0.295元/千瓦时执行，比居民电价降低了40%，使分布式电采暖更有可推广性。
2.4控制灵活方便
分布式电采暖全部采用单户计量，电能计量方案成熟且智能化程度高，与传统供热、天然气等其它供热的计量方式相比，具有明显优势。可通过用电信息采集，找出电能的主要消耗点，与智能温控器配合，分房间控制温度。用户可以提前设定程序，随意控制其启与停，实现行为节能。
3 分布式电采暖行为节能分析
目前，居民用户采用集中供暖或燃气锅炉供暖，大部分采用按面积收费，用户不会像用电、用水一样节省用热，当室内温度较高时会时常开窗通风降温，当温度较低时会不断要求供热提高室内温度，无论人员是否在室内生活均保持着20以上，造成能源浪费。分布式电采暖由于自动控制方便，如果客户白天上班不在家就可以设定在最低温度，让到家前半个小时自动升温，等回到家温度已达到20以上，从而实现主动节能和供热系统的经济运行。
假设一居民用户，白天上班不在家，不在家时间自觉调低室内温度至14，在家时段再调高温度至20，一周的室内平均温度 假设冬季的室外温度为tw=-2.6，其行为节能率为：
式中 K为传热系数；F为传热面积；为室内温度。
经计算，其行为节能率达到8%。
对于居民利用率较低的大平方面积住宅来说，节能率更高，如用户3室2厅，建筑面积为140平方米，其中只有主卧住人，采用分布式电采暖可以仅仅对客厅、餐厅、主卧供暖，其行为节能率达到30%以上。
4分布式电采暖节能减排效益分析
4.1碳排量计算公式
1.为方便计算分布式电采暖用电量采用每户冬季月均电量与春、秋月均电量差值作为冬季月均采暖电量，CO2的排放量计算式为：
------采用分布式电采暖时，CO2的排放量，
-------每户冬季月平均电量，千瓦时/月
-------每户春秋两季月平均电量，千瓦时 /月
------年的供暖天数，天
------电的碳排放因子，
2.小区采用集中燃煤锅炉采暖，CO2的排放量计算式为：
------采用小区燃煤锅炉房采暖时，CO2的排放量，
------燃煤锅炉正常运行时用电设备负荷，千瓦
-------燃煤锅炉每小时耗煤量，千克
t-------燃煤锅炉每天运行时间，小时
------煤的碳排放因子，
3.采用小区集中燃汽锅炉采暖时，CO2的排放量计算式为：
------采用小区燃汽锅炉房采暖时，CO2的排放量，
------燃汽锅炉正常运行时用电设备负荷，千瓦
-------燃汽锅炉每小时耗天然气量，千克
------天然气的碳排放因子，
4.2节能减排实例计算
衡水属温暖带半干旱型大陆性季风气候，年平均气温12.6左右，1月份平均气温-2.6左右，属于国家建筑热工分区的寒冷B区，每年的11月15日开始供暖，3月15日停暖，每年供暖天数120天。
衡水凯越名邸小区建筑面积9.5万平方米，共8栋高层944户，2010年交工入住，全部采用碳纤维分布式电采暖技术，由开发商随主体工程同步建设。安装变压器总容量8000千伏安，户均容量8.5千瓦。小区2015年冬季实际入住户数为823户，入住率为87.18%。以小区高层一户实际采暖情况为例，建筑面积为117平方米，实际室内面积为87.5平米，约为建筑面积的75%，再扣除厨房不做地暖的部分约计5平米，则实际铺设地暖的面积为82.5平米。扣除未入住用户面积后，折算到整个小区2015年冬季实际采暖面积为5.7万平方米。
用户冬季电量采用12月份、次年1月份和2月份电量做平均值，春、秋月均电量选用4月份、5月份和10月份电量做平均。经分户统计小区2015年冬季采暖电量为239万千瓦时，取华北区域电网数值0.9803吨/兆瓦时，年CO2的排放量为2343吨。
小区采用燃煤锅炉或燃气锅炉集中式供暖，需选用一台10吨锅炉以满足小区供热。如是燃煤锅炉需匹配用电设备有鼓风机（45千瓦）、引风机（55千瓦）、给水泵（55千瓦）、给煤机（3千瓦）、循环泵（28千瓦）等用电设备。如是燃气锅炉需匹配送风机(30千瓦)、给水泵（55千瓦）、循环泵（28千瓦）、水处理等用电设备。锅炉燃烧时间每天按运行12个小时计算，每小时耗煤量1200公斤（或耗气量720立方），燃煤年CO2的排放量为4734吨，燃气年CO2的排放量为2240吨。
采用分布式电采暖比燃煤采暖年可减排CO2 2391吨，比燃气采暖年增加CO2排放量103吨。
5分布式电采暖经济运行效益分析
5.1一次性投资分析
以衡水凯越名邸小区为例分析，因燃煤锅炉对环境有污染，已停止使用。以集中供暖、燃气锅炉与分布式电采暖技术进行对比分析。
燃气锅炉、分布式电采暖、集中供暖投资费用分析（万元）
从以上投资来看，新建小区集中供暖建设配套费每平方米65元，故集中供暖一次性投资最高。分布式电采暖比燃气锅炉初期投资高25%左右，但分布式电采暖除配套变压器占地外，不占用土地资源，不需烟囱、气罐等，在环保、消防安全、自动化程度、占地面积等方面均优于燃气锅炉。
5.2日常运行费用分析
分布式电采暖按照设计负荷为50瓦/平方米，供暖期120天，考虑到居民在家时间和介质热惰性原理，按每天运行峰段6小时、谷段4小时计算，执行居民合表峰谷分时电价的电采暖小区，一个采暖季运行费用为27.06元/平方米（0.05千瓦/平方米120天6小时0.555元/千瓦时+0.05千瓦/平方米120天4小时0.295元/千瓦时）。考虑采用分布式电采暖用户的行为节能，实际运行费用远远低于理论设计值，以2015年衡水凯越名邸实际入住823户为例，冬季采暖电量为239万千瓦时，采暖电费85.05万元，平均冬季运行费用为14.92元/平方米。
衡水采暖气价为3.35~3.91元/平方米，按设定热负荷50瓦/平方米、供暖期120天、10小时/天所需热值计算，燃气锅炉运行费用约22.88-26.71元/平方米。
从实际运行费用来分析看，分布式电采暖由于采取行为节能，实施峰谷电价，年运行费用低于燃气锅炉，也低于当地集中供暖21元/平方米▪年的价格。同时由于化石能源存在爆炸等危险性，燃气锅炉需要专人值守，集中供暖、分布式电采暖无需人员值守，这部分人员成本由于各地和各用户不同而未计算，但是同样存在一定的成本。
6 结论
分布式电采暖具有使用方便、无污染、清洁环保和占地少等特点。从行为节能、节能减排效益分析、经济运行分析来看，居民小区采用分布电采暖供暖优于燃气锅炉，用户采取行为节能后优于集中供暖，替代燃煤锅炉，在新建居民小区推广是可行的。同时分布式电采暖日常运行费用与建筑保温、用户的行为节能密切相关，对于年轻上班族用户，分布式电采暖更经济，可以最大限度的降低采暖费用。
作者简介：
张瑞（1995—），男，汉族，上海电力学院电气工程学院2014022班学生，主要从事电力系统自动化研究
论文作者:张瑞1,杨欢红2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/28
标签：分布式论文; 电采暖论文; 采暖论文; 节能论文; 燃煤论文; 电量论文; 小区论文; 《电力设备》2017年第2期论文;