何希庆，王周选，李晓江，王 勇，任雪涛

（兰州供电公司，兰州 730070）

为减少大气污染，改善生存环境，兰州市政府相继出台了一系列政策、规定，整治环境污染，改善生活环境，兰州市政府下发《关于印发兰州市环境治理行动计划的通知》、《兰州市实施大气污染防治办法》，明确规定要推广使用清洁能源用于供热。电能是清洁能源，电采暖技术的应用不仅可以优化负荷曲线，有利于电网经济运行，同时对减少兰州市冬季大气污染起着举足轻重的作用。兰州供电公司与兰州市环保局联合向社会各界宣传电采暖节约能源、保护环境、改善居民生活质量的技术优势和应用前景，受到采暖用户的关注，近年来已陆续得到实际应用。

1 主要电采暖方式简介

1.1 电锅炉

电锅炉是利用电能将水或其它工质加热到一定温度和压力的换热设备。加热方式通常有电阻式加热、电磁式加热和电极式加热。目前电锅炉90%以上都是采用电阻式加热。电锅炉能够提供与其他锅炉一样的功能，但电锅炉独具高效、静音、安全可靠、无环境污染、无明火等特点。

1.2 发热电缆

发热电缆是由2001年推广的低温辐射电热膜演变而来。（低温辐射膜由于升温慢，热传递效率低，用户使用效果不理想，近年来已淡出市场。）采暖系统由发热电缆和智能温控器组成。发热电缆中的铜镍合金导体通电后，可直接将电能转化为热能，热转换率高达97%以上。用于室内采暖的发热电缆，其单米发热功率在17～19 W之间。功率过高、升温过快，老化速度也随之加快；功率过低，升温过慢，会造成能源浪费，增加使用成本。此外，温控器的精确度及控制能力，也是影响使用寿命和费用的关键。

1.3 蓄热式电暖器

蓄热式电暖器以电加热管为加热元件，以氧化铁储热导体为热媒，在低谷电时段，加热管通电将电能转化为热能，把热量直接传递给储热导体并存储起来，储热导体最高温度可达到750℃以上。在保温层的作用下，储热电暖器按照一定的放热曲线24 h持续放出热量，从而实现了“低谷储热，全天供暖”。

1.4 水源热泵

热泵实际是一种热量提升装置，是一种将低品位的热能“泵”送至高品位的温度区的装置，这种装置既可以实现制热也可以实现制冷。通过消耗少量能量，把环境介质中储存的能量加以挖掘，提高品位加以利用，而整个热泵消耗的能量仅为供热量的1/4或更少（投入产出比约1∶4）。水源热泵是一种利用地下浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地下水源热泵系统由地下水源井、水源热泵主机、室内空调系统、水源侧配件（潜水泵、漩流除沙器、电子水处理仪等）组成。

2 兰州市区主要供热方式的现状分析

2.1 总体分析

兰州市城市供热主要用于采暖用热和工业企业生产用热。采暖用热方面，截止到2011年末，城市供热面积为10 040万m2，实现集中供热面积6 288万m2，集中供热普及率为62.63%。工业热负荷主要是生产工艺用汽，主要用热行业有纺织业、医药工业和食品工业。随着兰州市工业企业出城入园和传统产业结构布局的调整，市区工业热负荷呈逐年减少的趋势。自持续实施清洁能源改造“123”计划以来，已完成794台1 178.8 MW燃煤锅炉的改造任务。全市采取热电联产集中供热和天然气、水煤浆等清洁和准清洁能源供热面积达到6 792万m2。目前，仍有856台1 472.1 MW的散烧燃煤锅炉未进行改造，而且供热面积达到2 009万m2，每个采暖期约耗煤280万t，排放二氧化硫30 464 t，排放烟尘0.8万t。表1为2011年兰州市城市供热概况。

表1 2011年兰州市城市供热情况

从表1可以看出，占主导地位的是热电联产，区域锅炉房、分散小锅炉房也占有较大比重，电采暖供暖方式所占份额还很小。

2.2 电采暖现状分析

近年来甘肃省电力公司相继出台了《关于推广蓄热式电锅炉试点工作的通知》、《关于采用低温辐射电热膜试点给予电费优惠的通知》、《关于推广蓄热式电锅炉实行电价优惠的通知》、《关于对使用蓄热式电锅炉和冰蓄冷用电实行电价优惠的通知》等政策，为推广应用电采暖技术提供了政策保证。目前，兰州供电公司各类电采暖客户103家，容量53 956 kW，2010年11月至2011年3月的采暖季内，兰州供电公司电采暖售电量6 581万kWh，占2010年公司售电量262.79亿kWh的比重为0.26%，呈升高趋势。

（1）电锅炉

由于无法进行分户供暖计量，运行费用与各住户使用情况并不相关，无法实现使用方式上的节能。作为大面积集中供热的电锅炉供暖方式，不宜大规模推广，并且由于运行费用高，近年来新增数量寥寥无几。已投资运行的客户，只有少数效益较好的单位仍在坚持使用。

（2）发热电缆

主要使用客户有榆中薇乐花园小区、兰州市三自爱基督教堂、甘肃中汇物业管理有限公司、兰州新天地物业管理有限责任公司等客户以及即将建成的有甘肃省考古研究所。由于发热电缆安装工艺较复杂，安装质量与日后的运行效果密切相关，部分客户由于安装质量等原因，运行效果不佳。目前运行的发热电缆客户21家，容量5 000 kVA，供暖面积8万m2。

（3）蓄热式电暖器

目前只有兰州市西固区马耳山小学正式使用这种采暖方式，建筑面积约5 000 m2。推广应用还处在初级阶段。

（4）水源热泵

在地下水充沛地区应用，经济性能显著，系统简单，施工方便，维护方便，但受到地质条件限制，应用具有局限性。目前运行的水源热泵客户20家，容量12 000 kVA，供暖面积35万m2，使用客户类别涉及居民小区、商务写字楼、事业单位、科研院所。

3 主要供热方式的经济比较

兰州市年平均温度为10℃，冬季室外最低温度不低于-15℃，供暖期150天。主要供热方式的总投资包括室外部分（锅炉房、外网）、室内部分（管道、散热设备），电采暖系统考虑供配电工程费用。运行费用是指运行过程中达到供热要求发生的全部费用。供热规模与热负荷指标不同将直接影响到供热系统总投资和年运行费用。为了使各方案具有可比性，考虑到目前节能建筑的增加，根据《民用建筑节能设计标准》（JGJ 26—95）规定，兰州市以单位面积耗热量20.8 W/m2作为计算依据，并设定一些所有系统所共有的因素：一是建筑类型均为住宅，室内设计温度均为18℃，连续供热；二是由于供热指标的一致性，各种热源热水供热系统拥有同样容量的锅炉，以及相同规模的外网和室内系统；三是建筑的结构、保温性能均相同。

本课题选择了6种供热方式进行比较，分别为热电联产、集中燃煤锅炉房供热、集中电锅炉房供热、集中燃气锅炉房供热、热泵供热和发热电缆供热。

3.1 初投资比较

经计算，各种供热方案的初投资总额比较如表2所示。发热电缆的初投资最小，燃气锅炉初投资最大。而热泵系统包括了冬季供暖、夏季供冷并可同时供应热水，一机三用，同时省去了锅炉房、空调机和热水器，若综合算起来初投资应最小，具有较好的应用前景。

表2 各种供热方案初投资比较表 元/m2

3.2 运行费用比较

各种供热方式的运行费用组成如表3所示。

表3 各种供热方式的运行费用组成

通过比较：热泵的运行费用最低，热电联产次之，燃煤锅炉、燃气锅炉与热电联产相当。相比较而言，电锅炉的运行费用就相当高了。电力直接加热的发热电缆方式虽然运行费用（主要是电费）较高，但因发热电缆具有分户计量、分室控温的特点，在实际运行过程中可以实现有效的使用方式节能。

3.3 使用方式节能比较

供热系统是一个相对独立的封闭式系统，一旦竣工运行，就很难改变其基本运行模式。本课题将“使用方式节能”定义为在无法改变系统形式、无法对系统进行大的调整的情况下，通过人为设定或采用一定技术手段或做法，使系统运行向着人们需要的方向发展，减少不必要的能源浪费或有利于节能的使用方式。如：上班族在家的时间没有在单位的时间多，这10多个小时的集中供暖的暖气片也就成了“摆设”。而采用分户电采暖,不在家的时候通过使用时间的控制节约了能源，减少了碳排放，从而降低了采暖运行费用。目前并不是每种供热方式都可进行有效的使用方式节能。各种供热方式关于使用方式节能的情况如表4所示。

表4 各种供热方式的使用方式节能比较

课题组就部分节能建筑中使用发热电缆的使用方式节能情况进行了问卷调查和实地考察，实证分析情况如下：

（1）三自爱基督教堂项目。该项目电采暖面积为6 595 m2，采用发热电缆采暖系统进行供热。按2010—2011年实际运行的1个采暖期分析。

礼拜堂及办公室用电量：2010年11月1日—2011年3月31日（1个采暖季共计150天，做礼拜和有宗教活动时开启采暖），耗电共计128 477 kWh。

建筑采暖季平方米耗电量为128 477 kWh÷6 595 m2=19.48 kWh/m2

每年建筑采暖季平方米费用为19.48 kWh/m2×0.38元/kWh（平段、谷段综合价）=7.40元/m2

（2）榆中薇乐花园电采暖小区项目，建筑面积总计6 250 m2。住宅共计25户别墅，只有12户入住，而其中一户只住半个采暖期。

住宅用电量：2010年11月1日—2011年3月31日，耗电共计97 310 kWh。

住宅采暖季平方米耗电量为97 310 kWh÷6 250 m2=15.56 kWh/m2

每年住宅采暖季平方米费用为15.56 kWh/m2×0.39元/kWh（平段、谷段综合价）=6.07元/m2

综上所述，结合上文中关于发热电缆在不考虑使用方式节能情况下的运行电费（见表3），以本例对其进行比较，使用方式节能大约能减少40%～70%的能源，当然这将直接减少运行费用。从调研情况了解到，在节能建筑中发热电缆和蓄热式电暖器供热方式可以通过使用方式调整节约能源和运行费用。

4 现行电采暖政策背景

（1）电采暖优惠政策基本体现在2个方面，一是前期降低进入门槛的高压电气投资政策，对电采暖客户的外线、高压配电柜（电采暖）、变压器（电采暖）部分，在设计、设备、施工部分由电网公司承担；二是后期电价执行电采暖优惠电价，即平段电价0.50元/kWh、谷段电价0.211 7元/kWh，谷段时间：12：00～14：00，17：30～18：30，23：00～次日7：00。

（2）兰州市对使用清洁能源改造燃煤锅炉的事业单位给予14万元/MW的补助，鼓励天然气、电采暖等清洁能源对污染严重的煤锅炉进行改造。

（3）加强需求侧管理也是国家解决电力供需紧张的有力手段之一。采用“削峰填谷”方式削减高峰负荷，可以有效降低高峰时段电力需求，大大缓解电力紧张局面。目前，国内许多省市居民用电已开始实行分时电价。《甘肃省发展和改革委员会关于调整电价有关问题的通知》（甘发改商价[2011]2 077号）对居民生活用电试行阶梯电价制度。2011年12月份国家发改委专门对居民用电价格作出解释：居民阶梯电价和居民峰谷分时电价并不矛盾，可以并行，居民阶梯电价主要是鼓励节约用电；居民峰谷分时电价主要是鼓励在高峰时少用电，在低谷时多用电，削峰填谷，提升电力系统运行效率。鼓励实行居民峰谷分时电价，并要求各地制定居民峰谷分时电价办法。

（4）目前优惠政策使电采暖能够与其他采暖方式进行市场化竞争推广，而发电企业和电网公司也可实现削峰填谷获得可观的经济效益。为了开拓电力市场，节能减排，治理大气污染，减少PM2.5可吸入颗粒物，继续执行目前电采暖平段、谷段优惠电价政策符合国家、市场和社会的要求。兰州市目前正在推广供热计量，即对集中供热的建筑实行供热分户计量、按照用热量收取费用的一种制度。实行该制度的建筑将按照规定，安装用热计量装置、室内温度调控装置和供热系统调控装置。可以解决收费难、供暖纠纷不断的采暖“老大难”问题。2011年共完成改造总量57.28万m2，有利于促进节能减排。而电采暖应用从一开始就实行分户计量,拥有成熟技术，符合现行政策，具有极大的推广优势。

本课题研究针对兰州市主要电采暖方式进行抽样调查和总体用电情况分析，从上述分析得出，电采暖既吸取了集中供热热源高效的优点，又具有天然气壁挂炉个性化使用节能的好处，总体来说舒适性和经济性最优。近年来随着不断宣传、技术进步和开展市场培育工作，水源热泵等电采暖应用呈加速发展态势。

兰州供电公司每年新推广电采暖按2万kW测算，增售电量3 000万kWh，以平均电价0.377元/kWh计算，年增加售电收入1 131万元，将为公司带来显著的经济效益和社会效益。

5 电采暖方式的使用选择建议

（1）电锅炉选择

以甘肃省电力投资集团公司为例,该户供热面积18 600 m2，建筑构成为住宅楼3个单元32户，办公楼21层（19层办公，1层出租）。电锅炉型号：CWDRO.58-90/65,576 kW,380/50 Hz,共4台。额定出口90/65℃，热效率99%，锅炉重量679.5 kg。电源为联通开闭站23、24及五泉变113（备用）。2010年冬季用电量200.52万kWh,电费42.58万元。供暖成本22.9元/m2。由于该客户电锅炉可自主控制，并且绝大部分供暖负荷为办公用户，夜间这部分负荷降至管网的保温状态（0℃以上），所以供暖成本不是太高，若剔除此因素，24 h运行供暖成本将在32元/m2以上。

推广应用方向：电锅炉完全符合消防、环保的要求，在有消防要求等特殊场合以及风景区、生态保护区及旅游胜地使用具有极大的替代潜力。作为小型电热水茶浴炉也可普遍使用。

（2）发热电缆选择

以榆中薇乐花园为例，该小区采用发热电缆住户25户，均为2层别墅式高档住宅，每户建筑面积约为250 m2。2010年冬季，每户月用电量在2 000～4 000 kWh，由于基本不具储热功能，且峰平谷用电时间均衡，故平均电价接近平段电价0.51元/kWh，每月电费约在1 000～2 000元之间（含照明费用），由于业主采暖时间各异，每平方米运行费用在4至8元不等。

推广应用方向：针对发热电缆突出的使用方式节能优势，客户群应定位在宗教场所、文物展馆、入住率变化较大的公寓楼等。

（3）蓄热式电暖器选择

储热电暖器通过温度感应器对输入热量和输出热量进行调节控制，热量输出随着室内温度的高低不同，补充需要的热量，同时具备输出风门控制，使供暖房间温度波动小，保持均匀、恒定状态，人体感觉舒适。

以西固区马耳山小学为例，由于其具有全蓄热功能，加之学校寒假期间无需供暖，故运行费用很低。2010年冬季用电量20 928 kWh，采暖费用仅5 301元，较之以前1万余元的燃煤、排渣费用来说，降低费用近50%。学校师生对这种安全、舒适、洁净、无需后期维护的取暖方式比较满意。

推广应用方向：从能源供应能力来看，燃气壁挂炉使用受气源限制，在天然气管网未敷设到的地区不能推广使用，而电网则四通八达，深入到家家户户，且供应充足，不存在类似问题。可以做到分户控制、分户计量、灵活使用，每个房间可单独供暖，可随意开启、关闭和调节室内温度，如家里无人时可调到低位，节省电能，达到合理使用和节约能源的目的，最适合学校、办公场所以及实行分时电价的居民家庭使用。

（4）水源热泵选择

以兰州宝丰大厦为例介绍，该商住小区建筑面积共80 000 m2，其中商场17 500m2，住宅 62 500 m2。项目地点：兰州市七里河区小西湖，用途：夏季制冷/冬季采暖/生活热水,热源：地下水，8口（3供5回）。2010年冬季用电量155.661 6万kWh,电费57.99万元。供暖成本7.25元/m2，每月电采暖成本仅为1.45元/m2。若考虑人工、设备折旧等，供暖成本不超过2元/m2。

推广应用方向：热泵供热方式的运行费用在各种供热方式中较小，折合一次能源消耗量也小，并可以同时供热、供冷和供应热水。适合大型住宅小区、写字楼、宾馆、餐饮娱乐等场所使用。

电采暖市场展望：黄河在兰州市穿城而过，地下水资源充足，浅层地热储量大，全年电网供需平衡，具备推广电采暖的先决条件。

国家电网公司开展智能小区等智能电网建设项目，为电采暖节能和舒适性应用提供了强有力的技术支撑，住户可以在回家途中向智能交互终端发出指令，按照预先设定的采暖模式启动电采暖装置，达到节能与舒适性的完美结合，从而节约了能源和费用。

2011年兰州市电采暖供热面积112万m2，占全市供热面积的1.11%。电采暖利用成熟的电能表技术计量供暖费用，便于分户计量，利于解决收费难题，无须收取过热费,改变了供热收费方式和客户的采暖习惯。随着人民生活水平的提高，环境要求的改善，电采暖在供暖市场异军突起，成为集中供热空白区域和特定客户群解决采暖问题的首选方案，正在成为供热市场新的亮点。

在目前成功试点、示范的基础上，预计在“十二五”期间，兰州市热泵技术的应用将达到500万m2、发热电缆、蓄热式电暖器技术的应用将达到50万m2的规模。电采暖年售电量将达到2亿kWh，成为电力公司售电市场的又一支生力军。

6 存在的实际问题

（1）供电公司投资建设的高压电气设备的维护管理问题是个无法回避的“坎”。随着市场开拓工作的深入，市场开拓的力度和广度在提升，原来隐含的客户高压电气投资范围和维护管理分界面不明确等问题也日益凸显。如：对于采用高压分柜和专用变压器提供电采暖电源的方式，由于高压设备一般统一安装在客户高压室内，现行投资政策使得公司与客户的产权出现跨越交叉，不便进行常态运行维护。即使采用供电方投资设备安装在独立高压室中的方案，也会增加设计和管理难度，增加日后维护工作量和优质服务压力。

（2）水源热泵的推广应用，政府目前基本未进行监管。如：水源热泵井水回灌的问题，没有要求强制执行，这就产生了日后地面沉降的隐患等问题；在可研论证阶段未对地质条件强制要求出具测评报告，则会引发后期运行效果问题。如：某女子职业中学未对校区地质条件测评，出现运行效果不理想，并最终停运报废，给客户和国家也造成损失。

7 今后电采暖推广的工作建议

（1）根据《甘肃省发展和改革委员会关于调整电价有关问题的通知》，居民电价不久将由负阶梯转为正阶梯，将会直接颠覆居民客户的用电习惯，而居民分时电价有政策无执行，一些客户的采暖需求得不到满足，制约电量的增长。早在2011年初，兰州供电公司积极向省电力公司汇报，争取在薇乐花园居民客户开展居民峰平谷电价执行试点，取得了运行经验，兰州供电公司曾提出推广电炊和家用电采暖的“1 kW计划”，得到省电力公司肯定。建议在筹备居民阶梯电价听证阶段的同时，做好执行居民分时电价的准备工作，扩大公司推行电采暖的政策辐射面，让电采暖走进千家万户。

（2）水源热泵这样一种新型暖通技术，适用条件比较苛刻，所以应把适合水源热泵建设使用的区域纳入稀缺资源来管理。建议与政府部门加强联系，明确在建设前必须经相关部门出具水源热泵试验井测试报告，强制回灌等审批监管措施，引导客户使用好这一资源，并避免客户蒙受损失。

（3）水源热泵加装蓄能装置，可切实起到削峰填谷的效用。目前兰州市水源热泵客户均未加装蓄热、蓄冷装置，应与政府建设部门加强沟通，进行可行性研究，并充分利用国家电网公司电力需求侧管理指导中心资源优势，为政府部门提供技术技撑，使水源热泵发挥削峰填谷的作用，加大电力需求侧管理力度。

（4）户表改造搭建平台后，电能的有效应用成为一项现实工作。推广分户电采暖，可充分利用户表改造成果，使投资的效率大大提高。

（5）针对供电设施维护管理问题，建议上级部门能尽快明确这些管理盲区维护界面的划分原则，统一安装在客户高压室内，由客户代理维护,并在供用电合同中予以明确。如果曾经投资建设的高压设备发生故障引“爆”这些问题，有可能引发优质服务投诉事件。