王 庆，翟建建

（国网江苏节能服务有限公司，南京 210019）

近年来，从国家到各省市层面出台了多项推动电能替代工作的政策，明确了居民采暖是电能替代的重要领域之一，要求截止到2018年，重点推进10 t/h以下燃煤（油）锅炉的替代或淘汰，对于10～65 t/h的燃煤锅炉，综合应用电能替代、集中供热等措施实施整合、改造或淘汰。

本文以江苏省首个居民小区“以电代煤、清洁取暖”项目为实例，介绍项目开展背景及优惠措施，分析用能现状及技术改造方案，评估项目改造效益。

1 项目背景及优惠措施

据连云港市环境监测中心站数据分析，连云港出现多次瞬时性重污染，主要原因在于老旧小区冬季燃煤取暖。居民燃煤采暖已成为PM2.5的主要源头之一，亟需对老旧小区进行清洁能源供热改造。连云港某小区冬季集中供暖采用的热源是1台20 t/h和1台10 t/h的燃煤锅炉，是连云港多数老旧小区供暖的典型代表。

虽然电能替代具有诸多优点，但用户更关心其能否带来一定的经济效益，在短期内电能价格不占优势的形势下，为激励用户进行电能替代改造，电网公司出台一系列优惠措施：用户因实施电能替代改造增容而引起的10 kV（20 kV）及本部城区低压线路接入改造工程，由供电公司负责投资；对于电锅炉替代燃煤（油）锅炉改造项目，按照蒸发量给予电量奖励，一般工商业蓄能式电锅炉每蒸吨奖励谷段电量27万kWh。除此之外，用户采用蓄热式电锅炉后可以享受电热锅炉（蓄冰制冷）峰谷电价政策，平段电价为0.259 4元/kWh，谷时电价为0.538 3元/kWh。也就是说用户选择电能替代将享受到线路投资优惠、电量奖励、电价优惠，从多方面获得改造效益，以此提高用户主动参与电能替代的积极性。

2 用能现状分析

该小区通有采暖管网，由锅炉房集中供应热水，图1为燃煤热水锅炉供暖示意图。锅炉房配置1台20 t、1台10 t的燃煤热水锅炉作为热源，其额定供水温度为90℃；锅炉生产的高温热水经2套板式换热器加热空调热水，一套板式换热器的二次侧设置3台水泵，供应小区的低区采暖，低区的采暖范围是1—17层；一套板式换热器的二次设置3台水泵，供应小区的高区采暖，高区的采暖范围是18—34层；以板式换热器的二次侧回水温度为控制目标，二次侧回水温度不低于50℃，以保证整个小区的采暖效果。

图1 连云港某小区燃煤热水锅炉供暖示意图

小区供暖时间较长，耗煤量很高，每年消耗标煤约1 450 t，产生二氧化碳约3 886 t，并向大气排放大量烟尘。该小区作为供暖季长、高耗能、高排放的燃煤小区，亟需改造。

3 技术及方案

针对小区的供暖特点，并充分利用电能替代优惠措施，拟采用节能高效的蓄热式电锅炉替代现有的燃煤热水锅炉，利用电价较低的谷电夜间蓄热、全天采暖，以期实现更经济、更环保的目的。

3.1 蓄热式电锅炉采暖原理

蓄热式电锅炉的热源为成套的电锅炉，蓄热主体为独立的蓄热保温水箱，循环加热水泵将电锅炉制取的热量送到保温水箱中贮存，配合板式换热器对外供热，组成完整的蓄热采暖系统，原理图如图2所示。

图2 蓄热式电锅炉采暖系统原理图

3.2 运行模式

采暖系统共分为蓄热、取热以及供暖3个部分。①蓄热：夜间谷电时段开始，开启蓄热电锅炉的电加热装置，加热蓄热水箱中的热水，储存热量备用;②取热：蓄热水箱与板式换热器之间的管路，蓄热水箱与板式换热器的一次侧接管构成闭合回路，供暖期间，蓄热水箱的高温热水送到换热器加热换热器二次侧的空调水供热；③供暖：板式换热器二次侧接管到分集水器及其支管路，通过板式换热器将室内的采暖系统水加热，再将加热后的空调水送到各个房间供暖。

3.3 蓄热式电锅炉集中供暖优点

蓄热式电锅炉集中供暖有4大优点：①不需要燃煤堆放地，节省企业用地；②节约燃煤锅炉用于除尘、除渣等防尘措施的辅助用水；③减少工作人员，蓄热式电锅炉使用智能控制系统，不需要人员进行现场操作，节省企业投资；④使用效率高，电锅炉能源转换效率可达98%以上。

3.4 改造方案

（1）电锅炉选型

该项目供暖设计热负荷按45 W/m2，日供暖时间20 h，谷电时段为8 h，日供暖最大耗热量约69 750 kWh，其中谷电时段供暖耗热量23 400 kWh，平段供暖耗热量46 350 kWh（根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）计算）。为满足供热，该小区需采用蓄热式电锅炉功率原则上不小于8 718.75 kW。

小区原有的配电容量只满足居民日常生活照明，为了满足蓄热式电锅炉容量要求，该小区向供电公司申请增容7.5 MW，根据相应优惠政策，该部分投资由供电公司承担。但是增容后的线路容量仍不满足蓄热式电锅炉所需的功率要求（≥8 718.75 kW），而且变压器实际运行过程中不建议在满负荷下运行，考虑以上条件限制，决定采用3台2 100 kW的蓄热式电锅炉作为小区冬季供暖热源，这意味着在高热量需求时只在谷电蓄热，不能满足热量需求，需要在平段时间开启电锅炉进行补热。

（2）蓄热水箱容量计算

采暖系统蓄热温度95℃，回水温度60℃，以最大日负荷的平段耗热量计算，蓄热水箱容量计算公式如下

V=Q1×860/C

式中：V为蓄热水箱容量；Q1为最大日负荷的平段耗热量；C为每立方水蓄热热量。

蓄热水箱容量为1 138 m3，考虑该系统设计上的余量以及现场场地情况，决定采用1 200 m3的水箱进行蓄热。

（3）整体方案

蓄热式电锅炉锅炉房平面布置图如图3所示。原有锅炉房将主要划分成锅炉房、配电房、泵房、自控室4个区域。锅炉房将放置3台电锅炉、2台蓄热水箱以及加热循环泵，负责制热、蓄热；泵房负责供热，放置板式换流器、采暖循环泵以及定压器，并直接对外连接高低区出水管、回水管；自控室则放置采暖系统的控制装置。

图3 蓄热式电锅炉锅炉房平面布置图

4 改造效益评估

4.1 电能替代效益

采用蓄热式电锅炉替代燃煤锅炉后，每年将新增售电电量约518万kWh，其中谷电量433万kWh，平段电量85万kWh，较好地起到了移峰填谷的作用。

4.2 社会效益

2015年-2016年2台燃煤锅炉供应约6万m2的住宅面积，年用煤量约1 450 t，2017年供热面积将增加至10万m2，采用电锅炉蓄热集中采暖热源后，预计每年将减少耗煤量约2 418 t，减少二氧化碳约6 476 t。

5 结束语

本文以江苏省首个居民小区“以电代煤、清洁取暖”项目为实例，对蓄热式电锅炉集中采暖进行方案介绍和效益评估，蓄热式电锅炉等高效节能类电能替代可以大大减排，具有很好高的社会效益。居民采暖领域是电能替代的主要领域之一，连云港某小区电采暖项目的实施有利于今后在南方推广电采暖，也对其他高排放领域推广电能替代具有一定的借鉴意义。D

［1］《电力需求侧管理工作指南》编委会.电力需求侧管理工作指南［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［2］ 王冬利，宋宏坤，黎洪声.电力需求侧管理实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2005.