贵州电网有限责任公司 陈 飞

1 引言

贵州省仁怀市作为我国白酒生产重要地区，随着我国节能减排战略和生态环保战略的实施，白酒行业的电气化、智能化、低碳化成为重要发展方向。2019年5月，贵州电网公司印发《关于印发〈2019年贵州电网有限责任公司增供扩销实施方案〉的通知》，明确要全力推动仁怀市酿酒企业实施电酿酒改造。2020年，遵义市生态环境局仁怀分局明确提出要在2020年12月31日前实现完全取缔煤锅炉的目标，以及在2021年12月31日前实现完全取缔油锅炉及生物燃料等锅炉的目标。

当前，仁怀市部分酒企已开始使用电锅炉烤酒，电锅炉烤酒用电量大，供电可靠性要求较高，随着电锅炉烤酒的不断推广，将有越来越多的酒企愿意实施“煤改电、气改电”电能替代技术烤酒改造，这对供电局增供扩销工作具有重要作用。为满足仁怀市以白酒工业为核心的经济社会发展用电需要，打造坚强仁怀市智能电网迫在眉睫。

2 电能替代理论概述

无论从发展趋势、现实要求，还是从技术条件分析，电能替代都是终端能源替代的重要趋势，以电气化提高和电能替代为主要方向推进终端能源替代符合我国基本国情。

根据《关于推进电能替代的指导意见》，划分领域及电能替代现状，在不同行业，电能替代的技术应用可以被划分为建筑行业、工业、交通、农业和其他行业。其基本分类见表1。

表1 电能替代涉及领域及主要替代技术

3 仁怀酱香型白酒现状分析

不同类型锅炉蒸煮原理相同，均是通过锅炉蒸出的水蒸汽对不同发酵程度的粮食进行高温加热。下文从经济性、可靠性、安全性、操作性四个方面对燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉烤酒的优劣性进行分析。

经济性：电能替代项目的锅炉使用经济性分析，主要是通过在相同用能需求情况下，对锅炉的建设费用和运行费用进行测算。煤锅炉和电锅炉的设备费用比气锅炉低，煤锅炉与气锅炉需要考虑因对生产产生的二氧化碳、二氧化硫等有害物质进行处理后排放的污染防治费用，电锅炉不需要考虑污染防治费用，只需要支付相应的配电设施费及其设施运维费用。

可靠性：燃煤锅炉的燃烧方式为层燃燃烧，燃煤锅炉在自动控制方面能力差，不利于锅炉的安全工作[1]。因此，燃煤锅炉运行可靠性较差，而燃气管道建设较为紧张，用气高峰期不能保证区域稳定可靠供气，因此，燃气锅炉运行可靠性一般。

安全性：由于锅炉内煤粉的存在，使得燃煤锅炉的使用存在较大的不安全性。作为气体燃料的天然气，易燃易爆性强，在使用时存在一定的危险。电锅炉有着较高的安全系数，具有可靠的运行系统[2]。

操作性：由于煤炭质量会影响煤锅炉的运行，需先对煤炭进行处理，在生产过程中还必须定期添煤，操作较为烦琐，且人力成本较高。而天然气锅炉和电锅炉可以实现全自动运行控制，在实际操作中较为便捷。

表2 各方案综合性能对比

目前，锅炉主要以燃煤锅炉和燃气锅炉为主，这两类对环境影响较大，而电锅炉具有热效率高、稳定性好、可靠性高、维护简便、维护费用低等优点，使用电锅炉可以有效降低化石能源和环境治理成本，有较高的环境效益。

4 仁怀电能替代潜力分析

4.1 电量潜力测算

电量潜力测算主要有等热值法和单耗法[3]，本文采用等热值法对其进行测算。设M吨（天然气单位为m3）某化石能源，热效益为k%。理论上，燃烧1t标准煤可以产生29271kJ的热量，1kWh的电能可以产生3600kJ的能量。假设用电设备的利用效率为j%，若用电能替代M千克某化石能源，需配备的设备电功率P可用下式计算：

α—为替代能源的折算成标准煤系数，根据国家标准（GB2589-81）可知，原煤折算系数0.7143，石油折算系数1.4286，天然气折算系数1.2143；

k%—为消耗化石能源的用能设备平均热效率，其中燃煤锅炉平均热效率约为67%；

j%—为利用电能的设备平均热效率，其中电锅炉总体平均运行热效率约为96%。

Kx—为用电设备的需要系数，其中电锅炉需要系数为0.65～0.75。

4.2 白酒企业生产负荷电量预测

4.2.1 电量潜力测算

根据电量潜力测算公式以及数据可知，仁怀市白酒工业生产负荷实施电锅炉替代燃烧化石能源锅炉，每个酒甑每小时消耗的化石能源相当于经过效率转换后的电量B为160kWh，其中锅炉的实用系数为0.65～0.75，本项目取中间值0.7，即每小时耗电112kWh。另外，根据对酒厂烤酒时间的调研可得，酒厂每年蒸粮和烤酒时间为234d，每天平均烤酒11h。预计到2025年，仁怀气锅炉改造比例为30%，煤锅炉及其他生物燃料锅炉改造比例为60%。根据以上数据及实际情况，计算得到每年新增的负荷及电量数据见表3。

表3 白酒工业生产负荷“电能替代”新增电量

根据计算结果可知，仁怀市白酒工业生产负荷改造后，预计新增电量16.26亿kWh。

4.2.2 减排潜力测算

根据贵州“十三五”输电网规划修编研究成果，截至2020年年底，贵州统调电网装机规模达到5160万kW，其中水电1506万kW、火电2824万kW、新能源830万kW。火电装机比例为45.27%。

表4 “电能替代”节约标准煤数量

根据燃烧化石能源的排放系数可知，实施电能替代项目后，将会向大气减少57372t的CO2、减少1413吨的SO2、减少1336吨氮氧化物的排放。

表5 大气污染物排放系数

5 白酒工业生产负荷电能替代技术经济分析

5.1 实际案例经济性对比分析

选取仁怀市6个酿酒企业为研究对象，分析6个酒企的酿酒燃料成本，结果见表6。

表6 不同锅炉的燃料成本对比

酿酒的成本主要包括建设成本和运行成本，选取仁怀市标准生产车间作为研究对象，一个标准车间生产有48个窖池，8个酒甑，每个窖池年产酒量为7.5t。针对不同的锅炉，根据一个轮次烤酒消耗的实际燃料费用和建设费用进行综合对比分析。

通过比较分析可得，利用谷时电价烤酒的电锅炉年燃料成本最低，其次是煤锅炉，经济性最差的是按峰谷电价计算电费且不调整烤酒时间的电锅炉。

5.2 电网投资效益分析

电力体制改革为电能替代提供了更加灵活的市场环境，在新环境下电力市场环境多方主体收益呈现出新的态势[4]。依据电能替代总体发展路线，电能替代的成本主要用电设备初始投资、运营成本和控制平台系统投资，以及因推广导致的其他能源供应商的收益损失等外部成本；电能替代总体的收益来源主要为可再生能源的所创造的直接收益、发电企业碳排放交易导致的成本降低，以及用电侧电能替代所带来的环保性外部效益（碳排放权、污染治理等）；电能替代多方主体收益情况如图1所示。

表7 用户年节约费用

根据“仁怀市十四五配电网规划”“仁怀市白酒工业生产负荷电能替代专项规划”，到2025年，则区域内需新建220kV变电站1座、扩建1座，总投资为2.34亿元；新建110kV变电站4座、扩建4座，总投资为2.47亿元；中压配电网项目总投资为3.48亿元，投资合计8.29亿元。依据相关专项规划，到2025年仁怀市220kV变电站容载比由1.22提升至1.84，110kV变电站容载比由1.60提升至2.12；仁怀地区线路可转供电率由6.25%提升至100%，供电可靠性可由99.79%提升至99.98%，使用电锅炉进行烤酒的稳定可靠性可得到进一步提升。

依据仁怀市电能替代专项规划，对财务分析主要参数指标进行计算，指标结果见表8。

表8 项目经济指标一览表

由表8可见，通过仁怀市局购售电价，计算仁怀市白酒工业生产负荷“电能替代”专项规划投资经济效益，各项经济指标很好。项目投资内部收益率为24.37%，远高于基准收益率（7%）。

6 结论

仁怀市凭借其得天独厚的地理优势和酿酒传统工艺，成为我国酱香型白酒的重要生产基地，该地白酒工业的可持续发展是一个值得关注的问题，对其他地区实行大规模的工业生产电能替代具有一定的示范作用。随着电能替代逐步推进，将化学燃料锅炉替换成电锅炉，该市将会产生一个较大的负荷增长，这对区域电网的建设提出了更高的要求。同时，由于电锅炉使用过程中不产生大气污染物排放，能够获得较高的环境效益，使得工人的工作环境变好，若计及人工费用，电锅炉工人较少，可减少工资支出。并且，使用电锅炉可有效解决气锅炉运行可靠性和安全性较差等问题，如加以适当补贴政策支持，还可以进一步降低生产成本。