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发表时间：2018-09-12T16:09:55.190Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：曾宁
[导读] 摘要：随着大规模“煤改电”的推进，电极锅炉应用于集中供暖消纳清洁能源、推动电力“削峰填谷”的优势越趋明显。
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摘要：随着大规模“煤改电”的推进，电极锅炉应用于集中供暖消纳清洁能源、推动电力“削峰填谷”的优势越趋明显。本文根据特定案例对燃煤锅炉、燃气锅炉、电极锅炉直供系统及蓄热供热系统的运行成本进行分析比较，并对临界电价进行了概算。 关键词：电极锅炉清洁能源运行成本临界电价
一概述
电极锅炉是利用水介质的高电阻特性，直接采用10kV或以上的高压电对锅炉炉水通电进行加热，并向外输出具有额定工质的热能的机械设备。根据其结构类型，可将电极锅炉分为浸没式电极锅炉和喷射式电极锅炉两种类型。
锅炉蓄热技术是在夜间利用谷电将电能转换为热能，并以显示或潜式热能的形式储存，并在用电峰期释放蓄热，以满足热能需要。国内随着环保要求的不断提高以及需求侧管理（DSM）的大力推行，蓄热式电极锅炉技术越来越广泛的应用于集中供暖，有效改善了大中城市的环境质量，改进了城市用能消费结构，成为了消纳清洁能源、推动电力“削峰填谷”的一项重要措施。[1]
二经济分析方法
针对电极锅炉的直接供热和蓄热供热两种技术方案，首先，对其系统构成进行分析，罗列设备组成及其成本估算。然后，结合年运行成本、人工费、维护维修费等费用，将年总运行费用设定为综合对比指标，并与燃气锅炉、燃煤锅炉进行比较分析，年总运行费用越低说明其经济型越好。
（1）供热运行耗能成本：
C_1=D×H×P/(V×η) （1）
铣床飞刀其中：C供热运行耗能成本；D运行天数；H日均供热量；V燃料热值；η锅炉转换效率；P燃料价格。
（2）年运行总费用：
（2）
其中：C1年运行成本；C2供热运行耗能成本；C3年维护费用；C4其他费用，包括环保费、废弃物处理费用等；
三电极锅炉系统主要组成
根据电极锅炉供热方式，电极锅炉供热系统可以分为直供系统和蓄热供热系统[2]。
电极锅炉直供系统包括：给水系统、电极锅炉加热系统及其附件、一次循环泵组、换热系统、二次循环泵组、用热末端，系统结构图[3]如下图1-1所示。
图3-1 电极锅炉直供系统结构图图3-2 电极锅炉蓄热供热系统结构图
电极锅炉蓄热供热系统包括：给水系统、电极锅炉加热系统及其附件、蓄热罐、一次循环泵组、换热系统、二次循环泵组、用热末端，系统结构图如图3-2所示。
在不同的运行方式、加热方式下，设备可根据实际情况进行减少或组合[4]。用热末端、二次循环泵组及相应的管道和阀门不在该方案的讨论范围内。
四方案及造价分析
本文电极锅炉直供系统、电极锅炉蓄热供热系统的成本分析对比对象包括燃煤供热系统、燃气锅炉供热系统。为确保电极锅炉在某地区应用的运行成本分析的可靠性，选择某地区煤炭价格、天然气价格、电价作为案例数据进行计算。
4.1设定案例主要边界条件如下：
（1）供暖面积：60000m2
热负荷指标：60W/m2（热负荷指标根据建筑物耗热量指标、建筑物保温指标、地下水工况等进行选定）
项目性质为居民住宅，取暖期300天，正常供热时间设定24小时全天供应。
（2）热水供应人数：1500人，热水用水定额：100L/人。
综上，案例的设计热负荷选定为4000kW，满足供暖需求和生活热水供应需求。其中，最大的单日供热需求量为60080kWh，平均单日供热需求量为51840kWh。
4.2 为了满足特定案例所需的供热量，选定4种类型的锅炉供热系统方案：
（1）燃煤/燃气锅炉供热系统
根据设计热负荷选定的4000kW，配备一套6蒸吨的燃煤/燃气锅炉系统。系统寿命周期为15年。
（2）电极锅炉直供系统
根据设计热负荷选定的4000kW，配备一套4MW的电锅炉。系统寿命周期为20年。
（3）电极锅炉蓄热供热系统
蓄热供热在低谷电期间8h内完成，蓄热量按照最大的单日供热需求量计算。按照工程经验，选定整体供热系统的热效率为94％，计算出电极锅炉的功率应该大于7989kW。配备1套8MW的电极锅炉蓄热系统，其中包括蓄热体积约1000m3（供水温度95℃，回水温度50℃）的
常压蓄热罐。系统寿命周期为20年。
4.3 运行成本分析
根据上节案例主要边界条件，依据某地区燃煤、燃气以及电力价格，综合年运行费用、人工费用、年维护费用等方面计算四类锅炉的年费用（如表4-1）。
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表4-1 锅炉年费用对比分析表
由于某地区天然气价格较低，四类供热系统中燃气锅炉年总费用最低；电极锅炉蓄热系统年总费用次之，经济性相对燃煤锅炉较好；电极锅炉直供年总费用最高。
五电锅炉经济性测算
根据电锅炉供热、燃煤锅炉供热和燃气锅炉供热整个采暖季运行成本均等的原则，按照实际成本计算出直供系统、蓄热系统的临界电价，以更准确的反映实际应用中的经济性。
相对燃气供热的临界电价测算公式为：
（1）
（2）
公式（1）、（2）中：是电锅炉系统耗电量，是燃气锅炉供热整个采暖季总耗气量，、分别是电极锅炉和燃气锅炉的维护成本。
相对燃煤锅炉相对的临界电价测算公式为：
（3）
（4）
公式（3）、（4）中：是电锅炉系统耗电量，是燃煤锅炉供热整个采暖季总耗煤量，、分别是电极锅炉和燃煤锅炉维护成本。
依据案例中四种供热系统的年运行费用，按照上述公式计算得到该地区电极锅炉直供系统与电极锅炉蓄热供热系统分别对应的临界电价（如表5-1）。
表5-1供热系统的临界电价
如果临界电价高于目前实际价格，则电极锅炉供热系统相对燃煤或者燃气锅炉系统更经济，推行电极锅炉在集中供暖中的应用更有经
济效益；反之，电极锅炉供热系统的运行成本高于燃煤或者燃气锅炉供热系统。
六总结
暖气炉电极锅炉直接采用高压电进行电能转换，不仅热转换效率高、运行无污染无噪声而且系统组成简单，从而降低了配网改造、环境保护费用以及锅炉房的建筑设计要求。
同时，随着能源价格比对关系逐步趋于合理，燃煤、燃油、燃气供暖排放问题的凸显，电极锅炉在集中供暖消费市场的竞争力会进一步增强，将使电力清洁能源供暖更加具有显著的经济效益和社会效益。
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参考文献：
[1]苗俊杰，黄蕙，邹昌饮.中国能源战略走向[J].2004，（15）.
[2]李明富，胡帆.采暖方式的新发展及其选择[J].工业锅炉，2001，（2）.
[3]付林，江亿，张寅平.采暖供热系统的应用浅析[J].热能动力工程，2000，（5）.
[4]高昆生，张斌，聂晶，等.电热采暖运行费用的分析[J].煤气与热力，2003，（3）.
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