12月8日-9日,由太阳能光热联盟和中国科学院电工研究所主办,内蒙古旭宸能源有限公司联合承办的“2020国际可再生能源供热技术大会”在内蒙古自治区包头市召开。会上,内蒙古绿能新能源有限责任公司(以下简称绿能公司)工程师白龙在会上作了《太阳能+电供暖经济边界条件研究》的报告。
他的报告源自对内蒙古自治区“呼和浩特市区市周边35个村落,共计14120户约241.86万平方米的房屋居舍进行电供暖改造”咨询规划,以电价政策等为边界条件,测算性能最优的“太阳能+”电供暖方案的经济性;并提出了合理的建议——希望相关主管部门开放对应政策权限,发挥市场的主观能动性。结合目前农村“煤改电”发展趋势,农村地区非常有可能率先实现自我或区域碳中和。
为全面加强生态环境保护,坚决打赢污染防治攻坚战,围绕取暖季烟煤散烧造成我市空气污染的主要原因,内蒙古自治区呼和浩特市出台了一系列关于治理大气污染,改善生态环境的政策文件及会议纪要,包括:根据政策文件及会议纪要指导精神,因地制宜,采取棚户区改造、集中供热、“煤改电”或“清洁煤炭”等多种替代方式,治理呼和浩特市生态环境民生问题。
“对呼和浩特市周边35个村落,共计14120户约241.86万平方米的房屋居舍进行电供暖改造,计划投资4.49亿元”。根据绿能公司实地调研,确定本次改造每户不超过100㎡,主要原则是在不增加居民冬季采暖费用的基础上进行电供暖改造,争取兼顾各方利益,达到多赢的最终效果。
农村100㎡每年用煤量:北方地区每个农村住户每个供暖季每平方米需要消耗约27千克标煤,100平方米消耗2.7吨标煤,折合3.3吨散煤。
农村100㎡每年费用:按散煤每吨600元(2020年煤炭价格)计算,那么100平方米农村住宅每年缴纳供暖方面费用约为1980元。
折算电价:100平方米农村住宅使用3.3吨散煤产生79.33GJ,合22054kWh,折合为用电电价约为0.09元/kWh。城市供暖标准100㎡每年缴纳供暖费用:2019-2020年呼和浩特供暖收费是每月每平方米3.68元,按180天,那么100平方米农村住户每年缴纳供暖方面费用约为2208元。
折算电价:100平方米农村住宅以城市供暖标准每平米需要0.6221GJ热量,合17294kWh,折合为用电电价约为0.128元/kWh。
注:基础数据引用《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》报告和城市供暖费用标准电供暖电价如果想要达到用户不增加负担的要求,那么,最合理的电价为0.09元/kWh(燃煤供暖标准)和0.128元/kWh(城市供暖标准);现阶段的谷电电价0.165元/kWh虽然与之还有部分差距,但已在相当程度上缓解了电供暖项目最尖锐的矛盾。根据详细调研,发现呼市周边涉及的35个村民房屋中:房屋结构和墙体保温部分,90%为砖混结构,墙体未做保温;门窗部分,85%为塑钢门窗,15%为老旧铁铝合金和木门窗;屋顶部分,40%为坡屋顶,60%为平屋顶,屋顶材料多为瓦片及彩钢。由此可见,根据《农村居住建筑节能设计标准》(GB/T 50824-2013)和《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019)相关定义,呼和浩特市周边涉及的35个村民房大部分为不节能建筑。对应节能改造不同场景设定,运行情况也有所不同,根据《城市热力网设计规范》(CJJ34-2016)及《我国村镇农村住宅采暖热负荷指标计算分析》等相关资料显示,农村住宅节能建筑(进行65%节能改造)的采暖热指标取40W/㎡;农村住宅节能建筑(进行30%节能改造)的采暖热指标取80W/㎡;非节能建筑(不进行节能改造)的采暖热指标取115W/㎡。
综上分析:
(1)低温空气源热泵(热风机、热水机)在运行方面相比其他设备更为省电,这是由设备特性决定的;
(2)体现了建筑节能改造的重要性,不同节能建筑的运行费用相差巨大,总体来说,农村地区住宅最为经济效率的方案是30%节能改造,将农村住宅节能改造费用控制在4000元左右,这样改造投资费用和运行费用都在居民和政府可承受范围之内。如果按照每户屋顶利用面积50㎡计算,每户户用光伏最大装机容量约为10kW(平铺),按14120户计算,光伏总容量约为141.2MW。
“光伏+电供暖”系统运行模式为电供暖设备主要运用夜间谷电进行供暖,享受0.165元/kWh的谷电电价;超出谷电部分,采用与光伏系统结合“自发自用、余量上网”的形式,用电电价为0.415元/kWh,比峰电电价0.465元/kWh优惠0.05元/kWh,节约了用电成本,增加了收入。单户“光伏+电供暖”100㎡电供暖每年用电量14399kWh(低温空气源热泵热水机),年总运行费用3074元;其中谷电12071kWh(14小时),运行费用1992元(0.165元/kWh);峰电2328kWh(2.7小时),运行费用1082元(0.465元/kWh)。
第一阶段:形成以源(户用光伏)网(大电网、微网)荷(电供暖、生活用电)为主干的“光伏+电供暖”系统,最大的特点是首先供暖设备安装的同时,在设备前端配置智能联网控制系统,使单户供暖集合形成能够强开强关的大型电力负荷;其次,在此基础上,配合智能光伏,形成以供暖用户为核心的智能微网,配合大数据进行集中控制调度,提高系统效率。
第二阶段:待储能成本实现大幅下降甚至能够达到0.1元/kWh的水平时,在第一阶段的基础上,加入储能系统,真正形成“源、网、荷、储”协同发展的能源系统,为大电网调峰调频服务。
综上所分析,户用光伏装机容量最少应能保证10kW/户,在这个容量下单户发电量与用电量、收入与支出能够基本达到平衡。1、最合理的电价为0.09元/kWh(燃煤供暖标准)和0.128元/kWh (城市供暖标准);
2、低温空气源热泵(热风机、热水机)在运行方面相比其他设备更为省电;3、农村地区住宅最为经济效率的节能改造方案是30%节能改造;4、在呼和浩特市地区,户用光伏装机容量最少应能保证10kW/户。“光伏+电供暖”系统中户用光伏部分,最优选项为企业集中投资集中管理,而要求用户自行投资在其资金和积极性方面必然出现问题,而集中开发户用光伏在政策上存在掣肘,如何看待这个问题呢?我们认为,针对户用光伏集中开发政策部分,相关主管部门开放对应政策权限,户用光伏市场尤其是农村户用光伏市场巨大,单靠用户自有资金和积极性,发展受限,不能形成规模,如果开放企业进入相关领域,结合目前农村“煤改电”发展趋势,农村地区非常有可能率先实现自我或区域碳中和,意义重大。内蒙古绿能新能源有限责任公司,成立于2005年,为国家首批工程咨询单位电力行业甲级资信证书单位,电力行业甲级资信证书单位内蒙古自治区仅有两家,绿能公司为其中之一。同时绿能公司还获得了内蒙古国土厅颁发的测绘资质证书、国家认证认可监督管理委员会颁发的CMA检验检测资质认定证书,且为中国工程咨询协会会员单位、国家太阳能光热联盟理事单位,并获得ISO9001:2000国际质量体系认证证书。