电采暖在新疆地区的应用研究

电采暖在新疆地区的应用研究

蒲少华

新疆城市建筑装饰工程有限公司 新疆 乌鲁木齐 830001

摘要：政府提出全面“电化新疆”工程，积极推广电采暖，实现电能替代，减少弃风、弃光电能。新发改规【2020】13号文，明确市场化专项交易电采暖到户电价。南北疆因气候差异，各地州根据自身实际情况实施煤改电政策，采用多种电采暖方式，积极推动煤改电项目落实。本地区充分响应地区能源结构调整政策，倡导国家能源安全；对此，文章将对几种常见电采暖方式简要分析。

关键词：电化新疆；新能源；电采暖；谷电；蓄热；空气源；碳晶板；发热电缆

随着我国人民生活水平的稳步提升，国家节能减排的深入落实，政府倡导的可持续发展方针及绿色经济的逐步完善做出了一系列举措。作为能耗比重较大的居民冬季采暖，各地政府出台种各种惠民政策；北方及严寒地区尤其显著，如电价下调、煤改电补贴等。随着煤改电政策逐步实施，形成了多种采暖方式相辅并存的现状，正逐步替代以燃煤、燃气锅炉为主的采暖方式，以新疆地区冬季采暖为例。

1气候环境特点

新疆地处位于亚欧大陆中部，地处中国西北边陲，山脉与盆地相间排列盆地与高山环抱、喻称“三山夹二盆”，形成明显的温带大陆性气候。天山横亘于新疆中部，把新疆分为南北两半，南部是塔里木盆地，北部是准噶尔盆地。习惯上称天山以南为南疆，天山以北为北疆，把哈密、吐鲁番盆地为东疆。北疆冬季最冷月（1月），平均气温准噶尔盆地为零下20℃以下，盆地北缘富蕴县绝对最低气温曾达到零下50.15℃，属于严寒地区。南疆的气温高于北疆，南疆地区干旱，光照长，少雨，年平均气温为7.3℃～12.5℃，冬季平均温度为-10℃～-3℃，属于寒冷地区。新疆气温温差较大，日照时间充足（年日照时间达2500～3500小时），拥有丰富的太阳能、风能可再生清洁资源，将其转化为电能为居民采提供了用之不竭的清洁能源。

2电采暖背景

习近平总书记指出，面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。积极实施“电化新疆”工程，提高电能消费比重。新疆经济结构中能源经济占比高，现有电力产能受制于消费能力所限，产能远未充分发挥。加快推进“电化新疆”工程，可以有效拉动投资，增加百姓收入，增加自治区GDP总量。新疆是国家肺呼吸的前端和生态保护的重地，环境承载能力低，“电化新疆”工程将推广使用“超低排放”技术，有助于生态环境保护。以可再生能源为热源，通过用电力供暖系统取代煤基供暖系统，消耗多余的可再生能源，节省传统煤基供暖系统造成的排放。积极推广电采暖，实现电能替代，减少弃风、弃光电能。然而，这种“清洁”电加热系统的改造将花费大量的投资。

据新发改规【2020】13号文，明确市场化专项交易电采暖到户电价，居民采暖到户电价统一为分散式电采暖0.22元/千瓦时，集中式电采暖平段0.24元/千瓦时，谷段0.165元/千瓦时。低谷时段12小时（23:00—9:00；14:00—16:00），其余时段为平段，政策优惠力度居全国之冠。

3电采暖技术和产品现状

在电化新疆战略的大背景下，也催生了多种供采暖方式。1.集中供热与分布式供热多采用如：电蓄热技术，空气能热泵技术；2.分散式供热多采用如：碳晶发热板、发热电缆；近几年来电采暖的发展是比较快的，在市场的份额也从无到有，逐渐崭露头角，各地州开始推广使用。

4 电采暖的技术分析

4.1电蓄热供暖

4.1.1水蓄热电供暖设备

水蓄热电采暖设备以水为储热介质，使电能转化为热能以热水形式储存在水箱中，储能容量由储水箱的容积决定。其分为常压和带压两种。由于水的储能密度较小，大容量储能需要较大体积的水箱，造成系统占地面较大，其更适合应用于地价便宜的中小城镇集中供暖系统中。这种方式原理简单、清洁、投资费用低，系统稳定，但系统热效率较低，一般在 80% ～ 85%。水的温度发生连续变化，若不采用自控技术难以实现稳定的温度控制。

4.1.2 固体蓄热电供暖设备

固体蓄热电采暖设备以固体蓄热材料（如氧化镁铁砖）为储热介质，利用夜间低谷电，通过加热电发热元件将固体蓄热材料加热，使热能以显热的形式储存在固体蓄热材料中，再通过热风、高温导热油二次换热将热量传递出来，将热量在非低谷电时段或者全天 24 h 按需要释放。其储热温度高，最高可加热到1250℃，蓄热体正常运行寿命25年（800℃反复升温降温）占地面积小，蓄热量大，输出功率稳定和温度恒定，蓄热率可以超过85%，但部分电加热原件寿命较短。

4.2空气源热泵供暖

空气源热泵用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，传输至水箱，加热热水，所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强，源源不断的供应热水。空气源热泵供暖技术凭借其节能环保、高效安全等技术优势成为替代传统燃煤采暖的首选。室外温度在5℃以上时工况最佳，COP达到3以上，室外温度降到-20℃时工况迅速降低，但采用超低温机组COP仍能达到2左右。COP是能效比，是能源转换效率之比，能效比越大，节省的电能就越多。因此在严寒地区，气候条件对其应用提出了更为严苛的要求，主要表现在：1.压缩机压缩比增加，排气温度升高，使得压缩机可靠性降低；2.机组吸气量减小，制冷剂循环量降低，致使系统制热量不足，系统运行性能系数(COP)急剧下降。

空气源热泵供暖的特点：①效率高，节电50%以上，节能明显；②投资较高，系统相对复杂；③ 在低温环境下，空气源热泵的能效比会急速下降。

4.3碳晶电热板

碳晶电热板是以电为能源，通过红外线辐射传热的新型供暖方式。工作原理：碳晶电热板是以碳纤维改性后进行球磨处理制成碳素晶体颗粒，将碳晶颗粒与高分子树脂材料以特殊工艺合成制作的发热材料。其发热原理是在电场的作用下，发热体中的碳分子团产生“布朗运动”，碳分子之间发生剧烈撞击和摩擦产生热能，并以远红外辐射的形式对外传递热量，其电能与热能转换率98%以上。碳晶电热板在通电几十秒内，表面温度从环境温度迅速升高，并以恒定的温度对外进行传导加热；对碳晶电热板所采取的控制方法主要有分别单体控制与集中控制等。

碳晶电热板供暖的特点：① 升温快、易控制。通电5分钟即可采暖，碳晶电热板直接对室内辐射热量，温度上升速度比传统的水暖和发热电缆快5倍以上；由于实现了分户、分室供暖，可根据气温和需要随意调节各室温度，亦可节约运行费用。② 安装简便、设计美观。一般安装在墙面上，不占用室内使用空间，而且可以起到装修和美观的效果。

4.4发热电缆

将发热电缆使用于建筑内部, 通电之后的发热电缆内的发热丝温度能够基本维持在 40-60℃左右。发热电缆供暖系统主要由发热电缆、保温层、温控器等构成，通过将高电阻率电缆埋入地板下的填充层内，通电时以红外线辐射的形式将热量向外辐射和室内空气对流方式向室内传导热量，进而逐步提高使室内温度。并通过温控器对室内温度进行自动调整。

发热电缆辐射供暖的特点： ① 住房舒适度好，室温相对稳定。通过室内设置的温控器，根据需要调整室温并保持恒定，暂不使用的房间可以调低温度，有一定的储热功能。② 运行安全可靠。发热电缆完全防水，系统接头处亦做防水处理，使整个系统耐潮湿。在建筑物中按工艺规范安装的发热电缆供暖系统，工作时发热电缆不会发生烫伤、引起爆炸和火灾等事故。整个系统全部采用并联方式连接，可靠性高。 ③ 升温慢。由于发热电缆表面温度较低，因此最初开启系统时室内升温较慢，一般需1～1.5小时，才能达到室内设计温度。

5 应用案列分析

5.1水蓄热落地运营项目如：乌鲁木齐高铁站北广场电采暖弃风供热项目采用的是水蓄热电极锅炉，效率能达到99.9%，而普通的锅炉效率在95%或者更低。该项目采用能源中心由6台10千伏电极锅炉、9个蓄热罐等设备组成，每个蓄热罐蓄水量在900立方米到1000立方米，在这里可以达到“双蓄”，既蓄热又蓄冷，冬天可以达到供暖的要求，夏天可以制冷，确保北广场冬天供暖和夏天制冷。

5.2固体蓄热落地运营的项目如：昌吉州幸福农场的昌吉监狱清洁供暖项目，利用低谷电10KV直入固体电蓄热装置。两者蓄热设备均采用高压入炉的方式，大大降低了电流的损耗，充分体现技术节能。蓄热设备充分利用谷电蓄热大大降低运营成本，也减少了发电厂弃电率及弃风弃光现象，从而实现多赢又环保节能。

5.2空气源热泵落地项目如：农六师50团居民供暖项目、和田县经济开发区电采暖项目等，均采用大功率空气源热泵作为集中热源站供热。充分利用了南疆冬季气温相对较高、干燥的气候优势，使得热泵设备在COP参数值较高的状态下运行，提高能效比、降低用电量，使得电能效益最大化，即经济环保又节能。

5.3碳晶发热板则大量使用在南疆四地州煤改电项目中的农村居民采暖。这种产品具有高效、节能、经济、无污染、寿命长和温度可控等特点，碳晶电热板安装便捷，可根据个人喜好任意布置采暖区域，分区安装、分区控制、分区采暖。

5.4发热电缆应用广泛如：乌鲁木齐大绿谷公园公厕，艾丁湖带状公园公厕等。发热电缆供暖系统，不受环境条件的限制，可以在任何有供暖需求的地方，发热电缆铺设在地面下，不占用房间使用面积。它可以安装于地面也可以安装于墙壁或顶棚，可以为房间供暖，也可以对管道进行防冻保温，还可以进行室外路面、屋顶的融雪化冰。

6 结语

大力推广电采暖，即节能环保又带动行业技术经济发展的特点，符合我国现阶段国情，也充分践行了政府出台的一系列节能减排政策，倡导的可持续发展的绿色经济理念；符合人们对采暖舒适性的更高要求，是今后发展的必然趋势。电采暖相比传统采暖从供暖效果、后期维护、节能环保等多个方面都更有优势，其需要对现有电力增容，也对配套电网建设提出了新的要求。传统能源如秸秆、煤、油、煤气、天然气，将逐步被新能源如风能、太阳能、空气能、地热能等取代。但新能源由于技术、效益及自身能源的局限性应用范围正逐步扩大；因此用户需根据实际情况来选择，要具体分析、比较，才能确定采用哪种能源及供暖方式最合适。

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