電蓄熱鍋爐替代技術(shù)在綜合能源服務(wù)中應(yīng)用前景分析

一、背景概述

隨著國家電網(wǎng)正式發(fā)布《推進綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展2019-2020年行動計劃》，正式宣告進軍綜合能源服務(wù)行業(yè)，已經(jīng)在社會上引起了強大反響。

作為代表國內(nèi)能源超級主力的國家電網(wǎng)為何轉(zhuǎn)型綜合能源服務(wù)？其內(nèi)在隱含意義非常豐富。習(xí)近平總書記提出，將能源生產(chǎn)和消費革命一起提升至國家長期戰(zhàn)略的高度，這明確顯示中央的動作和決心很大，其背后有著推動中國經(jīng)濟發(fā)展模式轉(zhuǎn)變的深切意涵，也是中國經(jīng)濟和中國能源未來發(fā)展必須要走的路徑。

所謂綜合能源服務(wù)實際上包含兩層含義，即未來的國家電網(wǎng)不僅僅完成綜合能源供應(yīng)，未來將要深入開展綜合能源服務(wù)。簡單來說，就是不單銷售能源商品，還銷售能源服務(wù)，當(dāng)然這種綜合能源服務(wù)是以主要能源供應(yīng)開展的附加增值服務(wù)，即由單一售電模式轉(zhuǎn)為電、熱、冷、氣等的多元化能源供應(yīng)和多樣化增值服務(wù)模式。未來將國家電網(wǎng)建設(shè)成為綜合能源服務(wù)領(lǐng)域主要踐行者、深度參與者、重要推動者和示范者。

創(chuàng)客能源攜手中國節(jié)能協(xié)會節(jié)電與綠色電能委員會主辦的綜合能源服務(wù)落地實踐峰會（山東站）暨用戶能源效率提升新技術(shù)交流會在青島成功召開，本次會議由來自政府部門、科研機構(gòu)、大型用能單位及園區(qū)代表，配合會議重點議程，對參加會議的大型工業(yè)企業(yè)用能重點單位，開展了針對工業(yè)企業(yè)用能實際狀況的調(diào)研，尤其是重點開展目前中國典型工業(yè)企業(yè)中電能替代熱能潛力的初步調(diào)查，由于直接參加會議的代表均來自于這些大型重點用能企業(yè)的主要專業(yè)負責(zé)人，各種工業(yè)行業(yè)，門類相對比較全面，具有一定的典型意義，即使作為管中窺豹，也基本上能夠初步了解當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)的實際用能現(xiàn)狀，也從中可以尋找到未來開展綜合能源服務(wù)的有效解決途徑和技術(shù)路線。

二、調(diào)研內(nèi)容分析

下面針對本次調(diào)研表具體內(nèi)容，以及各單位專業(yè)技術(shù)負責(zé)人員填寫回復(fù)，在此基礎(chǔ)上分析電蓄熱鍋爐替代技術(shù)在綜合能源服務(wù)中應(yīng)用前景。

1、企業(yè)主要熱源形式分析

從上述企業(yè)主要熱源形式來看，目前青島地區(qū)所參加調(diào)研的企業(yè)，已經(jīng)使用燃氣鍋爐和電熱鍋爐（含電蒸汽發(fā)生器）達到29.17%，接近三分之一，但從目前來看并不是全部都改造為清潔燃料鍋爐，在用鍋爐中仍有接近4成的企業(yè)使用燃煤鍋爐，這個高比例已經(jīng)超過燃氣鍋爐（25%）和電熱鍋爐（4.17%），即使把所有生物質(zhì)鍋爐（8.33%）也算上，燃煤鍋爐總比例上仍然超過這幾種鍋爐的總和?？傮w來看與我們國家煤炭作為主要能源形式，仍然充當(dāng)工業(yè)企業(yè)熱能的主力軍，同時也顯示未來工業(yè)企業(yè)的削減燃煤鍋爐任務(wù)還比較艱巨，但困難也許恰恰就是機會，這些領(lǐng)域恰好也許正是電能替代及綜合能源服務(wù)的未來主戰(zhàn)場。

在調(diào)查結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，企業(yè)另外仍然有高達20%以上的其它熱源方式，雖然調(diào)研中未能詳細表示出具體熱源形式與設(shè)備名稱，但不排除各種能源作為工廠的主要能源，例如天然氣直接工藝加熱，太陽能和熱泵等新能源形式加熱等等，也顯示出隨著新技術(shù)不斷進步，未來各種新能源替代的多種靈活路徑和豐富的技術(shù)解決方案將不斷出現(xiàn)。

2、企業(yè)主要加熱用熱來源分析

從上述企業(yè)主要加熱用熱來源來看，由于各地區(qū)環(huán)境保護要求的日益提高，未來工業(yè)企業(yè)迫于自身建設(shè)能源站投資運營管理等壓力、或者環(huán)保排放，或者占地空間利用等多方面考慮。大多數(shù)企業(yè)總體趨向于外購能源，其中外購熱電廠蒸汽比例高達56%；但一部分企業(yè)內(nèi)部由于某種特殊生產(chǎn)工藝需要，目前自建鍋爐房裝備蒸汽鍋爐和導(dǎo)熱油鍋爐也仍然占據(jù)一定比例（均分別占據(jù)18.75%），但是熱水鍋爐未見安裝，顯示工業(yè)企業(yè)采暖設(shè)計方式與居民住宅采暖用熱方式在重點安排上有著明顯區(qū)別，同時也顯示企業(yè)內(nèi)部采暖用熱大多數(shù)仍然都有可能采用汽水交換采暖方式，來滿足工業(yè)企業(yè)內(nèi)部少數(shù)建筑采暖需要，汽水換熱這些方式從能源消耗使用角度上講，屬于能源利用中典型的“高能低用”或者“高焓低用”實質(zhì)上是將寶貴的高品質(zhì)能源作為低溫消耗使用，遠遠未能夠發(fā)揮出高品質(zhì)能源的作用，因此這也是未來電蓄能替代的途徑之一。

調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，工廠自備導(dǎo)熱油鍋爐占有較高比例（18.75%），顯示出工業(yè)高溫加熱工藝比一般常規(guī)蒸汽或者熱水加熱需要更高的溫度要求，而這點恰恰是普通蒸汽鍋爐和熱水鍋爐無法解決的問題。也是電能替代在工業(yè)熱能利用方面未來需要考慮的研發(fā)方向。

3、企業(yè)熱能占企業(yè)用能總量比例分析

從上述企業(yè)熱能占企業(yè)用能總量比例分析來看，熱能占企業(yè)總體能源消耗比例大多數(shù)都分布在40%以內(nèi)，其中20%以下，20%~30%，30%~40%，基本上各占三分之一弱，另外超過50%和60%的比例都在5%左右，超過70%以上的比例幾乎沒有，顯示大多數(shù)企業(yè)熱能構(gòu)成企業(yè)總體用能的不超過三分之一。但從另外一方面分析，也顯示企業(yè)用熱仍然是未來電能替代和綜合能源服務(wù)主要內(nèi)容和目標(biāo)。

由于本次未同時進行企業(yè)內(nèi)部電能利用情況調(diào)研，有些具體電能使用情況未能夠進一步調(diào)研清楚，這不能不說存在一點遺憾。

4、企業(yè)主要工藝加熱形式分析

從上述企業(yè)主要工藝加熱形式分析來看，工業(yè)企業(yè)主要工藝加熱，仍然是蒸汽加熱工藝為主（36.8%），熱水加熱工藝為輔（21.05%），這個特點是和大多數(shù)工業(yè)行業(yè)加熱均需要較高的工藝溫度有直接關(guān)系，也顯示出未來電蓄熱蒸汽蓄能具有；但仍然有許多企業(yè)（21.05%）蒸汽加熱和熱水加熱各占一半，顯示相當(dāng)一部分企業(yè)內(nèi)部用熱溫度區(qū)間同時存在著中溫加熱（蒸汽加熱方式）或者低溫加熱（熱水加熱方式），另外還有10.57%比例企業(yè)利用其它形式加熱方式。

總體分析，這些蒸汽加熱和熱水加熱工藝，幾乎都存在電能替代改造空間，也是未來綜合能源服務(wù)主要內(nèi)容和目標(biāo)。

5、企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)用熱工藝是否具備用電能替代分析

關(guān)于企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)用熱工藝是否具備用電能替代，這是我們設(shè)計這個題目考察未來以電代替其他能源的主要目標(biāo)。雖然問題比較直接，沒有想到調(diào)查結(jié)果令人興奮，因為從企業(yè)填報的結(jié)果來看，實際上有相當(dāng)多的生產(chǎn)加熱工藝都可以用電能進行替代，其中70%的生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的比例高達22.22%，70%50%之間的生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的比例為16.67%，50%30%之間的生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的比例也有5.56%，但是隨著生產(chǎn)工藝的不同，其中30%生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的工廠比例仍然有44.44%。顯示各種行業(yè)加熱生產(chǎn)工藝之間區(qū)別很大。

6、企業(yè)蒸汽系統(tǒng)存在問題分析

關(guān)于工業(yè)企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)節(jié)能用能問題，歷來都是工業(yè)節(jié)能的重點，從上述企業(yè)工業(yè)企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)分析來看，首先暴露比較突出的是蒸汽凝結(jié)水的回收問題。

作為大多數(shù)工業(yè)企業(yè)使用蒸汽滿足生產(chǎn)工藝用熱來說，除了少數(shù)生產(chǎn)工藝使用蒸汽與生產(chǎn)物料直接加熱方式外，絕大多數(shù)工業(yè)行業(yè)90%以上的工藝流程均屬于間接加熱方式。也就是說，大多數(shù)工業(yè)加熱生產(chǎn)工藝從理論上說蒸汽凝結(jié)水是完全可以回收的，但是實際調(diào)查情況并不十分理想，除了其中十分之一的企業(yè)技術(shù)及管理方面均達到較高水平外（蒸汽凝結(jié)水回收率達到100%），另外16.67%的單位蒸汽凝結(jié)水回收率也能夠達到80%以上，仍然屬于較高水平；占據(jù)比例最多的生產(chǎn)單位（38.89%）凝結(jié)水回收率都處在30%-60%之間，這個也是我國工業(yè)企業(yè)目前蒸汽凝結(jié)水回收的現(xiàn)狀實際水平。需要指出的是，在所有調(diào)研單位中，仍然有高達22.22%（超過五分之一）的工業(yè)企業(yè)蒸汽凝結(jié)水回收率在30%以下，這也是蒸汽系統(tǒng)節(jié)能的重點方向。

7、企業(yè)用熱工藝分析

從上述企業(yè)用熱工藝分析來看，企業(yè)內(nèi)部用能分布比較均衡，空氣壓縮機、循環(huán)水泵、蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、洗浴用熱水、外購蒸汽，甚至包括生產(chǎn)車間用電用熱各種能源形式占企業(yè)消耗的總能源比例相差不大，幾乎絕大多數(shù)都處在10%-14%比例，顯示大多數(shù)企業(yè)工藝用能基本平均。

從生產(chǎn)工藝詳細需求分析，雖然本次未能詳細調(diào)研到各種工藝細節(jié)，但是從總體用能環(huán)節(jié)分析，工業(yè)企業(yè)外購生產(chǎn)用蒸汽需求、自備鍋爐蒸汽需求、以及生產(chǎn)用熱水需求，均能夠完全使用電蒸汽蓄熱、熱水蓄熱（包括常溫?zé)崴顭帷⒏邷責(zé)崴顭?、固體蓄熱、相變蓄熱、熔鹽蓄熱）等多種方式實現(xiàn)多種電能替代，未來空間可期。

本次調(diào)研結(jié)果中沒有想到的是洗浴用熱水在企業(yè)能源所占比重明顯過高，也同時顯示未來企業(yè)內(nèi)部洗浴熱水節(jié)能的方向，也指明了企業(yè)內(nèi)部洗浴熱水方面未來存在大量低谷電能替代空間，或者包括空壓機余熱回收熱能替代等各種多樣形式的節(jié)能改造空間。

三、調(diào)研結(jié)果分析

我國能源革命的關(guān)鍵是能源技術(shù)革命，能源技術(shù)革命的實質(zhì)是能源轉(zhuǎn)換的革命，其目標(biāo)是對能源的有效駕馭和高效轉(zhuǎn)換，只有顛覆性技術(shù)才能有效促進能源的低碳轉(zhuǎn)型。隨著技術(shù)進步的不斷發(fā)展，世界上各國均在蓄熱技術(shù)開發(fā)研制等方面投入巨資，各種蓄熱技術(shù)，蒸汽蓄熱、熱水蓄熱和其它新型蓄熱技術(shù)不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，應(yīng)用范圍也從原本單一低谷電蓄熱鍋爐替代小型建筑面積實現(xiàn)清潔能源采暖，已經(jīng)逐步擴展到工業(yè)蒸汽蓄熱能源替代、各種高中低溫工藝加熱電能替代、電廠靈活性調(diào)峰改造、軍用特殊設(shè)備工藝及系統(tǒng)的電蓄熱替代等等，相信未來在綜合能源服務(wù)整體能源服務(wù)提升條件下，建立在高技術(shù)基礎(chǔ)的各種蓄熱技術(shù)即將層出不窮的涌現(xiàn)出來，未來電蓄熱技術(shù)在各行各業(yè)將大展拳腳。